资源简介

(共61张PPT)
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
目
录
知识点二　燃烧热
课时作业
知识点一　热化学方程式
即时演练
1.证据推理与模型认知:建立从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型,会正确书写热化学方程式。2.宏观辨识与微观探析:理解、辨识燃烧热的概念,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式,学会关于燃烧热的相关计算。
核心素养发展目标
一
知识点一　热化学方程式
1.热化学方程式
(1)概念:表明反应所____或____的____的化学方程式。
(2)意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的____变化。
例如:H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25 ℃和101 kPa下,____________与______________反应生成________________时,____285.8 kJ的热量。
释放
吸收
热量
能量
1 mol气态H2
0.5 mol气态O2
1 mol液态H2O
放出
2.热化学方程式的书写注意事项
(1)需注明反应时的温度和压强。25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明。
(2)需注明反应物和生成物的聚集状态。物质的聚集状态不同时,它们所具有的内能、焓也均不同。例如,冰熔化为水时,需要吸收热量,水蒸发为水蒸气时,也需要吸收热量。物质的聚集状态:固态用“s”,液态用“l”,气体用“g”,溶液用“aq”。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数表示的是物质的量的数值,可以是整数或分数。ΔH必须与化学方程式一一对应。
(4)需注明ΔH的“+”“-”、数值和单位。放热反应,ΔH为“-”;吸热反应,ΔH为“+”。
ΔH的单位中“ mol-1”,指的是“__________”,对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其ΔH也不同。
每摩尔反应
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)2CH4(g)+4O2(g) 2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=+890.3 kJ·moL-1。(　 　)
(2)C+2H2O CO2+2H2　ΔH=+113.4 kJ·mol-1。(　 　)
(3)反应HCl(g) H2(g)+Cl2(g)　ΔH=+92.3 kJ·mol-1,则H2(g)+
Cl2(g) 2HCl(g)　ΔH=184.6 kJ·mol-1。(　 　)
(4)NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=+57.3 kJ·mol-1。(　 　)
(5)由N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.2 kJ·mol-1可知,当0.5 mol N2(g)与足量的H2(g)混合充分反应后放出46.1 kJ的热量。 (　 　)
基础诊断
×
×
×
×
×
(1)判断热化学方程式的正误主要考虑如下几个方面:
①化学方程式是否书写正确且与事实相符。
②物质的聚集状态是否标注,且标注的聚集状态是否与所处环境相符。
③焓变的书写是否正确
a.数值是否与化学方程式的计量数对应成比例。
b.单位是否为 kJ·mol-1或 kJ/mol。
c.是否注明正负号。
归纳提升
(2)理解可逆反应的热效应
①可逆反应中的“ΔH”的数值表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量值一定比该值小。
②若反应逆向进行,则ΔH改变符号,但数值不变。
1.实验测得:101 kPa时,1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是 (　 　)
A.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ
C.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=890.3 kJ·mol-1
A
解析:1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量,则热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1,A正确。
2.结合已知条件(所有数据均在常温常压条件下测定)分析,下列热化学方程式正确的是(　 　)
D
选项 已知条件 热化学方程式
A 160 g SO3气体与足量液态水反应生成H2SO4放出热量260.6 kJ SO3(g)+H2O(l) H2SO4(aq)　ΔH=-260.6 kJ·mol-1
B 1 mol SO2与足量O2充分反应后,放出热量49.15 kJ 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-98.3 kJ·mol-1
选项 已知条件 热化学方程式
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白磷比31 g红磷能量多b kJ P4(白磷,s) 4P(红磷,s)　ΔH=-4b kJ·mol-1
解析:160 g(即2 mol) SO3与足量液态水反应放出热量为260.6 kJ,则1 mol SO3反应对应ΔH=-130.3 kJ·mol-1,A错误;可逆反应中SO2无法完全转化,ΔH应小于-98.3 kJ·mol-1,B错误;生成BaSO4沉淀会额外放热,ΔH应小于-114.6 kJ·mol-1,C错误;31 g白磷(0.25 mol)与31 g红磷(1 mol)的能量差为b kJ,则P4(白磷,s) 4P(红磷,s)　ΔH=-4b kJ·mol-1,D正确。
二
知识点二　燃烧热
1.燃烧热
概念 在101 kPa时,_______纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,单位是____________。各元素的指定产物:C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)
意义 H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,它表示25 ℃、101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量
1 mol
kJ·mol-1
2.表示燃烧热的热化学方程式
书写燃烧热的热化学方程式时,以燃烧1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如:C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1。
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)所有物质的燃烧热ΔH均小于0。 (　 　)
