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

燃烧热 化学反应热的计算【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：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： 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：燃烧热 化学反应热的计算】要点诠释：比较燃烧热与中和热燃烧热中和热相同点能量变化放热反应HHH2H3 B. H1H3H1H3 D. H1H3H2【答案】 D【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：燃烧热 化学反应热的计算】【变式2】已知： 2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l); rH1= 572 kJ /mol CH4(g) +2O2(g) = CO2(g)+2H2O (l); r 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】2066kJ【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890kJ2，本题释放的总能量应当是(572/2+8902 )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】(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】C【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：【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】D类型三、盖斯定律 反应热的计算例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】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 kJ 1 g120.9 kJQ 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 241.8kJ 1000 L Q1Q1 1.08104 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Q1H2 (g)H Q kJ/ mol22.4L/ mol120.9 kJ 1000 L Q1解得： Q1 1.08104 kJ 答：(从略)。【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4 求 C(s)O2(g) CO(g)H1 已知：C(s) O2(g) CO2 (g) H2 393.5 kJmol1CO( g)O2(g) CO2 (g)H3 283.0 kJmol1【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】C(s)O2(g)CO(g)；H1110.5 kJmol1【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 kJmol1即： C(s)O2(g) CO(g) H1110.5 kJmol1方法二：热循环图式法由热循环图示可知：H1 H2 H3 (393.5kJmol1)(283.0kJmol1) 110.5 kJmol1 C(s)O2(g)CO(g)；H1110.5 kJmol1【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：【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=bS(s)+O2(g)=SO2(g)H3=c，则a、b、c的大小关系正确的是( )A. abc B. abc C. bcca【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abc。【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(571.62)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