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第一章　化学反应的热效应
第一节　反应热
第2课时　热化学方程式　燃烧热
基础过关练
题组一　　热化学方程式的书写及正误判断
1.(2024吉林四平期中)下列热化学方程式书写正确的是 (　　)
A.C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ
B.CH4+2O2 CO2+2H2O　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH=-269.8 kJ·mol-1
2.(易错题)(2024广东珠海期中)1 g H2燃烧生成液态水,放出142.9 kJ的热量,下列热化学方程式正确的是 (　　)
A.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1
B.H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-142.9 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
3.(2024福建厦门二中月考)N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是 (　　)
A.H2(g) NH3(l)　ΔH=(b+c-a) kJ·mol-1
B.H2(g) NH3(g)　ΔH=(a+b) kJ·mol-1
C.N2(g)+3H2(g) 2NH3(l)　ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1
D.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=2(b-a) kJ·mol-1
4.(2023山东青岛二中月考)下列热化学方程式正确的是 (　　)
选项 已知条件 热化学方程式
A H2的燃烧热为a kJ·mol-1 H2+Cl2 2HCl　ΔH=-a kJ·mol-1
B 1 mol SO2、0.5 mol O2完全反应,放出热量98.3 kJ 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-98.3 kJ·mol-1
C H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1 H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH=-114.6 kJ·mol-1
D 31 g白磷固体比31 g红磷固体能量多b kJ P4(白磷,s) 4P(红磷,s)　ΔH=-4b kJ·mol-1
5.(2024湖南长沙统考)书写下列反应的热化学方程式。
(1)将1 g H2在Cl2中完全燃烧,放出92.4 kJ热量:　　　　　　　。
(2)充分燃烧a g C2H2(g)时生成1 mol CO2(g)和0.5 mol H2O(l),放出b kJ热量:　　　　　　　　　　　　。
(3)1 g碳单质与适量水蒸气反应生成CO和H2,吸收10.94 kJ的热量:　　　　　　　　　　　　。
(4)热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,CH4(g)的热值为55.625 kJ·g-1,则CH4(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式为:　　　　　　　　　　　。
题组二　　燃烧热
6.(2024天津河西期中)依据如下反应可得知相应纯物质的燃烧热的是 (　　)
A.C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.2CH4(g)+3O2(g) 2CO(g)+4H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH=-242 kJ·mol-1
D.2H2S(g)+O2(g) 2S(s)+2H2O(l)
ΔH=-632 kJ·mol-1
7.(2024江西南昌月考)实验测得H2和C3H8的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1和2 220 kJ·mol-1,现有1 mol H2和C3H8的混合气体,完全燃烧生成CO2和液态水时放出1 252.5 kJ的热量,则混合气体中H2和C3H8的物质的量之比是　 (　　)
A.2∶1　　　　B.1∶1
C.1∶2　　　　D.1∶4
8.(2023黑龙江哈尔滨三中月考)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如下:
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 (　　)
A.CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol-1
B.反应①中的能量变化如图所示
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
9.(2024河北定州中学月考)已知焦炭的燃烧热为393.5 kJ·mol-1,氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,一氧化碳的燃烧热为283.0 kJ·mol-1。某同学发现在灼热的煤炭上洒少量水,煤炉中会产生淡蓝色火焰,煤炭燃烧得更旺,因此该同学得出结论“煤炭燃烧时加少量水,可使煤炭燃烧放出更多的热量”。下列有关说法不正确的是 (　　)
A.反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH>-571.6 kJ·mol-1
B.CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566.0 kJ·mol-1
C.“煤炭燃烧得更旺”是因为少量固体碳与水反应生成了可燃性气体
D.因285.8 kJ·mol-1+283.0 kJ·mol-1>393.5 kJ·mol-1,故该同学的结论是对的
10.乙烷、二甲醚的燃烧热较大,可用作燃料,乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化如图所示。请回答下列问题:
(1)a=　　　　。
(2)乙烷的燃烧热为　　　　kJ·mol-1。
(3)写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式:　　　　　　　　　。
能力提升练
题组一　　热化学方程式的书写及正误判断
1.(易错题)(2024辽宁省实验中学期中)下列描述中正确的是 (　　)
A.甲烷的燃烧热:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.已知稀盐酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol水的ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4溶液和Ba(OH)2溶液反应生成1 mol H2O时放出57.3 kJ的热量