(2)25 ℃、101 kPa时,1 mol焦炭完全燃烧生成CO(g)的燃烧热ΔH=-393.5 kJ·mol-1。(　 　)
(3)25 ℃、101 kPa时,1 mol S(s)和2 mol S(s)的燃烧热不相等。 (　 　)
(4)金刚石和石墨都是碳的单质,二者的燃烧热相等。 (　 　)
(5)已知甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1。 (　 　)
基础诊断
√
×
×
×
√
1.下列说法正确的是 (　 　)
A.在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B.燃烧热在实际中应用较少
C.燃烧热是反应热的种类之一
D.在101 kPa时,纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
C
解析:依据燃烧热概念分析,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物放出的热量为燃烧热,生成的必须是指定产物,故A错误;与燃料品质相关的燃烧热在实际中应用较广,故B错误;燃烧热是一定条件下的反应热,属于反应热中的一种,故C正确;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,叫做该物质的燃烧热,故D错误。
2.在25 ℃和101 kPa下,2 g H2燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量,则下列能正确表示H2燃烧热的热化学方程式的是 (　 　)
A.H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1
B.H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
B
解析:在25 ℃和101 kPa下,2 g H2即1 mol H2燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量,H2燃烧热的热化学方程式:H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,故选B。
3.下列说法或表示方法中正确的是 (　 　)
A.已知2C2H4(g)+6O2(g) 4CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-3 200.8 kJ·mol-1,则C2H4(g)的燃烧热ΔH=-3 200.8 kJ·mol-1
B.表示甲醇燃烧热的热化学方程式为
CH3OH(l)+O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-726.5 kJ
C.已知N2H4(l)+O2(g) N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-622 kJ·mol-1,则N2H4(l)的燃烧热ΔH=-622 kJ·mol-1
D.2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH<0,则2 mol CO具有的总能量大于2 mol CO2具有的总能量
C
解析:题中反应涉及2 mol C2H4,燃烧热ΔH应为-1 600.4 kJ·mol-1,A错误;ΔH的单位为 kJ·mol-1,B错误;1 mol N2H4完全燃烧生成N2和液态H2O,ΔH=-622 kJ·mol-1符合燃烧热定义,C正确;ΔH<0说明反应放热,反应物总能量高于生成物总能量,但无法比较CO与CO2的能量大小,D错误。
三
即时演练
C
1.已知CO的燃烧热ΔH=-283.0 kJ·mol-1。下列表示CO燃烧热的热化学方程式正确的是(　 　)
A.CO+O2 CO2　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
B.2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566.0 kJ·mol-1
C.CO(g)+O2(g) CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
D.2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
解析:燃烧热定义要求1 mol可燃物反应,1 mol CO完全燃烧生成CO2,物质状态均为气态,ΔH为-283.0 kJ·mol-1,C正确。
B
2.25 ℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的反应热ΔH为-57.3 kJ·mol-1,辛烷的燃烧热ΔH为-5 518 kJ·mol-1。下列热化学方程式书写正确的是 (　 　)
A.2H+(aq)+S(aq)+2Na+(aq)+2OH-(aq) Na2SO4(aq)+2H2O(l)　
ΔH=-57.3 kJ·mol-1
B.KOH(aq)+H2SO4(aq) K2SO4(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1
C.C8H18(l)+O2(g) 8CO2(g)+9H2O(g)　ΔH=-5 518 kJ·mol-1
D.2C8H18(l)+25O2(g) 16CO2(g)+18H2O(l)　ΔH=-5 518 kJ·mol-1
解析:Na2SO4在离子方程式表示的热化学方程式中需要拆成Na+和S,该热化学方程式表示生成2 mol H2O(l),其反应热ΔH应为2×(-57.3 kJ·mol-1)=
-114.6 kJ·mol-1,A错误;反应生成1 mol H2O(l),且为强酸与强碱稀溶液的中和反应,ΔH=-57.3 kJ·mol-1,B正确;辛烷的燃烧热ΔH为-5 518 kJ·mol-1,燃烧热要求生成H2O(l),辛烷燃烧生成H2O(g)时,放热减少,ΔH>-5 518 kJ·mol-1,C错误;辛烷的燃烧热ΔH为-5 518 kJ·mol-1,2 mol辛烷燃烧的ΔH应为-5 518 kJ·mol-1×2=-11 036 kJ·mol-1,D错误。
D
3.23 g CH3CH2OH(l)在氧气中完全燃烧后降至室温,放出683.4 kJ的热量,下列表示CH3CH2OH(l)燃烧热的热化学方程式为 (　 　)
A.CH3CH2OH(l)+O2(g) CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-683.4 kJ·mol-1
B.CH3CH2OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-683.4 kJ·mol-1
C.CH3CH2OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1
D.CH3CH2OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1
