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第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用,一、反应热的测量与计算 1.反应热的测量： (1)原理：反应热H=-cmt。 c：反应溶液的比热容，指单位质量的某种物质温度升高 _时所吸收的热量。 t：反应体系的温度变化。,1,(2)仪器简易量热计。,测定反应前后溶液的温度,使反应充分进行，体系的温度均匀,保温作用,2.反应热的计算盖斯定律： (1)内容：一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完 成，其总的热效应是_的。 (2)本质：化学反应的焓变只与反应的_和_ 有关，而与反应的途径无关。,完全相同,起始状态,最终状态,(3)应用：运用盖斯定律可以方便地计算出不易测定的反应的热效应。若一个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减得到，则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到。,二、能源的充分利用 1.能源： (1)我国主要能源及使用形式：我国目前使用的主要能源是 _，使用的能量的主要形式是_和_。 (2)新能源：主要包括太阳能、氢能、核能、风能、生物质 能、地热能、潮汐能等。,化石燃料,电能,热能,2.衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量： (1)标准燃烧热：在101 kPa下，_物质完全燃烧的反应 热。 完全燃烧指氮元素转化为N2(g)，氢元素转化为H2O(l)，碳元 素转化为CO2(g)。 (2)热值：_物质完全燃烧所放出的热量。,1 mol,1 g,1.辨析下列说法的正误。 (1)化石燃料主要包括煤、石油和天然气，是不可再生能源。 ( ) (2)化学反应的焓变与反应途径无关。( ) (3)在101 kPa时，1 mol H2在O2中充分燃烧生成1 mol H2O(g)时放出的热量就是H2的标准燃烧热。( ) (4)因为人们已经找到新能源并开始应用，因此可以无限制地使用化石燃料。( ),【答案解析】 (1)。分析：化石燃料主要包括煤、石油和天然气，因其在地球上的蕴含量有限，属于不可再生能源。 (2)。分析：化学反应的焓变只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，与反应过程无关。,(3)。分析：标准燃烧热指在101 kPa时1 mol物质完全燃烧时的反应热，即H2燃烧生成H2O(l)时的反应热。 (4)。分析：虽然已经找到新能源并开始应用，但新能源还未大范围使用，推广过程中还存在很多障碍，因此还应节约使用化石燃料。,2.下列热化学方程式能表示可燃物的燃烧热的是( ) A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-184.6 kJmol-1 B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=-802.3 kJmol-1 C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJmol-1 D.CO(g)+ O2(g)=CO2(g) H=-283 kJmol-1 【解析】选D。A项H2燃烧的产物不是液态水，错误；B项产物H2O(l)不是液态，错误；C项H2的物质的量不是1 mol，错误。,3.(双选)有关能源的说法不正确的是( ) A.煤、石油、天然气均为化石燃料 B.新能源都是成本低，效率高的能源 C.氢能是可再生能源 D.氢能、核能均是无污染的高效能源 【解析】选B、D。有些新能源成本很高，有些效率不高，且在使用过程中会产生核废料，产生的核辐射会对环境造成污染。,4.已知在298 K时下述反应的有关数据 C(s)+ O2(g)=CO(g) H1=-110.5 kJmol-1 C(s)+O2(g)=CO2(g) H2=-393.5 kJmol-1 则C(s)+CO2(g)=2CO(g)的H为( ) A.283.5 kJmol-1 B.172.5 kJmol-1 C.-172.5 kJmol-1 D.-504 kJmol-1 【解析】选B。根据盖斯定律，H=H12-H2= -110.5 kJmol-12-(-393.5 kJmol-1)=172.5 kJmol-1。,一、标准燃烧热和中和热 1.标准燃烧热的含义：,2.标准燃烧热与中和热的比较：,【警示】 使用标准燃烧热和中和热的注意问题 (1)使用标准燃烧热时，要注意热化学方程式中可燃物的用量是否为1 mol，各产物的状态是否正确。 (2)使用中和热时，要注意溶液是否为稀溶液，酸、碱是否为强酸、强碱，产物水的物质的量是否为1 mol。,【微思考】 (1)已知氢气的燃烧热为H=-285.8 kJmol-1，应该怎样计 算10 g氢气完全燃烧生成稳定氧化物放出的能量呢？ 提示：根据可燃物的燃烧热计算可燃物完全燃烧放出的热量 公式：放出的热量Q=n(可燃物)|H(可燃物)|，10 g氢气 的物质的量为5 mol，则放出的热量为Q=5 mol -285.8 kJmol-1=1 429 kJ。,(2)1 mol醋酸与NaOH完全反应生成1 mol水时，放出的热量是57.3 kJ吗？ 提示：不是。醋酸是弱酸，电离过程中会吸收热量，因此反应放出的热量小于57.3 kJ。,【过关题组】 1.(2014重庆高二检测)下列说法或表示方法正确的是( ) A.氨气的燃烧热为-316.3 kJmol-1，则氨气燃烧的热化学方 程式可表示为4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) H=-316.3 kJmol-1 B.500、30 MPa下，将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于 密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学 方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-38.6 kJmol-1,C.