C.已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,则0.5 mol N2与1.5 mol H2在一定条件下充分反应,放出热量为46.2 kJ
D.2C(s)+2O2(g) 2CO2(g)　ΔH1;2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH2,则ΔH1>ΔH2
2.(教材深研拓展)(1)0.25 mol N2H4(l)与N2O4(l)完全反应生成氮气和气态水时,放出131.1 kJ热量。
①写出反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
②N2H4和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为　　　　　　。
(2)航天燃料从液态变为固态,是一项重大的技术突破。铍是高效率的火箭燃料,燃烧时放出巨大的能量,已知1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式是　　　　　　　。
题组二　　对燃烧热的理解与应用
3.(2024山东潍坊月考)下表是一些常见有机物的燃烧热数值表:
化合物 燃烧热/(kJ·mol-1) 化合物 燃烧热/(kJ·mol-1)
甲烷 890.3 正丁烷 2 878.0
乙烷 1 559.8 异丁烷 2 869.6
丙烷 2 219.9 异戊烷 3 531.3
根据表格分析,下列表述正确的是 (　　)
A.丙烷的燃烧热为-2 219.9 kJ·mol-1
B.稳定性:正丁烷>异丁烷
C.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1
D.相同物质的量的烷烃CnH2n+2,n越大,燃烧放出的热量越多
4.(2024陕西榆林模拟)实验室测定有机化合物(固态或液态)的燃烧热常用弹式热量计(装置结构如图所示)。实验原理:间接法测定水吸收的热量即物质燃烧释放的热量。
某实验小组用该装置测定萘[C10H8(s)]的燃烧热,实验步骤如下:常温常压下,用分析天平称取0.64 g萘压片并放入样品盘中,密封后向钢弹中充入过量氧气,向热量计中注入1.21 kg H2O(l),用电火花引发燃烧反应并立即打开搅拌器,记录实验数据,重复实验三次。
回答下列问题:
(1)该装置中缺少的实验仪器是　　　　(填仪器名称)。
(2)钢弹(燃烧池)采用钢制的原因是　　　　　　　　　　　　。
(3)样品压片压太紧实会造成的结果是　　　　　　　 　　;若点火后没有立即打开搅拌器(实验仪器位置按图示摆放的情况下),可能造成测得的物质燃烧热的数值　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)该小组记录实验过程中温度变化值为5.1 ℃,查得水的比热容为4.18 J·g-1·℃-1,根据题给数据写出表示萘燃烧热的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(忽略电火花引燃时的热量及萘本身的热容误差,焓变数据保留两位小数)。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D 2.D 3.C 4.D 6.A 7.B 8.D 9.D
1.D　ΔH的单位是kJ·mol-1,A错误;热化学方程式中要标出各物质的聚集状态,B错误;H2燃烧是放热反应,ΔH小于0,C错误;硫在氧气中燃烧是放热反应,该热化学方程式书写正确,D正确。
2.D　本类题需注意三点:①ΔH与化学计量数的关系;②反应物、生成物的聚集状态;③ΔH的“-”“+”。根据1 g H2燃烧生成液态水,放出142.9 kJ的热量,则1 mol氢气燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,2 mol氢气燃烧生成液态水放出571.6 kJ热量,由此可知D正确。
3.C　由题图可以看出, mol N2(g)和 mol H2(g)断键吸收的能量为a kJ,1 mol N(g)和3 mol H(g)形成1 mol NH3(g)放出的能量为b kJ,所以N2(g)+H2(g) NH3(g)　ΔH=(a-b) kJ·mol-1,而1 mol NH3(g)转化为1 mol NH3(l)放出的热量为c kJ,可知N2(g)+H2(g) NH3(l)　ΔH=(a-b-c) kJ·mol-1,N2(g)+3H2(g) 2NH3(l)　ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1。
4.D　在101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成H2O(l)时放出的热量为H2的燃烧热,而不是生成HCl,A项错误;ΔH数值应与方程式中各物质的化学计量数相对应,故2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=(-98.3 kJ·mol-1)×2=-196.6 kJ·mol-1,B项错误;H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4和H2O,故H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH<-114.6 kJ·mol-1,C项错误;31 g白磷的物质的量为0.25 mol,ΔH数值应与化学方程式中各物质的化学计量数相对应,故P4(白磷,s) 4P(红磷,s)　ΔH=-4b kJ·mol-1,D项正确。
5.答案　(1)H2(g)+Cl2(g) HCl(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1
(2)2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-4b kJ·mol-1
(3)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.28 kJ·mol-1
(4)CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1
解析　(1)将1 g(0.5 mol)H2在Cl2中完全燃烧,放出92.4 kJ热量,则H2(g)+Cl2(g) HCl(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
(2)解题导引:
则热化学方程式为2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-4b kJ·mol-1。
(3)解题导引:
则热化学方程式为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.28 kJ·mol-1。
(4)解题导引:
则热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890 kJ·mol-1。