解析: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释放的热量,23 g CH3CH2OH(l)的物质的量为=0.5 mol,在氧气中完全燃烧后降至室温,放出683.4 kJ的热量,则1 mol CH3CH2OH(l)完全燃烧生成CO2(g)、H2O(l)时释放683.4 kJ×2=1 366.8 kJ热量,表示CH3CH2OH(l)燃烧热的热化学方程式为CH3CH2OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=
-1 366.8 kJ·mol-1。
4.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　 ΔH=-92 kJ·mol-1,请写出1 mol NH3(g)分解的热化学方程式:__________________________________________。
若1 mol N2(g)和3 mol H2(g)在一定条件下发生反应,放出的热量____(填“大于”“小于”或“等于”)92 kJ,理由是______________________________。
NH3(g) N2(g)+H2(g)　ΔH=+46 kJ·mol-1
小于
该反应是可逆反应,不能进行完全
(2)MgH2热分解放出H2,反应的能量变化如图所示。
MgH2热分解的热化学方程式为____________________________________ ____________。
MgH2(s) Mg(s)+H2(g)　ΔH=+75
kJ·mol-1
四
课时作业2
A
1.(3分)下列关于热化学方程式的说法错误的是(　 　)
A.热化学方程式未注明温度和压强时,ΔH表示标准状况下的数据
B.热化学方程式中,各物质的化学计量数代表该物质的物质的量的数值
C.同一化学反应,化学计量数相同而状态不同,ΔH也不同
D.化学反应过程中所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比
解析:如果没有注明温度和压强,则ΔH的数据指的是25 ℃和101 kPa时的数据,A错误。
C
2.(3分)下列热化学方程式书写正确的是 (　 　)
A.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-1 367.0
B.KOH(aq)+HCl(aq) KCl(aq)+H2O(l)　ΔH=+57.3 kJ·mol-1
C.S(s)+O2(g) SO2(g)　ΔH=-296.8 kJ·mol-1
D.2NO2 O2+2NO　ΔH=+116.2 kJ·mol-1
解析:热化学方程式中反应热缺少单位,A错误;酸碱中和反应为放热反应,ΔH<0,B错误;未注明各物质的聚集状态,不符合热化学方程式的书写要求,D错误。
3.(3分)下列有关热化学方程式的叙述正确的是 (　 　)
A.已知C(石墨,s) C(金刚石,s)　ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
B.已知2C(s)+2O2(g) 2CO2(g)　ΔH1,2C(s)+O2(g) 2CO(g)　
ΔH2,则ΔH1<ΔH2
C.已知2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1,则氢气的燃烧热ΔH=-241.8 kJ·mol-1
D.已知常温常压下1 mol H2(g)和1 mol I2(g)充分反应放出热量14.9 kJ,则该过程的热化学方程式为H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH=-14.9 kJ·mol-1
B
解析:石墨转化为金刚石吸热(ΔH>0),说明金刚石能量更高,稳定性更差,A错误;完全燃烧生成CO2比不完全燃烧生成CO释放更多热量,ΔH1更小,则ΔH1<ΔH2,B正确;H2的燃烧热应基于其生成液态水,而题中生成气态水,气态水转化为液态水放热,所以燃烧热数值应更小,即氢气的燃烧热ΔH<-241.8 kJ·mol-1,C错误;可逆反应未完全进行,所以ΔH应小于-14.9 kJ·mol-1,D错误。
A
4.(3分)已知丙烷的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g液态水,则放出的热量约为 (　 　)
A.55 kJ B.220 kJ
C.550 kJ D.1 108 kJ
解析:丙烷分子式是C3H8,燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,即1 mol丙烷完全燃烧产生4 mol液态水时,放热2 215 kJ。一定量的丙烷完全燃烧产生1.8 g液态水,即生成H2O(l)的物质的量为0.1 mol,消耗丙烷的物质的量为0.025 mol,所以反应放出的热量为Q=0.025 mol×2 215 kJ·mol-1=55.375 kJ≈55 kJ,即A项符合题意。
5.(3分)下表为常见燃料的燃烧热数据,热值(单位质量燃料完全燃烧生成指定产物时所放出的热量)最大的是 (　 　)
A.H2 B.CO
C.CH4 D.CH3OH
燃料 H2 CO CH4 CH3OH
燃烧热/ (kJ·mol-1) 285.8 283.0 890.3 726.5
A
解析:燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,则
1 g H2、CO、CH4、CH3OH完全燃烧放出的热量分别为
×726.5 kJ·mol-1≈22.7 kJ,则H2的热值最大。
C
6.(3分)2C(s)+O2(g) 2CO(g)的能量变化如图所示。下列说法不正确的是(　 　)
A.C的燃烧热ΔH<-110.5 kJ·mol-1
B.该反应的热化学方程式是2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH=-221 kJ·mol-1
C.C的燃烧热的热化学方程式是C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1
D.12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g),放出的热量为55.25 kJ
解析:由题图可知C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1,根据燃烧热的定义可知,C的燃烧热是1 mol C完全燃烧生成CO2气体时放出的热量,等物质的量的物质完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧放出的热量,所以C的燃烧热ΔH<-110.5 kJ·mol-1,A正确;1 mol C燃烧生成CO气体放出热量110.5 kJ,则2 mol C燃烧生成CO气体放出热量221 kJ,B正确;根据燃烧热的定义,C的燃烧热对应的产物应为CO2(g),C错误;12 g C(s)的物质的量是1 mol,其燃烧生成1 mol(即28 g)CO气体放出的热量是110.5 kJ,则反应生成14 g CO(g)时放出的热量为55.25 kJ,D正确。
7.(3分)据图判断,下列说法正确的是 (　 　)
A.氢气的燃烧热ΔH=-241.8 kJ·mol-1
B.2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比
2 mol H2O(g)所具有的总能量低
C.液态水分解的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1