由 = H=-29.2 kJmol-1，可知白磷比红 磷稳定 D.由H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3 kJmol-1，可知 将含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的稀溶液混合， 放出的热量大于57.3 kJ,【解题指南】解答本题应注意以下两点： (1)燃烧热是可燃物完全燃烧放出的热量，完全燃烧指C生成CO2(g)，H生成H2O(l)，N生成N2(g)。 (2)中和热指强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O(l)时的焓变。,【解析】选D。A项热化学方程式中水的状态不是液态，A错； B项N2和H2不能完全反应，故反应的焓变数值应大于38.6， B错；物质具有的能量越高越不稳定，故白磷不如红磷稳定， C错；浓硫酸在稀释过程中会放出热量，故D正确。,2.下列关于热化学反应的描述中正确的是( ) A.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3 kJmol-1， 则醋酸和NaOH反应的反应热H=-57.3 kJmol-1 B.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) H=-192.9 kJmol-1， 则CH3OH(g)的标准燃烧热H=-192.9 kJmol-1,C.H2(g)的标准燃烧热H=-285.8 kJmol-1，则2H2O(g)= 2H2(g)+O2(g) H=-571.6 kJmol-1 D.葡萄糖的标准燃烧热H=-2 800 kJmol-1，则 C6H12O6(s)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) H=-1 400 kJmol-1,【解析】选D。本题考查热化学方程式的有关知识，关键在于 明确有关反应热的各种概念及热化学方程式的书写方法及正误 判断。醋酸是弱酸，电离时要吸热，A错；甲醇蒸气的标准燃 烧热是1 mol CH3OH(g)完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出 的热量，B错；标准燃烧热的定义是1 mol纯物质完全燃烧生成 稳定的化合物所放出的热量，C错；葡萄糖的标准燃烧热 H=-2 800 kJmol-1，故 C6H12O6(s)+3O2(g)=3CO2(g)+ 3H2O(l) H=-1 400 kJmol-1，D正确。,【变式训练】(2014台州高二检测)下列有关反应热的说法 中正确的是( ) A.C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) H=-2 215.0 kJmol-1，则C3H8(g)的燃烧热 H=-2 215.0 kJmol-1 B.中和热H=-57.3 kJmol-1，所以1.00 L 1.00 molL-1 H2SO4与稀的NaOH溶液恰好完全反应放出57.3 kJ的热量,C.用等体积的0.50 molL-1盐酸、0.55 molL-1NaOH溶液进行中和热测定的实验，会使测得的值偏大 D.在101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧生成CO2和水蒸气放出的热量就是CH4的燃烧热,【解析】选A。中和热指生成1 mol H2O(l)时放出的热量；B项反应生成2 mol H2O(l)，放出热量大于57.3 kJ，错误；C项虽然反应物不是1 mol，但通过换算仍可得出正确的中和热，不会偏大，C错；D项生成的是水蒸气，故反应热不是燃烧热，错误。,二、盖斯定律的应用 1.加合法： (1)方法：运用所给热化学方程式通过加减(或乘除)的方法得到所求热化学方程式，同时反应热也做相应的变化。,(2)举例。 已知： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H1=-483.6 kJmol-1 H2O(g)=H2O(l) H2=-44.0 kJmol-1 写出H2(g)+ O2(g)=H2O(l)的热化学方程式,根据盖斯定律：将 +便得出 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H=H1 +H2=(-483.6 kJmol-1) + (-44.0 kJmol-1)=-285.8 kJmol-1 所求热化学方程式为 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H=-285.8 kJmol-1。,2.虚拟路径法： (1)原理：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。可表示如下 若反应物A变为生成物D，可以有两个途径： 则有H=H1+H2+H3,(2)实例。 已知下列两个热化学方程式： P4(s，白磷)+5O2(g)=P4O10(s) H1=-2 983.2 kJmol-1 P(s，红磷)+ O2(g)= P4O10(s) H2=-738.5 kJmol-1 若要写出白磷转化为红磷的热化学方程式可虚拟如下过程：,根据盖斯定律： H=H1+(-H2)4 =-2 983.2 kJmol-1+738.5 kJmol-14 =-29.2 kJmol-1， 则白磷转化为红磷的热化学方程式为 P4(s，白磷)=4P(s，红磷) H=-29.2 kJmol-1。,【微思考】 (1)已知C(s)+ O2(g)=CO(g) H1=？ CO(g)+ O2(g)=CO2(g) H2=-283.0 kJmol-1 C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=-393.5 kJmol-1 如何求H1？ 