专题31 燃烧热与中和热能源高考全攻略之备战高考化学考点一遍过.docx
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专题31燃烧热与中和热能源高考全攻略之备战高考化学考点一遍过
考点31燃烧热与中和热能源
一、燃烧热和中和热
1.燃烧热
(1)概念:
在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。
燃烧热的单位一般用kJ·mol−1表示。
燃烧热的限定词有恒压(101kPa时)、可燃物的物质的量(1mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等,其中的“完全燃烧”,是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物:
C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g)等。
(2)表示的意义:
例如C的燃烧热为393.5kJ·mol−1,表示在101kPa时,1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。
(3)书写热化学方程式:
燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
例如:
C8H18(l)+
O2(g)
8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=−5518kJ·mol−1,即C8H18的燃烧热为5518kJ·mol−1。
(4)燃烧热的计算:
可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放=n(可燃物)×ΔH
式中:
Q放为可燃物燃烧反应放出的热量;n为可燃物的物质的量;ΔH为可燃物的燃烧热。
2.中和热
(1)概念:
在稀溶液中,
强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热叫中和热。
(2)注意几个限定词:
①稀溶液;
②产物是1mol液态H2O;
③用离子方程式可表示为OH−(aq)+H+(aq)
H2O(l)ΔH=−57.3kJ·mol−1。
3.燃烧热与中和热的异同
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH
ΔH<0,单位:
kJ·mol−1
不同点
反应物的量
1mol(O2不限量)
不限量
生成物的量
不限量
H2O(l)是1mol
反应热的含义
1mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量;不同的可燃物,其燃烧热一般不同
在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应,生成1molH2O(l)和可溶性盐时放出的热量;不同的反应物中和热大致相同,均约为57.3kJ·mol−1
表示方法
燃烧热为akJ·mol−1或ΔH=−akJ·mol−1
酸与碱反应的中和热为57.3kJ·mol-1或ΔH=−57.3kJ·mol−1
热化学方程式的书写
以燃烧1mol可燃物为标准配平其余物质的化学计量数(常用分数表示)
以生成1mol水为标准来配平其余物质的化学计量数(常用分数表示)
备注
必须生成稳定的氧化物,如C燃烧应生成CO2而不是CO,H2燃烧应生成液态水而非气态水
①弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱),因电离吸热,放出的热量减小,中和热增大;②若用浓硫酸(或NaOH固体),放出热量增多,中和热减小
二、中和热的实验测定
实验原理
在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O(l)时的反应热叫中和热。
H+(aq)+OH−(aq)
H2O(l) ΔH=−57.3kJ·mol−1
实验装置
实验说明
(1)中和热的测定实验中,NaOH溶液的浓度稍大于盐酸的浓度是确保HCl反应完全。
若采用的酸、碱浓度相等,可采用碱体积稍过量的方法达到这个目的。
(2)中和热的计算公式
ΔH=−
kJ/mol
(3)实验中若用弱酸(或弱碱)代替强酸(或强碱),因弱酸(或弱碱)电离出H+(或OH−)需要吸收热量,故测定的中和热的数值偏小;若用浓硫酸与强碱反应测定中和热,因浓硫酸稀释要放热,故测定的中和热的数值偏大。
误差分析
(1)分析的依据
看实验中有哪些因素能造成(t终−t始)出现误差。
若(t终−t始)偏大,则|ΔH|偏大;若(t终−t始)偏小,则|ΔH|偏小。
(2)误差分析实例
50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液反应的误差分析:
引起误差的实验操作
t终−t始
|ΔH|
保温措施不好
偏小
偏小
搅拌不充分学科*网
偏小
偏小
所用酸、碱浓度过大
偏大
偏大
用同浓度的氨水代替NaOH溶液
偏小
偏小
用同浓度的醋酸代替盐酸
偏小
偏小
用50mL0.50mol/LNaOH溶液
偏小
偏小
三、能源
1.概念能提供能量的自然资源。
2.发展阶段柴草时期→化石能源时期→多能源结构时期。
3.分类
(1)化石燃料
①种类:
煤、石油、天然气。
②特点:
蕴藏量有限,且不能再生。
(2)新能源