D.2 mol H2(g)与1 mol O2(g)生成2 mol H2O(l)时,断裂化学键吸收的能量大于形成化学键放出的能量
C
解析:A项,氢气的燃烧热ΔH=-×(483.6+88) kJ·mol-1=-285.8 kJ·mol-1,错误;B项,根据题图可知,2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量高,错误;C项,根据题图可知,2 mol H2(g)与1 mol O2(g)生成2 mol H2O(l)时放出热量Q=(483.6+88) kJ=571.6 kJ,则2 mol H2O(l)分解产生2 mol H2(g)与1 mol O2(g)时吸收的热量是571.6 kJ,故液态水分解的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1,正确;D项,根据题图可知,2 mol H2(g)与1 mol O2(g)具有的总能量比2 mol H2O(l)具有的总能量多571.6 kJ,说明断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量,错误。
8.(3分)已知反应CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-806.0 kJ·mol-1,其他相关数据如下表:
化学键 C—H O O C O H—O
1 mol化学键断裂时 吸收的能量/kJ x 498 803 464
下列说法正确的是 (　 　)
A.反应物的总能量小于生成物的总能量
B.CH4的燃烧热ΔH=-806.0 kJ·mol-1
C.x=415
D.断开氧氧键形成1 mol氧原子需要放出能量249 kJ
C
解析:该反应的ΔH<0,说明反应物总能量大于生成物总能量,故A错误;根据反应CH4(g)+2O2(g) CO2(g) +2H2O(g)可知,1 mol甲烷完全燃烧生成气态水放出能量806.0 kJ,则其燃烧热ΔH<-806.0 kJ·mol-1,故B错误; (4x+498×2) kJ·mol-1-(803×2+4×464) kJ·mol-1=-806.0 kJ·mol-1,解得x=415,故C正确;断开1 mol氧氧键可形成2 mol氧原子,吸收能量498 kJ,则断开氧氧键形成1 mol氧原子需要吸收能量249 kJ,故D错误。
9.(12分)H2(g)、CH4(g)、C3H8(g)既是重要的化工原料又是燃料,其燃烧热ΔH分别是-285.8 kJ·mol-1、-890.3 kJ·mol-1、-2 220 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)燃烧反应中,反应物的总键能____(填“大于”或“小于”)生成物的总键能。
解析:燃烧反应为放热反应,ΔH<0,故反应物总键能小于生成物总键能。
小于
(2)写出C3H8(g)燃烧的热化学方程式:______________________________ ______________________________________________________。
解析:C3H8(g)的燃烧热ΔH=-2 220 kJ·mol-1,故C3H8(g)燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-2 220 kJ·mol-1。
C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-2 220 kJ·mol-1
(3)常温常压下,单位质量的三种燃料完全燃烧,放出热量最多的是__(填化学式);氢气作燃料的优点是______________________________________ _____________________。
解析:单位质量的三种燃料完全燃烧放出的热量分别为H2:=142.9 kJ·g-1,CH4:≈55.64 kJ·g-1,C3H8:≈50.45 kJ·g-1,因此单位质量的三种燃料完全燃烧,放出热量最多的是H2;氢气作燃料的优点为单位质量的燃料完全燃烧放出热量多,产物无污染。
H2
单位质量的燃料完全燃烧放出热量多,产物无污染
(4)常温常压下,17 g由H2、CH4组成的混合气体在足量氧气中充分燃烧放出热量1 033.2 kJ,则混合气体中H2和CH4的物质的量分别为______ mol和__ mol。
解析:设H2物质的量为n1 mol,CH4物质的量为n2 mol,由总质量得方程式:2n1+16n2=17;由总热量得方程式:285.8n1+890.3n2=1 033.2,联立解得n1=0.5,n2=1,混合气体中H2和CH4的物质的量分别为0.5 mol和1 mol。
0.5
1
10.(12分)化学是以实验为基础的学科,某兴趣小组在实验室进行如下实验。用弹式热量计(结构如图所示)按以下实验步骤来测量硫的燃烧热。
称量m1 g纯水,倒入内筒中;称量m2 g硫固体装入氧弹内,用氧气排净空气后再注满高纯氧气;打开搅拌器开关,读取纯水温度,当温度不再改变时,记为初始温度;当纯水温度保持不变时,打开引燃电极,读取并记录内筒最高水温;重复实验3~4次,测得内筒温度改变的平均值为t ℃。通过已知燃烧热的物质利用此装置在相同条件下测定,内筒每克水升高1.0 ℃时,需要反应放热Q kJ。
请回答下列问题:
(1)搅拌器和氧弹适宜的材质分别为________、______(均填“不锈钢”或“玻璃纤维”);氧弹内注满过量高纯氧气的目的是______________
____。
解析:搅拌器需绝热材料,避免损失热量,选玻璃纤维;氧弹需导热材料,迅速将硫燃烧放出的热量传导给水,可选不锈钢;氧弹内注满过量高纯氧气的目的是确保可燃物完全燃烧。
玻璃纤维
不锈钢
确保可燃物完全
燃烧
(2)用相关字母表示硫的燃烧热ΔH为__________________。若测得的ΔH比实际数据偏高,则可能原因是____(填字母)。
a.硫未充分燃烧
b.称取硫时质量偏高
c.测得纯水的初始温度偏高
ac
解析:根据题意,硫的燃烧热ΔH= kJ·mol-1。若测得的ΔH比实际数据偏高,则放出的热量偏少。a.硫未充分燃烧,放出的热量偏少,ΔH比实际数据偏高;b.称取硫的质量偏高,则反应放出的热量偏高,ΔH比实际数据偏低;c.测得纯水的初始温度偏高,则测得水变化的温度值偏低,测得放出的热量偏少,ΔH比实际数据偏高。
11.(12分)在燃料化学中,燃料的热值是表示燃料质量的一种重要指标。热值通常指单位质量的燃料完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。下表中是几种燃料的热值。
(1)根据焦炭的热值,计算焦炭的燃烧热ΔH为_________________。
解析: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。1 mol C的质量为12 g,所以焦炭的燃烧热ΔH为-396 kJ·mol-1。
物质 甲烷 焦炭 氢气 乙醇
热值/(kJ·g-1) 56 33 143 30
-396 kJ·mol-1
(2)请写出甲烷完全燃烧的热化学方程式:___________________________ ______________________________________________。
(3)完全燃烧相等物质的量的上述物质,放出热量最多的是____。
