2019高考化学 第6章（化学反应与能量）第1节 化学能与热能 考点（3）燃烧热和中和热 能源讲与练（含解析）.doc

第六章化学反应与能量李仕才考点三燃烧热和中和热能源 1燃烧热(1)概念：在101 kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。单位一般用kJmol1(或kJ/mol)表示。注意：压强101_kPa。量可燃物的物质的量为1_mol。完全燃烧。产物元素完全燃烧时对应的稳定氧化物：CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)等。(2)意义：例如，C的燃烧热是393.5 kJmol1，表示在25 ，101 kPa条件下1_mol_C完全燃烧放出393.5_kJ的热量。(3)燃烧热热化学方程式的书写原则燃烧热是以1 mol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1 mol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)H5 518 kJmol1，即C8H18的燃烧热为5 518 kJmol1。(4)燃烧热的计算：Q放n(可燃物)|H|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；H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1_mol_H2O时的反应热叫做中和热。注意：溶液的浓度稀溶液。量产物的物质的量为1_mol_H2O。用离子方程式可表示为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。(2)中和热热化学方程式的书写原则中和热是以稀的强酸和强碱溶液反应生成1 mol水时所放出的热量来定义的，因此在书写热化学方程式时，应以生成1 mol H2O为标准来配平其余物质的化学计量数，如硫酸与氢氧化钠溶液反应，该反应中和热的热化学方程式可表示为H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1。(3)中和热的测定实验装置如图(在横线上填出仪器的名称)注意事项a碎泡沫塑料及泡沫塑料板的作用是保温隔热，防止热量散失。b为保证酸、碱完全中和，常使碱或酸稍稍过量。c实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得数值偏小。(4)测定原理H(其中：c4.18 Jg114.18103 kJg11；n为生成H2O的物质的量)3能源判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热H2(57.3) kJmol1。()2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)H192.9 kJmol1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJmol1。()3H2(g)的燃烧热是285.8 kJmol1，则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1。()4葡萄糖的燃烧热是2 800 kJmol1，则C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1。()5C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 367.0 kJ/mol(燃烧热)。()6根据2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571 kJmol1可知氢气的燃烧热为571 kJmol1。()71 mol硫完全燃烧生成SO3所放出的热量为硫的燃烧热。()8用稀醋酸溶液与稀的NaOH溶液测定中和热，所测的中和热H57.3 kJmol1。()9化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能。()10我国目前最主要的能源是煤炭，煤炭地下蕴藏量丰富，属于可再生化石能源。()1强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应，中和热一般小于57.3 kJmol1，因为弱电解质的电离是吸热的。2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。3对于中和热，燃烧热，它们反应放热是确定的，用文字表述燃烧热和中和热时，不用带“”，而用H表示时，必须带“”。如甲烷的燃烧热为890.3 kJmol1或甲烷燃烧时H890.3 kJmol1。4中和反应反应热测定实验的注意事项。(1)使用两只量筒分别量取酸和碱。(2)使用同一支温度计分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。(3)实验的终止温度应取最高温度。一、燃烧热和中和热的概念1下列关于热化学反应的描述中正确的是()AHCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H2(57.3) kJmol1BCO(g)的燃烧热是283.0 kJmol1，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H(2283.0)kJmol1C1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热D稀盐酸与稀氨水反应生成1 mol H2O(l)，放出57.3 kJ热量解析：中和热是以生成1 mol H2O(l)作为标准的，因此A不正确；燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，因此B正确，C不正确；稀氨水是弱碱，电离过程需要吸热，放出的热量要小于57.3 kJ，D不正确。答案：B2下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A已知2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1，则氢气的燃烧热为241.8 kJmol1B已知NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出57.3 kJ的热量C已知2C(s)2O2(g)=2CO2(g)Ha；2C(s)O2(g)=2CO(g)Hb，则abD热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数解析：燃烧热为1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，即生成液态水而不是气态水，A错误；醋酸为弱酸，放出的热量小于57.3 kJ，B错误；碳完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量，焓变是负值，则ab，C错误；热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数，D正确。答案：D3已知反应：101 kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1；稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。下列结论正确的是()A碳的燃烧热H110.5 kJmol1B的反应热为221 kJmol1C稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热H257.3 kJmol1D稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出57.3 kJ的热量解析：强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的中和热H57.3 kJmol1，C错误；由于2C(s)O2(g)=2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此110.5 kJmol1不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热H110.5 kJmol1，A正确；反应热的表示包含三部分：“符号”、“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；由于稀醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ，D错误。答案：A4已知丙烷的燃烧热H2 215 kJmol1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为()A55 kJ B220 kJC550 kJ D1 108 kJ解析：丙烷分子式是C3H8,1 mol丙烷完全燃烧会产生4 mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8 g水，所以反应放出的热量为2 21555.375(kJ)。