第1章 第1节 第2课时 热化学方程式 燃烧热（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（人教版2019 单选版）

第2课时　热化学方程式　燃烧热 课程标准 核心素养目标 1.能进行反应焓变的简单计算，能用热化学方程式表示反应中的能量变化。 2．能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。 1.宏观辨识与微观探析：知道燃烧热的概念，理解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 2．科学态度与社会责任：通过燃烧热的学习，认识能源在生产、生活中的重要意义。 [对应学生用书P7] 一、热化学方程式 1．热化学方程式 (1)概念 (2)举例 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ/mol 表明 1 mol气态H2与1 mol气态Cl2反应生成2 mol气态HCl时，放出184.6 kJ的热量。 2．书写方法 (1)书写方法 ①写出正确的化学方程式 热化学方程式中各物质的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数 ②需注明反应时的温度和压强 没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa，不用标明反应条件(如“加热”“高温”等) ③需注明反应物和生成物的聚集状态 在物质后面用括号注明各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq” ④标注ΔH的正负及数值 若为放热反应，ΔH为“－”，若为吸热反应，ΔH为“＋”。写出ΔH的数值，ΔH单位是kJ/mol (2)应用示例 在25 ℃和101 kPa下，1 mol气态H2和0.5 mol气态O2反应生成1 mol气态水，放出241.8 kJ热量，则热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ/mol。 二、燃烧热 1．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。燃烧热通常利用量热计由实验测得。 2．表示燃烧热的热化学方程式 (1)书写要求 (2)对表示燃烧热的热化学方程式的理解 可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数可以是分数。 (3)应用示例 在25 ℃和101 kPa时，乙烯的燃烧热为1 411.0 kJ/mol，表示乙烯燃烧热的热化学方程式为C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－1 411.0 kJ/mol。 ◆概念辨析 化学方程式和热化学方程式 比较项目 化学方程式 热化学方程式 化学计量数表示的意义 粒子个数或物质的物质的量，一定是整数 物质的物质的量，可以是整数或分数 是否要注明物质的聚集状态 否 必须注明 ΔH的正负号与单位 无 必须注明 是否要注明温度与压强 否 是，25 ℃，101 kPa时可不注明 意义 表明反应中物质的变化 表明反应中的物质变化和能量变化 ◆深化理解 (1)热化学方程式中ΔH的单位中“mol－1”是指“每摩尔反应”，不是指“每摩尔某种反应物”。 (2)若一个反应的ΔH＝a kJ/mol，则其逆反应的ΔH＝－a kJ/mol。 (3)可逆反应的ΔH表示反应按照化学计量数所表示的物质的量完全反应(即反应进行到底)的反应热。 ◆深化理解 燃烧热概念中的四个限制条件 (1)反应条件：101 kPa。 (2)可燃物的量：1 mol纯物质(即纯净物)，可以是单质，也可以是化合物。 (3)反应程度：完全燃烧。 (4)生成产物：生成指定产物。 完全燃烧时，不同元素对应的指定产物：C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、N→N2(g)。 ◆概念辨析 反应热、燃烧热和中和反应热的比较 比较项目 反应热 燃烧热 中和反应热 能量的变化 放热或吸热 放热 放热 ΔH的大小 放热时，ΔH＜0；吸热时，ΔH＞0 ΔH<0 ΔH<0 反应物或生成物的量 不限 1 mol纯物质 1 mol产物水 热化学方程式 有无数个 唯一 唯一 [对应学生用书P8] 探究一 热化学方程式的书写及判断 液化石油气(LPG)主要应用于汽车、城市燃气、有色金属冶炼和金属切割等行业，其主要成分为丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)，还含少量丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)。 各种成分气体完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出热量如下表： 成分/1 mol C3H8 C4H10 C3H6 C4H8 放出热量/kJ 2 219.9 2 878.0 1 927.3 2 538.8 [问题设计] (1)分别写出1 mol C3H8(g)、1 mol C3H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式。 