解析:根据热值可以计算出1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量,1 mol CH4、C、H2、CH3CH2OH完全燃烧放出的热量分别为896 kJ、396 kJ、286 kJ和1 380 kJ,所以放出热量最多的是乙醇。
CH4(g)+2O2(g)
CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-896 kJ·mol-1
乙醇
(4)已知普通汽油的热值为44 kJ·g-1。E10汽油是92号汽油,是指含10%(体积分数)燃料乙醇的车用汽油。假设普通汽油和乙醇的密度相同,且都为0.80 g·mL-1,现在有1 L E10汽油,则该E10汽油与等质量的普通汽油相比较,放出的热量更多的燃料是________。
解析:1 L E10汽油质量为800 g,其中含有80 g乙醇。800 g普通汽油完全燃烧放出的热量为35 200 kJ。800 g E10汽油中含80 g乙醇和720 g普通汽油,完全燃烧放出的热量为2 400 kJ+31 680 kJ=34 080 kJ,所以普通汽油完全燃烧放出的热量多。
普通汽油
Thank you
本课结束第2课时　热化学方程式　燃烧热
1.证据推理与模型认知:建立从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型,会正确书写热化学方程式。2.宏观辨识与微观探析:理解、辨识燃烧热的概念,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式,学会关于燃烧热的相关计算。
知识点一　热化学方程式
1.热化学方程式
(1)概念:表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
(2)意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
例如:H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25 ℃和101 kPa下,1 mol气态H2与0.5 mol气态O2反应生成1 mol液态H2O时,放出285.8 kJ的热量。
2.热化学方程式的书写注意事项
(1)需注明反应时的温度和压强。25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明。
(2)需注明反应物和生成物的聚集状态。物质的聚集状态不同时,它们所具有的内能、焓也均不同。例如,冰熔化为水时,需要吸收热量,水蒸发为水蒸气时,也需要吸收热量。物质的聚集状态:固态用“s”,液态用“l”,气体用“g”,溶液用“aq”。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数表示的是物质的量的数值,可以是整数或分数。ΔH必须与化学方程式一一对应。
(4)需注明ΔH的“+”“-”、数值和单位。放热反应,ΔH为“-”;吸热反应,ΔH为“+”。
ΔH的单位中“ mol-1”,指的是“每摩尔反应”,对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其ΔH也不同。
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=+890.3 kJ·moL-1。(　×　)
(2)C+2H2OCO2+2H2　ΔH=+113.4 kJ·moL-1。(　×　)
(3)反应HCl(g)H2(g)+Cl2(g)　ΔH=+92.3 kJ·mol-1,则H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　ΔH=184.6 kJ·mol-1。(　×　)
(4)NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=+57.3 kJ·mol-1。(　×　)
(5)由N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.2 kJ·mol-1可知,当0.5 mol N2(g)与足量的H2(g)混合充分反应后放出46.1 kJ的热量。 (　×　)
(1)判断热化学方程式的正误主要考虑如下几个方面:
①化学方程式是否书写正确且与事实相符。
②物质的聚集状态是否标注,且标注的聚集状态是否与所处环境相符。
③焓变的书写是否正确
a.数值是否与化学方程式的计量数对应成比例。
b.单位是否为 kJ·mol-1或 kJ/mol。
c.是否注明正负号。
(2)理解可逆反应的热效应
①可逆反应中的“ΔH”的数值表示的是完全反应时对应的焓变值。若按该反应的化学计量数投料进行反应,由于可逆反应不能进行彻底,那么吸收或放出的热量值一定比该值小。
②若反应逆向进行,则ΔH改变符号,但数值不变。
1.实验测得:101 kPa时,1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是 (　A　)
A.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=890.3 kJ·mol-1
解析:1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量,则热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1,A正确。
2.结合已知条件(所有数据均在常温常压条件下测定)分析,下列热化学方程式正确的是(　D　)
选项 已知条件 热化学方程式
A 160 g SO3气体与足量液态水反应生成H2SO4放出热量260.6 kJ SO3(g)+H2O(l)H2SO4(aq)　ΔH=-260.6 kJ·mol-1
B 1 mol SO2与足量O2充分反应后,放出热量49.15 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白磷比31 g红磷能量多b kJ P4(白磷,s)4P(红磷,s)　ΔH=-4b kJ·mol-1
解析:160 g(即2 mol) SO3与足量液态水反应放出热量为260.6 kJ,则1 mol SO3反应对应ΔH=-130.3 kJ·mol-1,A错误;可逆反应中SO2无法完全转化,ΔH应小于-98.3 kJ·mol-1,B错误;生成BaSO4沉淀会额外放热,ΔH应小于-114.6 kJ·mol-1,C错误;31 g白磷(0.25 mol)与31 g红磷(1 mol)的能量差为b kJ,则P4(白磷,s) 4P(红磷,s)　ΔH=-4b kJ·mol-1,D正确。
知识点二　燃烧热
1.燃烧热
概念 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,叫做该物质的燃烧热,单位是kJ·mol-1。各元素的指定产物:C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)
意义 H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,它表示25 ℃、101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量
2.表示燃烧热的热化学方程式
书写燃烧热的热化学方程式时,以燃烧1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如:C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1。
