2019高中化学 燃烧热 化学反应热的计算（提高）知识讲解学案 新人教版选修4.doc

1燃烧热燃烧热 化学反应热的计算化学反应热的计算【学习目标学习目标】1、了解燃烧热、中和热的概念，并能进行简单的计算；2、了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义；3、知道盖斯定律，能用盖斯定律进行反应热的简单计算。【要点梳理要点梳理】 要点一、反应热的类型 1、燃烧热：在 101kPa 时，1mol 物质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 表示。要点诠释：要点诠释：燃烧热是反应热的一种形式。使用燃烧热的概念时要理解下列要点。 规定是在 101 kPa 压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在 101kPa 下测定出来的。因为压强 不同，反应热有所不同。 规定可燃物的物质的量为 1mol(这样才有可比性)。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可 燃物的化学计量数为 1，其他物质的化学计量数常出现分数。例如，C8H18的燃烧热为 5518kJ/mol，用热化学 方程式表示则为C8H18(l)+O2(g)= 8CO2(g)+9H2O(l) H=5518kJ/mol 规定生成物为稳定的氧化物例如 C CO2、H H2O(l)、S SO2等。C(s)+O2(g)=CO2(g) H=393.5kJ/mol2、中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1mol H2O，这时的反应热叫中和热。中和热的表示：H(aq)+OH(aq)=H2O(l) H=57.3kJ/mol。要点诠释：要点诠释： 这里的稀溶液一般要求酸溶液中的 c(H)1mol/L，碱溶液中的 c(OH)1mol/L。这是因浓酸溶液和 浓碱溶液相互稀释时会放出热量。强酸与强碱的中和反应其实质是 H和 OH反应(即与酸、碱的种类无关)，通过许多次实验测定， 1molH和 1molOH反应生成 1molH2O 时，放出热量 57.3kJ。其热化学方程式为H(aq)+OH(aq)=H2O(l)；H=57.3kJ/mol因此，所有中和反应的H 相同，都为57.3kJ/mol。 中和热是以生成 1molH2O 为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为 1，其酸、 碱或盐的化学计量数可以为分数；中和反应对象为稀溶液；强酸与强碱中和时生成 1mol H2O 均放热 57.3kJ， 弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于 57.3kJ/mol。【高清课堂：高清课堂：燃烧热 化学反应热的计算】 要点诠释：要点诠释：比较燃烧热与中和热燃烧热中和热能量变化放热反应相同点HHH2>H3 B. H1H1>H3 D. H1>H3>H2【答案答案】 D【解析解析】弱电解质电离吸热，中和过程放热少；浓硫酸稀释放热，中和过程放热多。H 的比较要注意符 号，放热越多，H 越小。【高清课堂：高清课堂：燃烧热 化学反应热的计算】 【变式 2】已知： 2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l); H1= 572 kJ /mol CH4(g) +2O2(g) = CO2(g)+2H2O (l); H2= 890 kJ/mol 由 1 mol H2和 2 mol CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。【答案答案】2066kJ5【解析解析】1mol H2完全燃烧放出的热量是 572kJ/2，2mol CH4完全燃烧放出的热量是 890kJ×2，本题释放 的总能量应当是(572/2+890×2 )kJ【变式 3】城市使用的燃料，现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要成分是 CO 和 H2的混合气体，它由 煤炭和水蒸气反应制得，故又称水煤气。(1)试写出制取水煤气的主要化学方程式_.(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g) +5O2(g)3CO2(g) + 4H2O(l) H=2220.0 kJ/mol，又知 CO 气体燃烧的热化学方程式为： CO(g) +1/2O2(g) CO2(g) H=282.57 kJ/mol，试比较同物质的量的 C3H8和 CO 燃烧，产生的热量比值约为_。(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=571.6 kJ/mol，试比较同质量的 H2和 C3H8燃烧，产生的热量比值约为_。(4)氢气是未来的能源，除产生的热量大之外，还具有的优点是_。【答案答案】(1)CH2OCOH2 (2)7.8：1(3)2.8：1 (4)不产生 CO2，不会因温室效应而影响大气环境；H2来源丰富；其燃烧产物对环境无污染 类型二、能源的利用例例 2 2 我国二氧化碳的排放量位居世界第二，为减少二氧化碳这种温室气体的排放，下列措施不对的是：A. 大力发展氢能源 B. 充分利用太阳能C. 不使用含碳能源 D. 提高能源利用率 【答案答案】C 【解析解析】目前全球能源还主要依靠含碳物质的燃烧。要减少二氧化碳的排放应在开发新能源、提高能源 利用率等方面下功夫。 