提示：几个化学方程式的关系：+=；则H1+H2=H3，即H1=H3-H2=-393.5 kJmol-1+ 283.0 kJmol-1=-110.5 kJmol-1,(2)已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H1=-571.6 kJmol-1；2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H2=-483.6 kJmol-1；求H2O(l)=H2O(g) H3=？,提示：若写出H2O(l)=H2O(g) H3=？可虚拟如下过程， 根据盖斯定律：H3= =44 kJmol-1。,【过关题组】 1.(2013新课标全国卷)在1 200时，天然气脱硫工艺 中会发生下列反应 H2S(g)+ O2(g)=SO2(g)+H2O(g) H1 2H2S(g)+SO2(g)= S2(g)+2H2O(g) H2 H2S(g)+ O2(g)=S(g)+H2O(g) H3 2S(g)=S2(g) H4,则H4的正确表达式为( ) A.H4= (H1+H2-3H3) B.H4= (3H3-H1-H2) C.H4= (H1+H2-3H3) D.H4= (H1-H2-3H3),【解题探究】 (1)根据盖斯定律计算时，如何确定焓变的系数？ 提示：可将已知方程式进行叠加，然后与目标方程式进行比较，将同一物质从叠加所得方程式的系数转化为目标方程式中的系数所需的倍数，就是焓变的系数。,(2)如何进行方程式的加、减？ 提示：方程式的叠加，类似于数学上的代数运算，等号同侧同类合并。减去某个方程式可以加上该反应的逆反应。 【解析】选A。给题干中的前三个方程式依次标号为、，然后进行计算：(+)2/3-2即可得到要求的反应热，故选项A正确。,2.(2014济南高二检测)已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的 燃烧热分别是-285.8 kJmol-1、-1 411.0 kJmol-1和 -1 366.8 kJ mol-1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l) 的H为( ) A.-44.2 kJmol-1 B.44.2 kJmol-1 C.-330 kJmol-1 D.330 kJmol-1,【解析】选A。根据题意，三种物质燃烧的热化学方程式为 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJmol-1 C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H=-1 411.0 kJmol-1 C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H=-1 366.8 kJmol-1。 欲得到目标反应C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l)，将反应减去 反应即可，故所求焓变为H=-1 411.0 kJmol-1- (-1 366.8 kJmol-1)=-44.2 kJmol-1。,【变式训练】(2014长春高二检测)已知下列反应的热化学方 程式为 (1)C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5 kJmol-1 (2)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H2=-870.3 kJmol-1 (3)H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H3=-285.8 kJmol-1 则反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热(焓变)为 ( ) A.488.3 kJmol-1 B.-488.3 kJmol-1 C.-244.15 kJmol-1 D.244.15 kJmol-1,【解析】选B。根据盖斯定律，(1)2+(3)2-(2)得2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) H=-488.3 kJmol-1。,【备选要点】 能源的分类,【微思考】 (1)新能源都是一次能源吗？ 提示：不是。电能、沼气等属于二次能源。 (2)新能源都是可再生能源吗？ 提示：不是。新能源中核能属于不可再生能源。,【过关题组】 1.(2014衢州高二检测)未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小且可以再生。下列符合未来新能源标准的是( ) 天然气 煤 石油 太阳能 生物质能 风能 氢能 A. B. C. D.,【解析】选B。天然气、煤、石油属于化石燃料，不属于新能源，也不可再生，不符合新能源标准。,2.(2014汉中高二检测)下列说法与“节能减排”不相符的是 ( ) A.为推广氢能的使用，工业上可采用电解水法制取大量氢气 B.将石油裂化、裂解，综合利用石油资源 C.有节制地开采煤、石油、天然气等矿物资源 D.倡导“绿色化学”理念，逐步实现化工企业零排放,【解析】选A。电解水法制氢气，会消耗大量的电能，而目前电能的主要来源仍是煤热发电，会消耗大量的煤，故不符合节能减排要求。,【提分必备关键点】 1.测量反应热的仪器是简易量热计，原理是H=-cmt。 2.盖斯定律：反应热与反应过程无关，只与反应的始态和终态有关。图示为 H=H1+H2=H3+H4+H5 3.化石燃料主要包括煤、石油、天然气，新能源主要包括太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等。,
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