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)所有物质的燃烧热ΔH均小于0。 (　√　)
(2)25 ℃、101 kPa时,1 mol焦炭完全燃烧生成CO(g)的燃烧热ΔH=-393.5 kJ·mol-1。(　×　)
(3)25 ℃、101 kPa时,1 mol S(s)和2 mol S(s)的燃烧热不相等。 (　×　)
(4)金刚石和石墨都是碳的单质,二者的燃烧热相等。 (　×　)
(5)已知甲烷的燃烧热ΔH=-890.3 kJ·mol-1,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1。 (　√　)
1.下列说法正确的是 (　C　)
A.在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B.燃烧热在实际中应用较少
C.燃烧热是反应热的种类之一
D.在101 kPa时,纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
解析:依据燃烧热概念分析,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物放出的热量为燃烧热,生成的必须是指定产物,故A错误;与燃料品质相关的燃烧热在实际中应用较广,故B错误;燃烧热是一定条件下的反应热,属于反应热中的一种,故C正确;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,叫做该物质的燃烧热,故D错误。
2.在25 ℃和101 kPa下,2 g H2燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量,则下列能正确表示H2燃烧热的热化学方程式的是 (　B　)
A.H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1
B.H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
解析:在25 ℃和101 kPa下,2 g H2即1 mol H2燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量,H2燃烧热的热化学方程式:H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,故选B。
3.下列说法或表示方法中正确的是 (　C　)
A.已知2C2H4(g)+6O2(g)4CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-3 200.8 kJ·mol-1,则C2H4(g)的燃烧热ΔH=-3 200.8 kJ·mol-1
B.表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-726.5 kJ
C.已知N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-622 kJ·mol-1,则N2H4(l)的燃烧热ΔH=-622 kJ·mol-1
D.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH<0,则2 mol CO具有的总能量大于2 mol CO2具有的总能量
解析:题中反应涉及2 mol C2H4,燃烧热ΔH应为-1 600.4 kJ·mol-1,A错误;ΔH的单位为 kJ·mol-1,B错误;1 mol N2H4完全燃烧生成N2和液态H2O,ΔH=-622 kJ·mol-1符合燃烧热定义,C正确;ΔH<0说明反应放热,反应物总能量高于生成物总能量,但无法比较CO与CO2的能量大小,D错误。
1.已知CO的燃烧热ΔH=-283.0 kJ·mol-1。下列表示CO燃烧热的热化学方程式正确的是(　C　)
A.CO+O2CO2　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
B.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-566.0 kJ·mol-1
C.CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
D.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1
解析:燃烧热定义要求1 mol可燃物反应,1 mol CO完全燃烧生成CO2,物质状态均为气态,ΔH为-283.0 kJ·mol-1,C正确。
2.25 ℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的反应热ΔH为-57.3 kJ·mol-1,辛烷的燃烧热ΔH为-5 518 kJ·mol-1。下列热化学方程式书写正确的是 (　B　)
A.2H+(aq)+S(aq)+2Na+(aq)+2OH-(aq)Na2SO4(aq)+2H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1
B.KOH(aq)+H2SO4(aq)K2SO4(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1
C.C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(g)　ΔH=-5 518 kJ·mol-1
D.2C8H18(l)+25O2(g)16CO2(g)+18H2O(l)　ΔH=-5 518 kJ·mol-1
解析:Na2SO4在离子方程式表示的热化学方程式中需要拆成Na+和S,该热化学方程式表示生成2 mol H2O(l),其反应热ΔH应为2×(-57.3 kJ·mol-1)=-114.6 kJ·mol-1,A错误;反应生成1 mol H2O(l),且为强酸与强碱稀溶液的中和反应,ΔH=-57.3 kJ·mol-1,B正确;辛烷的燃烧热ΔH为-5 518 kJ·mol-1,燃烧热要求生成H2O(l),辛烷燃烧生成H2O(g)时,放热减少,ΔH>-5 518 kJ·mol-1,C错误;辛烷的燃烧热ΔH为-5 518 kJ·mol-1,2 mol辛烷燃烧的ΔH应为-5 518 kJ·mol-1×2=-11 036 kJ·mol-1,D错误。
3.23 g CH3CH2OH(l)在氧气中完全燃烧后降至室温,放出683.4 kJ的热量,下列表示CH3CH2OH(l)燃烧热的热化学方程式为 (　D　)
A.CH3CH2OH(l)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-683.4 kJ·mol-1
B.CH3CH2OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-683.4 kJ·mol-1
C.CH3CH2OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1
D.CH3CH2OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1