举一反三：举一反三：【变式 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是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为热能、电能为人类利用 D、吸热反应没有利用价值 【答案答案】D 类型三、盖斯定律 反应热的计算例 3 3 已知 1 g 氢气在氧气中完全燃烧，生成气态水放出 120.9kJ 的热量，试计算 1000L 标准状况下的氢 气完全燃烧所放出的热量。【思路点拨思路点拨】解题时注意题给氢气的量以及放出热的对应关系，然后利用气体体积与物质的量的转化， 可以计算出答案。【解析解析】解法一、根据热化学方程式进行计算 解：设氢气燃烧的热化学反应的反应热 H Q kJ/ mol H2 (g) O2 (g) H2O (g) H Q kJ/ mol 2 g Q kJ1 g 120.9 kJ6 Q 241.8 H 241.8 kJ/ mol 又设 1000L 标准状况下的氢气完全燃烧所放出的热量为 Q1 H2 (g) O2 (g) H2O (g) H 241.8 kJ/ mol 22.4 L 241.8kJ1000 L Q1 Q1 1.08×104 kJ 答：(从略)。解法二：关系式法：设 1000L 标准状况下的氢气完全燃烧所放出的热量为 Q1 H2 (g) H Q kJ/ mol ×22.4L/ mol 120.9 kJ 1000 L Q1 解得： Q1 1.08×104 kJ 答：(从略)。【总结升华总结升华】高中阶段化学科的计算，主要涉及两个方面，一是根据化学方程式进行，一是通过关系式 法计算，熟练掌握这两种方法，对化学计算的解答有很大的帮助作用。例例 4 4 求 C (s) O2 (g) CO (g) H1 已知：C (s) O2 (g) CO2 (g) H2 393.5 kJ·mol1 CO ( g) O2 (g) CO2 (g) H3 283.0 kJ·mol1 【思路点拨思路点拨】本题考查盖斯定律的应用，在计算时注意化学方程式中各物质前面系数的处理。【答案答案】C (s)O2 (g)CO (g) ；H1 110.5 kJ·mol1 【解析解析】 方法一：(组合法)用已知反应热的热化学方程式相互组合(加、减、乘等)，得到未知反应热的热化学方 程式，则相应的反应热作相同的组合(加、减、乘等数学计算)即为所求的反应热。如：由整理得 ，则H1 H2H3(393.5)(283.0)110.5 kJ·mol1即： C (s)O2 (g) CO (g) H1110.5 kJ·mol1 方法二：热循环图式法由热循环图示可知：H1 H2 H3 (393.5kJ·mol1)(283.0kJ·mol1) 110.5 kJ·mol1C (s)O2 (g)CO (g) ；H1 110.5 kJ·mol1 【总结升华总结升华】盖斯定律的应用，在近几年考试中考查比较频繁。计算过程中特别注意物质状态及系数的 处理。 举一反三：举一反三：7【变式 1】盖斯根据一系列事实于 1840 年提出“不管化学过程是一步或分数步完成，这一过程热效应相 同。”换而言之：若一个反应可分成几步完成，则各步反应的反应热总和与该反应一次发生时反应热相同。应用这条原理，解决下面问题：已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) H=393.5kJ· mol1CO(g)+ O2(g)=CO2(g) H=283kJ· mol1写出 C(s)与 O2(g)反应生成 CO(g)的，热化学方程式 。【答案】依题知：C(s)+O2(g)=CO2(g) H=393.5kJ· mol1CO(g)+ O2(g)=CO2(g) H=283kJ· mol1反应-反应得到C(s)+ O2(g)=CO(g) H=110.5kJ· mol-1故答案为 C(s)与 O2(g)反应生成 CO(g)的反应热为 110.5kJ，其热化学方程式为：式。【解析】先写出 C(s)与 O2(气)反应的化学方程式，由盖斯定律可知，碳完全燃烧生成 CO2这个过程可分 为两步完成。第一步是碳不完全燃烧生成 CO，第二步是 CO 完全燃烧生成 CO2。这两步的反应热之和应等于完 全燃烧时的反应热。 【强调】正确书写热化学方程式要比判断正误档次要高。它要求学生全面掌握书写原则，无一疏漏。要 认真细致进行计算，写出简明准确无误的热化学方程式。【变式 2】在同温同压下，硫燃烧的热化学方程式如下：S(g)+O2(g)=SO2(l) H1=aS(g)+O2(g)=SO2(g) H2=b S(s)+O2(g)=SO2(g) H3=c，则 a、b、c 的大小关系正确的是( )A. a>b>c B. ac>a【答案】B【解析】对于相同条件下的同一物质来说，气态物质具有的能量最高，液态物质次之，固态物质具有的 能量最低。根据H=E产-E反，所以 a=ESO2(l)-ES(g)-EO2(g)，b=ESO2(g)-ES(g)-EO2(g)， c=ESO2(g)-ES(s)-EO2(g)，所以 a-b=ESO2(l)ESO2(g)<0，b-c=ES(s)ES(g)<0，故 a<b<c。【高清课堂：高清课堂：燃烧热 化学反应热的计算】【变式 3】已知下列两个热化学方程式：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6kJ· mol1C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) H=2220.0kJ· mol1实验测得 H2与 C3H8的混合气体共 5mol，完全燃烧时放热 3847kJ，则混合气体中 H2与 C3H8体积比是A. 1:3 B. 3:1 C. 1:4 D. 1:1【答案】B【解析】可根据所给热化学方程式及反应热数值分别求出 1mol H2和 1mol C3H8完全燃烧各自放出的热量， 然后再求混合物的组成。 设 H2的物质的量为 x，则 C3H8的物质的量为 5-x，则(571.6÷2)x +2220×(5-x)=3847 所以 x=3.75mol，由体积之比等于物质的量之比 3.75:(5-3.75)=3:1