①种类:
太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。
②特点:
资源丰富,可以再生,没有污染或污染很小。
4.能源问题
(1)我国目前使用的主要能源是化石燃料,它们的蕴藏量有限,而且不能再生,最终将会枯竭。
(2)化石燃料的大量使用带来严重的环境污染问题。
5.解决能源问题的措施
(1)提高能源的使用效率
①改善开采、运输、加工等各个环节。
②科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧。
一是保证燃烧时有适当过量的空气,如鼓入空气、增大O2浓度等。
二是保证燃料与空气有足够大的接触面积,如将固体粉碎成粉末,使液体喷成雾状等。
(2)开发新的能源
开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
考向一燃烧热、中和热的概念及表示
典例1已知反应:
①101kPa时,2C(s)+O2(g)
2CO(g)ΔH=−221kJ/mol ②稀溶液,H+(aq)+OH−(aq)
H2O(l) ΔH=−57.3kJ/mol
下列结论正确的是
A.碳的燃烧热大于110.5kJ/mol
B.①的反应热为221kJ/mol
C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为−57.3kJ/mol
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水,放出57.3kJ热量
确;①的反应热为−221kJ/mol,故B错误;已知中和反应为放热反应,则叙述中和热时不用“−”,即稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3kJ·mol−1,故C错误;醋酸为弱电解质,电离过程为吸热过程,则稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水,放出的热量小于57.3kJ,故D错误。
【答案】A
1.25℃、101kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ/mol,辛烷的燃烧热为5518kJ/mol。
下列热化学方程式书写正确的是
A.2H+(aq)+
(aq)+Ba2+(aq)+2OH−(aq)
BaSO4(s)+2H2O(l)ΔH=−57.3kJ/mol
B.KOH(aq)+
H2SO4(aq)
K2SO4(aq)+H2O(l)ΔH=−57.3kJ/mol
C.C8H18(l)+
O2(g)
8CO2(g)+9H2O(g)ΔH=−5518kJ/mol
D.2C8H18(g)+25O2(g)
16CO2(g)+18H2O(l)ΔH=−5518kJ/mol
过关秘籍
(1)中和反应的实质是H+和OH−化合生成H2O。
若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等),这部分反应热不在中和热之内。
(2)用文字表述燃烧热和中和热时,不用带“−”,而用ΔH表示时,必须带“−”。
如甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol−1或甲烷燃烧时ΔH=−890.3kJ·mol−1。
(3)中和反应的对象为稀溶液,且中学阶段一般指稀的强酸与稀的强碱。
考向二中和热的实验测定
典例1某同学用50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量计算中和反应的反应热。
下列说法正确的是
A.实验过程中没有热量损失
B.图中实验装置缺少环形玻璃搅拌棒
C.烧杯间填满碎纸片的作用是固定小烧杯
D.若将盐酸体积改为60mL,理论上所求中和反应的反应热不相等
【答案】B
2.50mL0.50mol·L−1盐酸与50mL0.55mol·L−1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。
回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是______________________________。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是______________。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值__________(填”偏大”“偏小”或”无影响”)。
(4)实验中改用60mL0.50mol·L−1盐酸跟50mL0.55mol·L−1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量__________(填”相等”或”不相等”),所求中和热__________(填”相等”或”不相等”),简述理由:
_________________________。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会__________(填”偏大”“偏小”或”无影响”,下同);用50mL0.50mol·L−1NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会__________。
考向三能源的开发和利用