解析: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释放的热量,23 g CH3CH2OH(l)的物质的量为=0.5 mol,在氧气中完全燃烧后降至室温,放出683.4 kJ的热量,则1 mol CH3CH2OH(l)完全燃烧生成CO2(g)、H2O(l)时释放683.4 kJ×2=1 366.8 kJ热量,表示CH3CH2OH(l)燃烧热的热化学方程式为CH3CH2OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1。
4.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1,请写出1 mol NH3(g)分解的热化学方程式:NH3(g) N2(g)+H2(g)　ΔH=+46 kJ·mol-1。
若1 mol N2(g)和3 mol H2(g)在一定条件下发生反应,放出的热量小于(填“大于”“小于”或“等于”)92 kJ,理由是该反应是可逆反应,不能进行完全。
(2)MgH2热分解放出H2,反应的能量变化如图所示。
MgH2热分解的热化学方程式为MgH2(s)Mg(s)+H2(g)　ΔH=+75 kJ·mol-1。
1.(3分)下列关于热化学方程式的说法错误的是(　A　)
A.热化学方程式未注明温度和压强时,ΔH表示标准状况下的数据
B.热化学方程式中,各物质的化学计量数代表该物质的物质的量的数值
C.同一化学反应,化学计量数相同而状态不同,ΔH也不同
D.化学反应过程中所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比
解析:如果没有注明温度和压强,则ΔH的数据指的是25 ℃和101 kPa时的数据,A错误。
2.(3分)下列热化学方程式书写正确的是 (　C　)
A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-1 367.0
B.KOH(aq)+HCl(aq)KCl(aq)+H2O(l)　ΔH=+57.3 kJ·mol-1
C.S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-296.8 kJ·mol-1
D.2NO2O2+2NO　ΔH=+116.2 kJ·mol-1
解析:热化学方程式中反应热缺少单位,A错误;酸碱中和反应为放热反应,ΔH<0,B错误;未注明各物质的聚集状态,不符合热化学方程式的书写要求,D错误。
3.(3分)下列有关热化学方程式的叙述正确的是 (　B　)
A.已知C(石墨,s)C(金刚石,s)　ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
B.已知2C(s)+2O2(g)2CO2(g)　ΔH1,2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH2,则ΔH1<ΔH2
C.已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1,则氢气的燃烧热ΔH=-241.8 kJ·mol-1
D.已知常温常压下1 mol H2(g)和1 mol I2(g)充分反应放出热量14.9 kJ,则该过程的热化学方程式为H2(g)+I2(g)2HI(g)　ΔH=-14.9 kJ·mol-1
解析:石墨转化为金刚石吸热(ΔH>0),说明金刚石能量更高,稳定性更差,A错误;完全燃烧生成CO2比不完全燃烧生成CO释放更多热量,ΔH1更小,则ΔH1<ΔH2,B正确;H2的燃烧热应基于其生成液态水,而题中生成气态水,气态水转化为液态水放热,所以燃烧热数值应更小,即氢气的燃烧热ΔH<-241.8 kJ·mol-1,C错误;可逆反应未完全进行,所以ΔH应小于-14.9 kJ·mol-1,D错误。
4.(3分)已知丙烷的燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g液态水,则放出的热量约为 (　A　)
A.55 kJ B.220 kJ
C.550 kJ D.1 108 kJ
解析:丙烷分子式是C3H8,燃烧热ΔH=-2 215 kJ·mol-1,即1 mol丙烷完全燃烧产生4 mol液态水时,放热2 215 kJ。一定量的丙烷完全燃烧产生1.8 g液态水,即生成H2O(l)的物质的量为0.1 mol,消耗丙烷的物质的量为0.025 mol,所以反应放出的热量为Q=0.025 mol×2 215 kJ·mol-1=55.375 kJ≈55 kJ,即A项符合题意。
5.(3分)下表为常见燃料的燃烧热数据,热值(单位质量燃料完全燃烧生成指定产物时所放出的热量)最大的是 (　A　)
燃料 H2 CO CH4 CH3OH
燃烧热/ (kJ·mol-1) 285.8 283.0 890.3 726.5
A.H2 B.CO
C.CH4 D.CH3OH
解析:燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,则1 g H2、CO、CH4、CH3OH完全燃烧放出的热量分别为 kJ·mol-1≈22.7 kJ,则H2的热值最大。
6.(3分)2C(s)+O2(g)2CO(g)的能量变化如图所示。下列说法不正确的是 (　C　)
A.C的燃烧热ΔH<-110.5 kJ·mol-1
B.该反应的热化学方程式是2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221 kJ·mol-1
C.C的燃烧热的热化学方程式是C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1
D.12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g),放出的热量为55.25 kJ
解析:由题图可知C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1,根据燃烧热的定义可知,C的燃烧热是1 mol C完全燃烧生成CO2气体时放出的热量,等物质的量的物质完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧放出的热量,所以C的燃烧热ΔH<-110.5 kJ·mol-1,A正确;1 mol C燃烧生成CO气体放出热量110.5 kJ,则2 mol C燃烧生成CO气体放出热量221 kJ,B正确;根据燃烧热的定义,C的燃烧热对应的产物应为CO2(g),C错误;12 g C(s)的物质的量是1 mol,其燃烧生成1 mol(即28 g)CO气体放出的热量是110.5 kJ,则反应生成14 g CO(g)时放出的热量为55.25 kJ,D正确。
7.(3分)据图判断,下列说法正确的是 (　C　)
A.氢气的燃烧热ΔH=-241.8 kJ·mol-1
B.2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量低
C.液态水分解的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1
D.2 mol H2(g)与1 mol O2(g)生成2 mol H2O(l)时,断裂化学键吸收的能量大于形成化学键放出的能量