提示：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 219.9 kJ/mol C3H6(g)＋O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 927.3 kJ/mol (2)结合表中信息判断，下列热化学方程式书写正确的是 (填标号)。 ①C4H10＋O2===4CO2＋5H2O　ΔH＝－2 878.0 kJ/mol ②2C4H10(g)＋13O2(g)===8CO2(g)＋10H2O(g)　ΔH＝－5 756.0 kJ/mol ③C4H8(g)＋6O2(g)===4CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝＋2 538.8 kJ/mol ④C4H8(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 269.4 kJ/mol 提示：④ 解析：①未注明物质的聚集状态；②生成物H2O应是液态；③反应放热，ΔH＝－2 538.8 kJ/mol。 “五审”突破热化学方程式的正误判断 【例1】 在一定条件下，SO2气体被O2氧化成SO3气体时转化率为80%。在此条件下，充入32 g SO2气体和适量O2，共放出热量39.32 kJ。据此可知，下列热化学方程式正确的是(　　) A．SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝＋98.3 kJ/mol B．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH＝＋196.6 kJ/mol C．SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ/mol D．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH＝－245.75 kJ/mol C　解析：32 g SO2的物质的量为n(SO2)＝＝0.5 mol，SO2转化率为80%，则0.5 mol×80%(即0.4 mol)的SO2被O2氧化为SO3时放出热量39.32 kJ，故1 mol SO2完全被氧化时反应热为＝98.3 kJ/mol。该反应是放热反应，则有ΔH＜0，故热化学方程式为SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－98.3 kJ/mol，A、B错误，C正确；2 mol SO2完全反应时ΔH＝(－98.3 kJ/mol)×2＝－196.6 kJ/mol，D错误。 解答本题的思路如下： (1)SO2转化率为80%32 g SO2(0.5 mol)转化量，结合放出热量39.32 kJ1 mol SO2完全反应的ΔH。 (2)结合热化学方程式的书写要求四个选项的正误。 1．下列热化学方程式正确的是(　　) A．通常状况下，将1 g氢气在氯气中完全燃烧，放出92.4 kJ热量：H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝＋92.4 kJ/mol B．已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出b kJ热量：2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－4b kJ/mol C．1 g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收10.94 kJ的热量：C＋H2O===CO＋H2 　ΔH＝＋10.94 kJ/mol D．已知一定量甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ/g：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－55.625 kJ/mol B　解析：通常状况下，将1 g氢气在氯气中完全燃烧，放出92.4 kJ热量：H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol，A错误；已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出b kJ热量，2 mol乙炔气体完全燃烧生成4 mol二氧化碳气体，所以热化学方程式为2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－4b kJ/mol，B正确；1 g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收10.94 kJ的热量，1 mol炭为12 g，完全反应需吸收131.28 kJ热量：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.28 kJ/mol，C错误；已知一定量甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为55.625 kJ/g，则1 mol甲烷放热890 kJ：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ/mol，D错误。 