典例1下列关于能源和作为能源的物质叙述错误的是
A.化石能源物质内部蕴涵着大量的能量
B.绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C.物质的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用
D.吸热反应没有利用价值
【答案】D
3.下列表述正确的是
①开发使用新型清洁能源,减少化石燃料的燃烧,可从根本上防止酸雨的产生
②我国从2000年起逐渐用二氧化氯取代氯气对饮用水进行消毒,因为二氧化氯杀菌、消毒能力强,持效长
③氧化镁可用来制造耐火砖和坩埚等
④明矾能使水中的悬浮物凝聚,可做为净水剂
⑤建设三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料
⑥给机动车安装尾气净化器,可减少光化学烟雾的发生
A.①④⑤B.①②④⑤C.②③④⑥D.全部
1.已知甲醇的燃烧热数值为726.51kJ·mol-1。
下列热化学方程式书写正确的是
A.CH4O+
O2===CO2+2H2OΔH=-726.51kJ·mol-1
B.CH4O(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-726.51kJ·mol-1
C.2CH4O(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=+1453.12kJ·mol-1
D.CH4O(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-726.51kJ·mol-1
2.下列热化学方程式中△H的值能表示可燃物的燃烧热的是
A.H2(g)+Cl2(g)
2HCl(g)△H=-184.6kJ/mol
B.CH4(g)+2O2(g)
CO2(g)+2H2O(g)△H=-802.3kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)
2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol
D.CO(g)+
O2(g)
CO2(g)△H=-283kJ/mol
3.在测定中和反应反应热的实验中,下列叙述错误的是
A.向小烧杯中加入盐酸,测量的温度为盐酸的起始温度
B.实验中可使酸或碱略过量
C.向小烧杯中加碱液时,碱液的温度应与酸的温度相同
D.可以用氢氧化钾代替氢氧化钠,浓硫酸代替盐酸
4.下列说法中,正确的是
A.S(s)+
O2(g)===SO3(g)ΔH=-315kJ·mol-1(燃烧热) (ΔH的数值正确)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1(中和热) (ΔH的数值正确)
C.已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH=2×(
-57.3)kJ·mol-1学&科*网
D.燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)+
O2(g)===CO2(g)+2H2(g)ΔH=
-192.9kJ·mol-1,则CH3OH(g)的燃烧热为192.9kJ·mol-1
5.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A.若2H2(g)+O2(g)
2H2O(g)ΔH=−483.6kJ·mol-1,则H2燃烧热为241.8kJ·mol-1
B.若C(石墨,s)
C(金刚石,s) ΔH>0,则石墨比金刚石稳定
C.已知NaOH(aq)+HCl(aq)
NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=−57.4kJ·mol−1,则20.0gNaOH固体与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量
D.已知2C(s)+2O2(g)
2CO2(g) ΔH1;2C(s)+O2(g)
2CO(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
6.人类将在几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能转换形态),届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。
下列说法不正确的是
A.煤、石油和天然气都属于碳素燃料
B.发展太阳能经济有助于减缓温室效应
C.太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
D.目前研究菠菜蛋白质“发电”不属于太阳能文明
7.下列酸与碱中和反应热化学方程式可用:
H+(aq)+OH−(aq)
H2O(l)ΔH=−57.3kJ·mol−1来表示的是
A.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)
CH3COONa(aq)+H2O(l)ΔH=−Q1kJ·mol−1
B.
H2SO4(浓)+NaOH(aq)
Na2SO4(aq)+H2O(l)ΔH=−Q2kJ·mol−1
C.HNO3(aq)+NaOH(aq)
NaNO3(aq)+H2O(l)ΔH=−Q3kJ·mol−1
D.
