高中化学第1章化学反应与能量第2节燃烧热能源3教案新人教版选修4 11页

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第二节 燃烧热 能源 一、学习目标：1、知道燃烧热，中和热的概念 2、会写燃烧热，中和热的热化学方程式 3、认识能源及反应热关系 二、预习导学 1、什么是燃烧热？是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？什么是中和热？ 2、燃烧热和中和热的区别与联系 三、问题引领,知识探究 （一）燃烧热 1、定义：在 25℃,101 kPa 时，1 mol 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。燃烧热通常可由实验测得。 2、在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点： •①研究条件： 25℃ ,101 kPa •②反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。 •③燃烧物的物质的量：1 mol •④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位 kJ/mol） •⑤在未有特别说明的情况下，外界压强一般指 25℃ ,101 kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化，它 是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物。如: C→CO2(g)、H → H2O（l）、S → SO2 （g） 【内化练】分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的？为什么？ A.C（s）＋O2（g）===CO(g);ΔH=110.5 kJ/mol B.C（s）＋O2（g）===CO2(g);ΔH=－393.5 kJ/mol C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l);ΔH=－571.6 kJ/mol D.H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g);ΔH=－241.8 kJ/mol 你能根据题中信息写出表示 H2 燃烧热的热化学方程式吗？ （由于计算燃烧热时，可燃物质是以 1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数 常出现分数。） 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 3、燃烧热的计算及应用 ［例题］1.在 101 kPa 时，1 mol CH4 完全燃烧生成 CO2 和液态 H2O，放出 890.3 kJ 的热量，CH4 的燃烧热为多少？1000 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？CH4 的燃烧热为 890.3 kJ/mol，1000 L CH4（标准状况）完全燃烧产生的热量为 3.97×104 kJ 内化练习：葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6（s） ＋6O2（g）===6CO2（g）＋6H2O（l）ΔH=－2 800 kJ/mol 葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程 式与它燃烧的热化学方程式相同。计算 100 g 葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。 （二）中和热 1、定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，生成 1mol 水时的反应热叫做中和热。 2、中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；△H=-57.3kJ／mol。3）要点 ①条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子。 ②反应物：（强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随 的热效应。 ③生成 1mol 水，中和反应的实质是 H+和 OH-化合生成 H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分 反应热也不在中和热内。 ④放出的热量：57.3kJ/mol 例：已知 H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△ H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反应中放出的热量。 （1）用 20gNaOH 配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____________ kJ 的热量。 （2）用 2molH2SO4 配稀溶液跟足量稀 NaOH 反应，放出____________kJ 的热量。 （三）燃烧热和中和热的区别与联系 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 （四）能源 1、什么是能源？能源的作用？ 就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴 草等。•能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。 2、当今世界上重要的能源是什么？怎样解决能源枯竭问题？节约能源的重要措施是什么？什么是 新能源？化石燃料：煤、石油、天然气解决的办法 ：开源节流；即开发新能源，节约现有能源，提 高能源的利用率。 措施：科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的利用率。 新能源：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物能。 3、相关思考题∶燃料充分燃烧的条件是什么?.燃料燃烧时,若空气过量或不足,会造 成什么后果? 为什么固体燃料要粉碎后使用? 煤在直接燃烧时会产生 SO2、氮氧化物及烟尘等，严重影响空气质量且易导致酸雨、温室效应 等，从而使环境受到严重污染，故通过清洁煤技术（如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等）， 大大减少燃煤对环境造成的污染，势在必行。