探究二 燃烧热及相关计算　　　　　　　　　　　　　　　 当人体因劳动或体育运动消耗大量能量而糖类又不能及时供应能量时，储存在体内的脂肪会发生水解反应，生成高级脂肪酸和甘油。高级脂肪酸发生氧化反应，生成二氧化碳和水，同时放出能量，满足机体活动的需要。 [问题设计] (1)油酸甘油酯[C57H104O6(s)，相对分子质量为884]在人体内代谢发生反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)。若燃烧1 kg该化合物放出热量3.8×104 kJ，则油酸甘油酯的燃烧热ΔH≈ 。 提示：－3.4×104 kJ/mol 解析：燃烧1 mol油酸甘油酯释放出的热量为×884 kJ≈3.4×104 kJ，故油酸甘油酯的燃烧热ΔH≈－3.4×104 kJ/mol。 (2)软脂酸[CH3(CH2)14COOH(s)，相对分子质量为256]的燃烧热为9 977 kJ/mol，在人体内发生氧化生成CO2(g)和H2O(l)，若生成1.8 g水，则放出的热量约为 。 提示：62.4 kJ 解析：1.8 g水为0.1 mol，1 mol软脂酸完全反应生成16 mol H2O，则生成0.1 mol水放出热量为×0.1 mol≈62.4 kJ。 1．根据燃烧热的概念进行相关计算 (1)25 ℃、101 kPa下，可燃物完全燃烧放出热量：Q放＝n(可燃物)×|ΔH|，其中ΔH代表可燃物的燃烧热。 (2)由Q放＝n(可燃物)×|ΔH|变形可得，可燃物的燃烧热ΔH＝－。 2．利用燃烧热求混合物燃烧放出的热量 先根据混合物的比例，求出各组分的物质的量，再根据对应热化学方程式确定各组分的燃烧热，依据Q放＝n(可燃物)×|ΔH|计算各组分放出的热量，最后求放出的总热量。 【例2】 已知H2的燃烧热ΔH＝－285.8 kJ/mol，CO的燃烧热ΔH＝－282.8 kJ/mol。现有H2和CO组成的混合气体56.0 L(标准状况)，经充分燃烧后，一共放出热量710.0 kJ，并生成液态水。下列说法正确的是(　　) A．CO燃烧热的热化学方程式为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝＋282.8 kJ/mol B.H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－285.8 kJ/mol C．燃烧前的混合气体中，H2的体积分数为40% D．混合气体燃烧后与足量的过氧化钠反应，电子转移总数为2NA C　解析：CO的燃烧热ΔH＝－282.8 kJ/mol，依据燃烧热概念，热化学方程式为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.8 kJ/mol，A错误；氢气的燃烧热ΔH＝－285.8 kJ/mol，热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol，应生成H2O(l)而不是H2O(g)，B错误；H2和CO组成的混合气体56.0 L(标准状况)，其总物质的量为2.5 mol，经充分燃烧后，放出总热量为710 kJ，并生成液态水，依据H2和CO燃烧热的热化学方程式，设H2为x mol，CO为y mol，则x＋y＝2.5，285.8x＋282.8y＝710，联立解得：x＝1，y＝1.5，燃烧前混合气体中H2的体积分数为×100%＝40%，C正确；1 mol氢气、1.5 mol CO燃烧生成的H2O和CO2分别为1 mol、1.5 mol，Na2O2与水、CO2的反应为歧化反应，则该过程转移电子的物质的量为2.5 mol，电子转移总数为2.5NA，D错误。 2．据悉，“长征”系列火箭的燃料为偏二甲肼()。已知：1.5 g偏二甲肼完全燃烧放出50 kJ热量，则偏二甲肼的燃烧热ΔH为(　　) A．－1 000 kJ/mol B．－1 500 kJ/mol C．－2 000 kJ/mol D．－3 000 kJ/mol C　解析：由偏二甲肼的摩尔质量为60 g/mol得1.5 g偏二甲肼的物质的量为＝ mol，所以1 mol偏二甲肼完全燃烧时放出的热量为＝2 000 kJ，即其燃烧热为ΔH＝－2 000 kJ/mol。 [对应学生用书P10] 1．已知25 ℃，101 kPa时，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol，请结合水的聚集状态变化时的焓变示意图分析，下列说法不正确的是(　　) A．过程a为熔化，过程b焓增大 B．H2的燃烧热ΔH＝－571.6 kJ/mol C．1 g冰经过a和b两个过程后化学键数目不变 D．ΔH的单位中“mol－1”指每摩尔反应 B　解析：过程a水由固态变为液态，为熔化过程，过程b水由液态变为气态，为吸热过程，焓增大，A正确；H2的燃烧热ΔH＝－285.8 kJ/mol，B错误；a和b两个过程均为物理变化，没有发生化学反应，氢氧键没有断裂，化学键数目不变，C正确。 2．