6.A　燃烧热是指在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;可燃物中某些元素的指定产物:C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、N→N2(g)(易错点),A正确。
7.B　设混合气体中H2的物质的量为n,则C3H8的物质的量为1 mol-n,根据题意,有285.8 kJ·mol-1×n+2 220 kJ·mol-1×(1 mol-n)=1 252.5 kJ,解得n≈0.5 mol,则C3H8约为0.5 mol,所以混合气体中H2和C3H8的物质的量之比是1∶1。
8.D　由②知CH3OH并不是完全燃烧,1 mol CH3OH(g)完全燃烧生成液态水和气态二氧化碳时放出的热量才是其燃烧热,A错误;反应①的ΔH>0,而图示的ΔH<0,B错误;由题给反应可知,反应①为吸热反应,而反应②为放热反应,C错误;同物质的量的同种物质,气态时所具有的能量高于液态时所具有的能量,由②推知反应:CH3OH(l)+O2(g) CO2(g)+2H2(g)的ΔH>-192.9 kJ·mol-1,D正确。
9.D　氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,则反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)的ΔH=-571.6 kJ·mol-1,由于液态水转化为气态水吸热,则反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH>-571.6 kJ·mol-1,A正确;一氧化碳的燃烧热为283.0 kJ·mol-1,2 mol一氧化碳燃烧放出566.0 kJ的热量,则CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566.0 kJ·mol-1,B正确;“煤炭燃烧得更旺”是因为少量固体碳在高温下与水反应生成了可燃性气体氢气和CO,C正确;由于能量是守恒的,所以煤炭燃烧时加少量水,不可能使煤炭燃烧放出更多的热量,故该同学的结论是错误的,D错误。
10.答案　(1)　
(2)1 560　
(3)CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 455 kJ·mol-1
解析　(1)以生成物1 mol H2O(l)作基准,确定a=,b=,c=1,d=。
(2)结合题图及上述分析得C2H6(g)+O2(g) CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-520 kJ·mol-1,则乙烷的燃烧热为520 kJ·mol-1×3=1 560 kJ·mol-1。
(3)结合题图及上述分析可得CH3OCH3(g)+O2(g) CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-485 kJ·mol-1,则表示二甲醚燃烧热的热化学方程式为CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 455 kJ·mol-1。
能力提升练
1.A　判断燃烧热的热化学方程式正误时注意两点:①可燃物的化学计量数是否为1;②是否生成指定的产物,如:C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、N→N2(g),A正确;在稀溶液中强酸和强碱反应生成1 mol水时的ΔH=-57.3 kJ·mol-1,酸碱中和反应的热效应不仅与生成H2O的物质的量有关,还与酸、碱的强弱有关(易错点),硫酸与氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和水,有沉淀生成放出更多热量,生成1 mol水放出的热量大于57.3 kJ,B错误;N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1表示1 mol N2(g)与3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时,放出热量92.4 kJ,N2和H2生成NH3的反应为可逆反应,则0.5 mol N2和1.5 mol H2反应放出的热量小于46.2 kJ,C错误;等量的C完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧放出的热量,放热反应的焓变为负值,则ΔH1<ΔH2,D错误。
2.答案　(1)①2N2H4(l)+N2O4(l) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 048.8 kJ·mol-1　②反应放出热量大、产生大量气体　(2)Be(s)+O2(g) BeO(s)　ΔH=-564.3 kJ·mol-1
解析　(1)①N2H4(l)与N2O4(l)反应生成N2(g)和H2O(g),2 mol N2H4完全反应放出8×131.1 kJ=1 048.8 kJ的热量,由此可写出热化学方程式。
(2)1 kg Be的物质的量为= mol,又因为1 kg Be完全燃烧放出的热量为62 700 kJ,则1 mol Be完全燃烧放出的热量为 kJ=564.3 kJ,Be与O2反应生成BeO固体,则其热化学方程式为Be(s)+O2(g) BeO(s)　ΔH=-564.3 kJ·mol-1。
3.D　丙烷的燃烧热为2 219.9 kJ·mol-1,A错误;正丁烷和异丁烷是同分异构体,等量的正丁烷比异丁烷燃烧放出的热量多,说明正丁烷含有的能量高,物质含有的能量越高,物质越不稳定,所以稳定性:正丁烷<异丁烷,B错误;乙烷燃烧热是1 559.8 kJ·mol-1,表示1 mol乙烷完全燃烧产生CO2气体和液态水,放出1 559.8 kJ的热量,则乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-3 119.6 kJ·mol-1,C错误;相同物质的量的烷烃CnH2n+2,n越大,分子中含有的C、H原子数越多,物质完全燃烧放出的热量越多,D正确。
4.答案　(1)温度计　(2)钢的导热性好,使物质燃烧产生的热量能及时传递给水(或其他合理答案)　(3)样品燃烧不充分,实验结果不准确　偏小
(4)C10H8(s)+12O2(g) 10CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-5 158.96 kJ·mol-1
解析　(1)该实验需要测量温度的变化,故缺少的实验仪器是温度计。
(2)钢弹采用钢制的原因是钢的导热性好,使物质燃烧产生的热量能及时传递给水。
(3)样品压片压太紧会导致样品燃烧不充分,实验结果不准确;未打开搅拌器热量不能充分传递,温度计测出的温度偏低,燃烧热的数值偏小。
(4)根据ΔH=-=
-×10-3 kJ·J-1≈
-5 158.96 kJ·mol-1,故表示萘燃烧热的热化学方程式为C10H8(s)+12O2(g) 10CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-5 158.96 kJ·mol-1。

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