提高煤燃烧的热利用率、开发新的能源也是大势所趋。 目标检测 1.温家宝总理在全国人大会议上所作的“政府工作报告”中指出:“抓好资源节约,建设环境友好型 社会”,这是我国社会及经济长期发展的重要保证。你认为下列行为有悖于这一理念的是( ) A.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料 B.将煤进行气化处理,提高煤的综合利用效率 C.研究采煤、采油新技术,尽量提高产量以满足工业生产的快速发展 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 D.实现资源的“3R”利用观,即:减少资源消耗(Reduce)、增加资源的重复使用(Reuse)、资源的循环 再生(Recycle) 解析:煤、石油等化石燃料是不可再生的资源,应该减少使用,故 C 项错误。 答案:C 2.关于能源,以下说法中不正确的是( ) A.煤、石油、天然气等燃料属不可再生能源 B.煤、石油、水煤气可从自然界直接获取,属一级能源 C.太阳能是一级能源、新能源、可再生能源 D.潮汐能来源于月球引力做功 解析:煤、石油、天然气等化石燃料蕴藏量有限,不可再生,最终将会枯竭,A 正确;煤、石油等可从自 然界直接获取,属一级能源,但水煤气是由焦炭与 H2O(g)在高温下反应制取,属二级能源,B 错误;太阳 能既是一级能源、新能源,还是可再生能源,C 正确;潮汐能来自于月球引力,D 正确。 答案:B 3.下列说法正确的是( ) A.中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量 B.1 mol 酸与 1 mol 碱完全反应放出的热量是中和热 C.在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O(l)时的反应热叫做中和热 D.测定中和热时可用稀硫酸和稀 Ba(OH)2 溶液 解析:本题考查的是中和热的概念,关键是记清楚有关中和热的问题。中和热是指稀酸、稀碱发生中 和反应生成 1 mol H2O(l)时的反应热,故 C 项正确。H2SO4 和 Ba(OH)2 反应时,除生成水外,还有 BaSO4 生成,所以其反应热不是中和热,D 项错误。 答案:C 4.测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和热的实验中没有使用的仪器有:①大、小烧杯;②容量瓶;③量 筒;④环形玻璃搅拌棒;⑤试管;⑥温度计;⑦蒸发皿;⑧托盘天平中的( ) A.①②⑥⑦ B.②⑤⑦⑧ C.②③⑦⑧ D.③④⑤⑦ 解析:本题主要考查中和热测定实验中仪器的使用问题,该实验中用到大、小烧杯、温度计、量筒、 环形玻璃搅拌棒,没有用到容量瓶、试管、蒸发皿和托盘天平,故 B 项正确。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 答案:B 配餐作业 A 组 1.充分燃烧一定量的丁烷气体放出的热量为 Q。完全吸收它生成的 CO2 气体生成正盐,需 5 mol·L-1 的 KOH 溶液 100 mL,则丁烷的燃烧热为( ) A.16Q B.8Q C.4Q D.2Q 解析:由题意可得关系式: C4H10~4CO2~8KOH~4K2CO3 1 8 x 5 mol·L-1×0.1 L=0.5 mol 得 x= mol,即得 mol 丁烷充分燃烧放出热量 Q,则 1 mol 丁烷充分燃烧会放出 16Q 的热量,故选 A 项。 答案:A 2.下列热化学方程式中的反应热下划线处表示燃烧热的是( ) A.NH3(g)+O2(g) NO(g)+H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1 B.C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-b kJ·mol-1 C.2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH=-c kJ·mol-1 D.CH3CH2OH(l)+O2(g) CH3CHO(l)+H2O(l) ΔH=-d kJ·mol-1 解析:根据燃烧热的定义:在 25 ℃、101 kPa 时,1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的 热量,叫该物质的燃烧热。A 中水为气态,C 中 CO 为 2 mol,D 中产物中应生成 CO2,故 B 正确。 答案:B 3.已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为:H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,又知电解质的电离是吸热过程。向 1 L 0.5 mol·L-1 的 NaOH 溶液中加入下列物质:①稀醋 酸;②浓硫酸;③稀硝酸,恰好完全反应。其焓变ΔH1、ΔH2、ΔH3 的关系是( ) A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3<ΔH2 C.ΔH1=ΔH3>ΔH2 D.ΔH1>ΔH3>ΔH2 解析:因为醋酸是弱电解质,电离时吸热,浓硫酸溶于水时放热,故中和反应时放出的热量 Q(浓硫 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸),又因放热反应中,ΔH 为负值,即ΔH=-Q,故ΔH2<ΔH3<ΔH1,因而选 D。 答案:D 4.已知:HCN(aq)与 NaOH(aq)反应生成 1 mol 水的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;HCl(aq)与 NaOH(aq)反应生成 1 mol 水的ΔH=-57.3 kJ·mol-1。则 HCN 在水溶液中电离的ΔH 等于( ) A.-69.4 kJ·mol-1 B.-45.2 kJ·mol-1 C.+45.2 kJ·mol-1 D.+69.4 kJ·mol-1 解 析 : 由 题 意 可 知 ①HCN(aq)+OH-(aq) H2O(l)+CN-(aq) ΔH=-12.1 kJ·mol-1;②H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。对比①②两个热化学方程式可知,反 应①比反应②放热少的原因是 HCN 是弱酸,电离过程吸热。1 mol HCN 与 NaOH 反应比 1 mol HCl 与 NaOH 反应时少放出 45.2 kJ 的热量,故 HCN 在水溶液中电离的ΔH 等于+45.2 kJ·mol-1,所以选 C。 