答案：A51.5 g火箭燃料二甲基肼(CH3NHNHCH3)完全燃烧，放出50 kJ热量，则二甲基肼的燃烧热H为()A1 000 kJmol1 B1 500 kJC2 000 kJmol1 D2 000 kJ解析：1.5 g二甲基肼的物质的量是0.025 mol，根据燃烧热的定义可知，1 mol二甲基肼完全燃烧放出的热量应该为：1/0.02550 kJmol12 000 kJmol1，即二甲基肼的燃烧热H为2 000 kJmol1。答案：C二、中和热的测定实验6某实验小组用0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)写出该反应的热化学方程式生成1 mol H2O(l)时的反应热为57.3 kJmol1：_。(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。请填写表格中的空白：近似认为0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液的密度都是1.0 gmL1，中和后生成溶液的比热容c4.18 J(g)1。则生成1 mol H2O(l)时的反应H_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJmol1有偏差，产生偏差的原因不可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取NaOH溶液的体积时仰视读数c分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度(3)若将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为_。解析：(2)第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的平均值为4.0 。H53.5 kJmol1。放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(3)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与H的关系)。答案：(1)H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1(2)4.053.5 kJmol1b(3)H1H2H3三、能源的开发和利用7下列说法不正确的是()A煤、石油、天然气均为化石燃料，它们属于可再生能源B生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量C氢气的燃烧产物是水，不会污染环境，是理想的清洁燃料D大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用答案：A8未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或者污染很小，且可以再生。下列能源符合未来新能源标准的是()天然气煤核能石油太阳能生物质能风能氢能A BC D答案：B9为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()AH2O的分解反应是放热反应B氢能源已被普遍使用C2 mol液态H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D氢气不易贮存和运输，无开发利用价值解析：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)是吸热反应，说明2 mol液态H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。答案：C考点四盖斯定律的三大应用 盖斯定律的内容对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。应用一利用盖斯定律书写热化学方程式【方法归纳】利用盖斯定律书写热化学方程式的一般流程：要特别注意三个关键：(1)参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般为23个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘或除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，可得出目标热化学方程式的H与原热化学方程式之间H的换算关系。(2)当热化学方程式乘、除以某一个数时，H也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，H也同样要进行加减运算，且要带“”“”符号。(3)将一个热化学方程式颠倒书写时，H的符号也随之改变，但数值不变。【对点训练】1已知在常温常压下：2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)H1 275.6 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H44.0 kJmol1写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式_。答案：CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H725.8 kJmol12(1)在25 、101 kPa下，1 g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热55.6 kJ。则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为_。(2)下表中的数据表示破坏1 mol相应化学键需消耗的能量(即键能，单位为kJmol1)：化学键CHCFHFFF键能414489565158根据键能数据计算以下反应的反应热H：CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)H_。(3)发射卫星用N2H4气体为燃料，NO2气体为氧化剂，两者反应生成N2和水蒸气，已知：N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H167.7 kJmol1；2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2484 kJmol1；N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H3534 kJmol1；H2O(l)=H2O(g)H444.0 kJmol1。写出N2H4气体与NO2气体反应生成氮气和液态水的热化学方程式：_。(4)将煤转化为水煤气的主要化学反应为CH2O(g)COH2；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H242.0 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式：_。解析：(1)1 g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热55.6 kJ，所以16 g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热889.6 kJ，热化学方程式为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H889.6 kJmol1。(2)化学反应中，旧化学键断裂吸收的能量为414 kJmol14 mol158 kJmol14 mol2 288 kJ，新化学键生成释放的能量为489 kJmol14 mol565 kJmol14 mol4 216 kJ，所以该反应是放热反应，放出的热量为4 216 kJ2 288 kJ1 928 kJ，即H1 928 kJmol1。(3)将已知的热化学方程式依次编号为、，将方程式24得2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(l)，所以反应的H2(534 kJmol1)67.7 kJmol14(44.0 kJmol1)1 311.7 kJmol1。答案：(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H889.6 kJmol1(2)1 928 kJmol1(3)2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(l)H1 311.7 kJmol1(4)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJmol1应用二利用盖斯定律计算反应热【方法归纳】有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯，这给测定反应热造成了困难，此时若应用盖斯定律，就可以间接把它们的反应热计算出来。