解析:A项,氢气的燃烧热ΔH=-×(483.6+88) kJ·mol-1=-285.8 kJ·mol-1,错误;B项,根据题图可知,2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量高,错误;C项,根据题图可知,2 mol H2(g)与1 mol O2(g)生成2 mol H2O(l)时放出热量Q=(483.6+88) kJ=571.6 kJ,则2 mol H2O(l)分解产生2 mol H2(g)与1 mol O2(g)时吸收的热量是571.6 kJ,故液态水分解的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g)　ΔH=+571.6 kJ·mol-1,正确;D项,根据题图可知,2 mol H2(g)与1 mol O2(g)具有的总能量比2 mol H2O(l)具有的总能量多571.6 kJ,说明断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量,错误。
8.(3分)已知反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-806.0 kJ·mol-1,其他相关数据如下表:
化学键 C—H OO CO H—O
1 mol化学键断裂时 吸收的能量/kJ x 498 803 464
下列说法正确的是 (　C　)
A.反应物的总能量小于生成物的总能量
B.CH4的燃烧热ΔH=-806.0 kJ·mol-1
C.x=415
D.断开氧氧键形成1 mol氧原子需要放出能量249 kJ
解析:该反应的ΔH<0,说明反应物总能量大于生成物总能量,故A错误;根据反应CH4(g)+2O2(g) CO2(g) +2H2O(g)可知,1 mol甲烷完全燃烧生成气态水放出能量806.0 kJ,则其燃烧热ΔH<-806.0 kJ·mol-1,故B错误; (4x+498×2) kJ·mol-1-(803×2+4×464) kJ·mol-1=-806.0 kJ·mol-1,解得x=415,故C正确;断开1 mol氧氧键可形成2 mol氧原子,吸收能量498 kJ,则断开氧氧键形成1 mol氧原子需要吸收能量249 kJ,故D错误。
9.(12分)H2(g)、CH4(g)、C3H8(g)既是重要的化工原料又是燃料,其燃烧热ΔH分别是-285.8 kJ·mol-1、-890.3 kJ·mol-1、-2 220 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)燃烧反应中,反应物的总键能小于(填“大于”或“小于”)生成物的总键能。
(2)写出C3H8(g)燃烧的热化学方程式:C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=-2 220 kJ·mol-1。
(3)常温常压下,单位质量的三种燃料完全燃烧,放出热量最多的是H2(填化学式);氢气作燃料的优点是单位质量的燃料完全燃烧放出热量多,产物无污染。
(4)常温常压下,17 g由H2、CH4组成的混合气体在足量氧气中充分燃烧放出热量1 033.2 kJ,则混合气体中H2和CH4的物质的量分别为0.5 mol和1 mol。
解析:(1)燃烧反应为放热反应,ΔH<0,故反应物总键能小于生成物总键能。(2)C3H8(g)的燃烧热ΔH=-2 220 kJ·mol-1,故C3H8(g)燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+
4H2O(l)　ΔH=-2 220 kJ·mol-1。(3)单位质量的三种燃料完全燃烧放出的热量分别为H2:
=142.9 kJ·g-1,CH4:≈55.64 kJ·g-1,C3H8:≈50.45 kJ·g-1,因此单位质量的三种燃料完全燃烧,放出热量最多的是H2;氢气作燃料的优点为单位质量的燃料完全燃烧放出热量多,产物无污染。(4)设H2物质的量为n1 mol,CH4物质的量为n2 mol,由总质量得方程式:2n1+16n2=17;由总热量得方程式:285.8n1+890.3n2=1 033.2,联立解得n1=0.5,n2=1,混合气体中H2和CH4的物质的量分别为0.5 mol和1 mol。
10.(12分)化学是以实验为基础的学科,某兴趣小组在实验室进行如下实验。用弹式热量计(结构如图所示)按以下实验步骤来测量硫的燃烧热。
称量m1 g纯水,倒入内筒中;称量m2 g硫固体装入氧弹内,用氧气排净空气后再注满高纯氧气;打开搅拌器开关,读取纯水温度,当温度不再改变时,记为初始温度;当纯水温度保持不变时,打开引燃电极,读取并记录内筒最高水温;重复实验3~4次,测得内筒温度改变的平均值为t ℃。通过已知燃烧热的物质利用此装置在相同条件下测定,内筒每克水升高1.0 ℃时,需要反应放热Q kJ。
请回答下列问题:
(1)搅拌器和氧弹适宜的材质分别为玻璃纤维、不锈钢(均填“不锈钢”或“玻璃纤维”);氧弹内注满过量高纯氧气的目的是确保可燃物完全燃烧。
(2)用相关字母表示硫的燃烧热ΔH为。若测得的ΔH比实际数据偏高,则可能原因是ac(填字母)。
a.硫未充分燃烧
b.称取硫时质量偏高
c.测得纯水的初始温度偏高
解析:(1)搅拌器需绝热材料,避免损失热量,选玻璃纤维;氧弹需导热材料,迅速将硫燃烧放出的热量传导给水,可选不锈钢;氧弹内注满过量高纯氧气的目的是确保可燃物完全燃烧。
(2)根据题意,硫的燃烧热ΔH= kJ·mol-1。若测得的ΔH比实际数据偏高,则放出的热量偏少。a.硫未充分燃烧,放出的热量偏少,ΔH比实际数据偏高;b.称取硫的质量偏高,则反应放出的热量偏高,ΔH比实际数据偏低;c.测得纯水的初始温度偏高,则测得水变化的温度值偏低,测得放出的热量偏少,ΔH比实际数据偏高。
11.(12分)在燃料化学中,燃料的热值是表示燃料质量的一种重要指标。热值通常指单位质量的燃料完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。下表中是几种燃料的热值。
物质 甲烷 焦炭 氢气 乙醇
热值/(kJ·g-1) 56 33 143 30
(1)根据焦炭的热值,计算焦炭的燃烧热ΔH为-396 kJ·mol-1。
(2)请写出甲烷完全燃烧的热化学方程式:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-896 kJ·mol-1。
(3)完全燃烧相等物质的量的上述物质,放出热量最多的是乙醇。
(4)已知普通汽油的热值为44 kJ·g-1。E10汽油是92号汽油,是指含10%(体积分数)燃料乙醇的车用汽油。假设普通汽油和乙醇的密度相同,且都为0.80 g·mL-1,现在有1 L E10汽油,则该E10汽油与等质量的普通汽油相比较,放出的热量更多的燃料是普通汽油。
解析:(1)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。1 mol C的质量为12 g,所以焦炭的燃烧热ΔH为-396 kJ·mol-1。(3)根据热值可以计算出1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量,1 mol CH4、C、H2、CH3CH2OH完全燃烧放出的热量分别为896 kJ、396 kJ、286 kJ和1 380 kJ,所以放出热量最多的是乙醇。(4)1 L E10汽油质量为800 g,其中含有80 g乙醇。800 g普通汽油完全燃烧放出的热量为35 200 kJ。800 g E10汽油中含80 g乙醇和720 g普通汽油,完全燃烧放出的热量为2 400 kJ+31 680 kJ=34 080 kJ,所以普通汽油完全燃烧放出的热量多。

展开更多......

收起↑