答案:C 5.用 50 mL 0.50 mol·L-1 盐酸和 50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH 溶液反应,实验中测得起始温度为 20.1 ℃, 终止温度为 23.4 ℃,反应后溶液的比热容为 4.18 J·g-1·℃-1,盐酸和 NaOH 溶液的密度都近似认为 是 1 g·cm-3,则中和反应生成 1 mol 水时放热( ) A.55.2 kJ B.391 kJ C.336 kJ D.1.38 kJ 解析:代入公式ΔH=-kJ·mol-1=-55.2 kJ·mol-1。 答案:A 6.甲烷是一种高效清洁的新能源,0.25 mol CH4 完全燃烧生成液态水时放出 222.5 kJ 热量,则下列热 化学方程式中正确的是( ) A.2CH4(g)+4O2(g) 2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+890 kJ·mol-1 B.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890 kJ·mol-1 C.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1 D.2CH4(g)+4O2(g) 2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1 解析:甲烷燃烧为放热反应,所以 A、B 错。注意ΔH 与方程式中甲烷的物质的量相对应。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 答案:C 6.下列热化学方程式正确的是(ΔH 的绝对值均正确)( ) A.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 367.0 kJ·mol-1(燃烧热) B.NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ·mol-1(中和热) C.S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-269.8 kJ·mol-1(反应热) D.2NO2 O2+2NO ΔH=+116.2 kJ·mol-1(反应热) 解析:A 项燃烧热要求可燃物的物质的量必须为 1 mol,得到的氧化物必须是稳定的氧化物,H2O 的状态 必须为液态,A 项错误;中和反应是放热反应,ΔH 应小于 0,B 项错误;热化学反应方程式要注明物质在 反应时的状态,D 项错误;C 项正确。 答案:C B 组 1.已知: ①25 ℃、101 kPa 时,2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1 ②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 又已知弱电解质电离吸热。下列结论正确的是( ) A.C 的燃烧热大于 110.5 kJ·mol-1 B.①的反应热为 221 kJ·mol-1 C.稀硫酸与稀 NaOH 溶液反应的中和热为-57.3 kJ·mol-1 D.稀醋酸与稀 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水,放出 57.3 kJ 热量 解析:①的反应热为-221 kJ·mol-1;稀硫酸与稀 NaOH 溶液反应的中和热为 57.3 kJ·mol-1;稀醋酸与 稀 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水放出的热量小于 57.3 kJ。 答案:A 2.甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是 ①CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·mol-1 ②CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1 下列说法正确的是( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 A.CH3OH 的燃烧热为 192.9 kJ·mol-1 B.反应①中的能量变化如上图所示 C.CH3OH 转变成 H2 的过程一定要吸收能量 D.根据②推知反应 CH3OH(l)+O2(g) CO2(g)+2H2(g)的ΔH>-192.9 kJ·mol-1 解析:反应②中H2(g)不是稳定的氧化物,A 项不正确;反应①为吸热反应,而图示反应为放热反应,B 项 不正确;据题给反应①、②可知,CH3OH 转变成 H2 的过程可以吸收能量,也可以放出能量,C 项不正确; 由于 CH3OH 在气态时比在液态时能量高,可知等量 CH3OH(l)比 CH3OH(g)反应时放出热量少,即 D 项正 确。 答案:D 3.将 V1 mL 1.00 mol·L-1 HCl 溶液和 V2 mL 未知浓度的 NaOH 溶液混合均匀后测量并记录溶液温度, 实验结果如下图所示(实验中始终保持 V1+V2=50 mL)。下列叙述正确的是( ) A.做该实验时环境温度为 22 ℃ B.该实验表明化学能可以转化为热能 C.NaOH 溶液的浓度约为 1.00 mol·L-1 D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应 解析:从图中曲线可以看出,温度为 22 ℃时,V1 为 5 mL,则 V2 为 45 mL,此时已经开始发生反应,所以 22 ℃一定不是做该实验时环境的温度,A 错;从曲线随 V1 增多而升高,随反应的进行,溶液温度升高说 明反应放热,化学能转化为热能,B 正确;当 V1=30 mL 时温度最高,说明此时两者恰好完全反应,则 c(NaOH)==1.50 mol·L-1,C 错。该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的,D 错。 答案:B 4.已知盐酸与硫酸跟烧碱的稀溶液反应的热化学方程式为:H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=Q1 kJ·mol-1,又知:H2SO4(aq)+2KOH(aq) K2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=Q2 kJ·mol-1。则 Q1 和 Q2 的关系是( ) A.Q1=Q2 B.2Q1=Q2 C.Q1