常用以下两种方法：(1)热化学方程式相加或相减，如：C(s)O2(g)=CO2(g)H1；C(s)O2(g)=CO(g)H2；可得CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2。(2)合理设计反应途径，如：顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等。HH1H2。【对点训练】3黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g)Hx kJmol1已知：碳的标准燃烧热H1a kJmol1S(s)2K(s)=K2S(s)H2b kJmol12K(s)N2(g)3O2(g)=2KNO3(s)H3c kJmol1则x为()A3abc Bc3abCabc Dcab解析：碳燃烧的热化学方程式为C(s)O2(g)=CO2(g)H1a kJmol1，将另外两个热化学方程式进行编号，S(s)2K(s)=K2S(s)H2b kJmol1，2K(s)N2(g)3O2(g)=2KNO3(s)H3c kJmol1，运用盖斯定律，3得S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g)H(3abc) kJmol1，则x3abc，故A正确。答案：A4在25 、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJmol1、285.8 kJmol1、870.3 kJmol1，则2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为()A488.3 kJmol1 B488.3 kJmol1C191 kJmol1 D191 kJmol1解析：由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1；H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1；CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H870.3 kJmol1。则2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)可由反应22得出，则反应热为393.5 kJmol12(285.8 kJmol12)(870.3 kJmol1)488.3 kJmol1。答案：A5已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：WO2(s)2H2(g)W(s)2H2O(g)H66.0 kJmol1WO2(g)2H2(g)W(s)2H2O(g)H137.9 kJmol1则WO2(s)WO2(g)的H_。解析：将反应WO2(s)2H2(g)W(s)2H2O(g)H66.0 kJmol1和WO2(g)2H2(g)W(s)2H2O(g)H137.9 kJmol1作如下处理：可得WO2(s)WO2(g)H203.9 kJmol1。答案：203.9 kJmol16将1 L 0.1 mol/L BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出a kJ热量，将1 L 0.5 mol/L HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出b kJ热量(不考虑醋酸钠水解)；将0.5 L 1 mol/L硫酸溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为()A(5a2b) kJ B(5a2b) kJC(2b5a) kJ D(10a4b) kJ解析：根据题意，可得：Ba2(aq)SO(aq)=BaSO4(s)H10a kJ/mol，H(aq)CH3COO(aq)=CH3COOH(aq) H2b kJ/mol。根据盖斯定律，由2可得硫酸和(CH3COO)2Ba的反应为2H(aq)SO(aq)Ba2(aq)2CH3COO(aq)=2CH3COOH(aq)BaSO4(s)H(10a4b) kJ/mol，故0.5 mol H2SO4参加反应，放出热量为(10a4b) kJ/mol0.5 mol(5a2b) kJ。答案：B应用三利用盖斯定律比较反应热的大小【方法归纳】1盖斯定律比较反应热的大小的几种情况(1)同一反应生成物状态不同时：A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H20因为C(g)=C(l)H3|H1|。(2)同一反应物状态不同时：S(s)O2(g)=SO2(g)H10S(g)O2(g)=SO2(g)H20，所以|H1|H2|。(3)两个有联系的不同反应相比：C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)O2(g)=CO(g)H2|H2|。2反应热大小比较的其他方法(1)直接比较法依据规律、经验和常识直接判断不同反应的H的大小的方法可称为直接比较法。吸热反应的H肯定比放热反应的大(前者大于0，后者小于0)。物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多。等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多。反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多。生成等量的水时强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多。对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。例如：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJ/mol，则向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，反应达到平衡后，放出的热量要小于197 kJ。(2)图示比较法画出化学变化过程中的能量变化图后，依据反应物的总能量与生成物的总能量的高低关系可以很方便地比较H的大小。对于反应2AB=2C的能量变化如图所示：【易错警示】比较反应热的大小时，不要只比较H数值的大小，还要考虑其符号。如：放热反应，|H|越大，H越小。【对点训练】7已知燃料丙烷(C3H8)完全燃烧后只有CO2和H2O不会造成环境污染，已知有以下四个热化学反应方程式：C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g)Ha kJ/molC3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)Hb kJ/mol2C3H8(g)9O2(g)=4CO2(g)2CO(g)8H2O(l)Hc kJ/molC3H8(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(g)Hd kJ/mol其中a、b、c、d最大的是()Aa BbCc Dd解析：与相比生成液态水比气态水放出的热量多，所以ba，中各物质的量均为中的一半，所以da，中与相比，2 mol C3H8燃烧生成4 mol CO2和2 mol CO，相当于此反应中的2 mol C3H8有1 mol完全燃烧，1 mol不完全燃烧，故放出的热量c大于b，所以c最大，选C。答案：C8下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)H8A BC D解析：本题主要考查对“H”的理解，明确“H”既有“”“”，又有数值大小。碳与氧气反应放热，即H10，H20，CO再与O2作用时又放热，所以H1H4；发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故H5H6；碳酸钙分解吸收热量，H70，CaO与H2O反应放出热量，H8H8。答案：C9室温下，将1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为H1，将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为H2；CuSO45H2O(s)受热分解的化学方程式为CuSO45H2O(s)CuSO4(s)5H2O(l)，热效应为H3。则下列判断正确的是()AH2H3 BH1H3解析：方法一：“虚拟”路径法。根据盖斯定律：H1=H3H2由于H10，H30，H20所以H10CuSO4(s)=Cu2(aq)SO(aq)H20：CuSO45H2O(s)=Cu2(aq)SO(aq)5H2O(l)H1H2H3由于H10，H20，所以H1H3。答案：B