H3PO4(aq)+
Ba(OH)2(aq)
Ba3(PO4)2(s)+H2O(l)ΔH=−Q4kJ·mol−1
8.下列有关叙述正确的是
A.如图所示,测定中和热时,大小两烧杯间填满碎纸条或泡沫塑料的目的是固定小烧杯
B.若用50mL0.55mol·L−1的氢氧化钠溶液,分别与50mL0.50mol·L−1的盐酸和50mL0.50mol·L−1的硫酸充分反应,两反应测定的中和热不相等
C.中和热测定实验也可以用稀硫酸与氢氧化钠溶液反应
D.为了简化装置,中和热测定实验中的环形玻璃搅拌棒可以由温度计代替
9.常温下,0.01mol·L−1MOH溶液的pH为10,MOH(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的ΔH=
-24.2kJ·mol−1,强酸与强碱的稀溶液的中和热为ΔH=-57.3kJ·mol-1。
则MOH在水溶液中电离的ΔH为
A.-69.4kJ·mol−1B.-45.2kJ·mol−1
C.+69.4kJ·mol−1D.+45.2kJ·mol−1
10.下列说法正确的是
A.已知2C(s)+O2(g)
2CO(g) ΔH=-221kJ·mol−1,则C(碳)的燃烧热为110.5kJ·mol−1
B.已知氢气燃烧热△H=-285.5kJ·mol−1,则2H2O(l)
2H2(g)+O2(g) △H=+285.5kJ·mol-1
C.已知中和热ΔH=-57.3kJ·mol−1,若将含0.5molH2SO4的稀溶液与1molNaOH固体混合,放出的热量小于57.3kJ
D.含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出热量28.7kJ,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:
NaOH(aq)+CH3COOH(aq)
CH3COONa(aq)+H2O(l)ΔH>-57.4kJ·mol-1
11.强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为:
H+(aq)+OH−(aq)
H2O(l)△H=−57.3kJ•mol−1,又知在溶液中反应有:
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)
CH3COONa(aq)+H2O(l)△H=−Q1kJ•mol−1,
H2SO4(浓)+NaOH(aq)
Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=−Q2kJ•mol−1,HNO3(aq)+KOH(aq)
KNO3(aq)+H2O(l)△H=−Q3kJ•mol−1,则Q1、Q2、Q3的关系正确的是
A.Q1=Q2=Q3B.Q2>Q1>Q3
C.Q2>Q3>Q1D.Q2=Q3>Q1
1.[2016海南]油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:
C57H104O6(s)+80O2(g)
57CO2(g)+52H2O(l)已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ。
油酸甘油酯的燃烧热ΔH为
A.3.8×104kJ·mol−1B.-3.8×104kJ·mol−1
C.3.4×104kJ·mol−1D.-3.4×104kJ·mol−1
2.[2015海南]己知丙烷的燃烧热△H=−2215kJ·mol−1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水,则放出的热量约为
A.55kJB.220kJ
C.550kJD.1108kJ
1.【答案】B
【解析】A项,所列热化学方程式中有两个错误,一是中和热是指反应生成1molH2O(l)时的反应热,二是当有BaSO4沉淀生成时,反应的热效应会有所变化,生成1molH2O(l)时产生的热量不再是57.3kJ,A项错误;B项正确;C项,燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量,产物中的水应为液态水,C项错误;D项,当2mol辛烷完全燃烧时,产生的热量为11036kJ,且辛烷应为液态,D项错误。
2.【答案】
(1)环形玻璃搅拌棒
(2)减少实验过程中的热量损失
(3)偏小
(4)不相等相等因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molH2O(l)所放出的热量,与酸碱的用量无关
(5)偏小偏小
测得的中和热数值偏小;用50mL0.50mol·L−1NaOH溶液进行上述实验会导致反应不充分,测得的反应热会偏小。
3.【答案】D
【解析】①开发使用新型清洁能源,减少化石燃料的燃烧,可从根本上防止酸雨的产生,故正确;②二氧化氯具有较强的氧化性,则杀菌、消毒能力强,持效长,故正确;③氧化镁、氧化铝的熔点高,则可用来制造耐火砖和坩埚等,故正确;④明矾中铝离子水解生成氢氧化铝胶体,能吸附水中的悬浮颗粒,故可作为净水剂,故正确;⑤水泥的成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙属于硅酸盐材料,故正确;⑥机动车尾气含有氮的氧化物能形成光化学烟雾,所以安装尾气净化器可以减少氮的氧化物的排放,故正确。
1.【答案】D
【解析】甲醇的燃烧热,表示1mol甲醇完全燃烧时生成液态水,放出热量726.51kJ,则热化学方程式为CH4O(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.51kJ·mol-1,D项正确。
2.【答案】D
3.【答案】D
【解析】反应前的温度为起始温度,A项正确;为保证实验的准确性,可使酸或碱过量,以保证碱或酸反应完全,B项正确;向小烧杯中加碱液时,碱液的温度应与酸的温度相同,以保证起始温度相同,C项正确;可以用氢氧化钾代替氢氧化钠,但不可以用浓硫酸代替盐酸,因为浓硫酸溶于水会放热,导致测定的中和热数值偏大,D项错误。
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4.【答案】B
【解析】A项,S的燃烧热是指S完全燃烧生成SO2的反应热,不是SO3,错误;C项,H2SO4和Ba(OH)2的反应除生成H2O外,还生成BaSO4,也放出热量,故不是2倍关系,错误;CH3OH的燃烧热必须是指生成CO2(g)和H2O(l)时放热数量。
5.【答案】B
【解析】本题主要考查化学反应与能量。
选项A中反应物H2O不是液态,不能用来计算燃烧热,故A错;NaOH固体溶于水放热,20.0g(0.5mol)NaOH固体与稀盐酸完全中和,放出的热量大于28.7kJ,故C错;D中ΔH1为完全燃烧放出的热量,ΔH2为不完全燃烧放出的热量,前者放出的热量多于后者,但ΔH<0,放出的热量越多数值越小,故D错。
答案选B。
6.【答案】D
【解析】碳素燃料是指含碳的燃料,所以碳素燃料就是化石燃料,煤、石油、天然气都属于化石燃料,A正确;二氧化碳是导致温室效应的主要气体,开发太阳能新能源,可减少煤、石油、天然气等矿物燃料的使用,太阳能是清洁可循环利用的能源,没有二氧化碳排放,B正确;太阳能电池的光伏板是由非晶态硅制成的,它能把太阳能直接转化为电能,C正确;菠菜蛋白质中的生物质能本质上来源于太阳能,应属于“太阳能文明”,D错误。
7.【答案】C
8.【答案】C
【解析】大小两烧杯间填满碎纸条或泡沫塑料的目的是保温、隔热、减少实验过程中的热量损失,A错误;中和热是固定值,B错误;测定中和热只要用强酸与强碱反应即可,C正确;温度计不能搅拌液体,D错误。
9.【答案】D
【解析】本题主要考查盖斯定律的应用。
常温下,0.01mol•L−1MOH溶液的pH为10,说明MOH是弱碱,MOH(aq)与H2SO4(aq)反应生成1mol正盐的ΔH=-24.2kJ·mol−1,则有MOH(aq)+H+(aq)
M+(aq)+H2O(l)ΔH1=-12.1kJ•mol−1①,H+(aq)+OH−(aq)═H2O(l)ΔH2=-57.3kJ•mol−1②,根据盖斯定律,由①−②得:
MOH(aq)
M+(aq)+OH−(aq)ΔH=-12.1kJ•mol−1+57.3kJ•mol−1=+45.2kJ•mol−1,故选D。
10.【答案】D
【解析】本题考查了化学反应与能量的变化。
燃烧热是在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,碳完全燃烧的生成物是CO2,故A错。
已知氢气燃烧热△H=-285.5kJ·mol−1,则H2O(l)
H2(g)+
O2(g) △H=+285.5kJ·mol-1,故B错。
NaOH固体溶于水放热,则已知中和热ΔH=-57.3kJ·mol−1,若将含0.5molH2SO4的稀溶液与1molNaOH固体混合,放出的热量大于57.3kJ,故C错。
含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出热量28.7kJ,则1molNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出热量57.4kJ,醋酸是弱酸,电离吸热,所以稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:
NaOH(aq)+CH3COOH(aq)
CH3COONa(aq)+H2O(l)ΔH>-57.4kJ·mol-1,故D正确。
11.【答案】C
【解析】本题主要考查中和热的概念和反应热的比较。
HNO3和KOH分别为强酸和强碱,其稀溶液中的中和热可表示为:
H+(aq)+OH−(aq)
H2O(l)△H=−57.3kJ•mol−1,即Q3=57.3,CH3COOH为弱酸,电离过程中吸收热量,所以Q1<57.3,而浓硫酸溶于水放热,所以
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