在25 ℃和101 kPa下，1 g H2燃烧生成液态水放出a kJ(a>0)的热量，则下列热化学方程式书写正确的是(　　) A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－a kJ/mol B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝＋a kJ/mol C．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－2a kJ/mol D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－4a kJ/mol C　解析：1 g H2的物质的量为0.5 mol，燃烧生成液态水放出a kJ热量，则1 mol H2、2 mol H2燃烧生成液态水的热化学方程式分别为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－2a kJ/mol、2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－4a kJ/mol，A、B、D均错误，C正确。 3．2023年5月30日9时31分，我国长征二号F遥十六运载火箭将神舟十六号载人飞船送入太空。火箭发射时常用肼(N2H4，液态)作燃料，NO2作氧化剂，二者反应生成N2和水蒸气。已知在此条件下，1 mol液态肼完全反应放出567.2 kJ的热量，下列关于该反应的热化学方程式书写正确的是(　　) A．N2H4＋NO2===N2＋H2O　ΔH＝＋567.2 kJ B．2N2H4(l)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－567.2 kJ/mol C．2N2H4(l)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝＋1 134.4 kJ/mol D．2N2H4(l)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1 134.4 kJ/mol D　解析：热化学方程式未配平，且未注明物质的聚集状态，放热反应的反应热ΔH＜0，A错误；发生反应的反应物越多，反应放出的热量也越多，反应热要与反应物前的化学计量数相对应，B错误；反应是放热反应，ΔH＜0，且反应产生的是水蒸气，不是液态水，物质的聚集状态不同，反应过程的能量变化不同，C错误、D正确。 4．已知某些燃料的燃烧热ΔH的数据如下： 燃料 甲醇 氢气 乙烷 一氧化碳 ΔH/(kJ/mol) －726.5 －285.8 －1 559.8 －283.0 上述燃料中，热值(单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量)最小的是(　　) A．甲醇 B．氢气 C．乙烷 D．一氧化碳 D　解析：热值是指单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量，根据各物质的燃烧热，1 mol 甲醇、氢气、乙烷和一氧化碳完全燃烧放出热量分别为726.5 kJ、285.8 kJ、1 559.8 kJ和283 kJ，则上述物质的热值分别为22.7 kJ/g、142.9 kJ/g、52 kJ/g和10.1 kJ/g，故CO的热值最小。 5．(2023·玉林高二期末检测)下列说法不正确的是(　　) A．燃烧反应中，反应物具有的总能量一定高于生成物具有的总能量 B．已知甲烷的燃烧热为ΔH＝－890.3 kJ/mol，则16 g甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ/mol C．已知：2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝a kJ/mol，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝b kJ/mol，则a<b D．反应SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH<0 B　解析：燃烧反应属于放热反应，故反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量；燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物所放出的能量。其中碳元素变为CO2(g)，氢元素变为H2O(l)。16 g甲烷完全燃烧生成H2O(g)不符合燃烧热的定义，B错误；相同质量的碳燃烧生成二氧化碳比生成一氧化碳所放出的热量要多，放热反应ΔH＜0，故a＜b，C正确；判断反应能否自发进行，要看ΔH－TΔS是否小于0，ΔH－TΔS＜0则反应自发进行。由化学方程式得出ΔS＜0，故只有满足ΔH＜0，反应才能在常温下自发进行，D正确。 6．能由下表所列的“依据”推导出后面的“结论”的是(　　) 依据 结论 A CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－801.3 kJ/mol CH4的燃烧热为ΔH＝－801.3 kJ/mol B Sn(s，灰) Sn(s，白)　ΔH＝＋2.1 kJ/mol 锡制品在寒冷的冬天易转化为灰状锡而损坏 C 稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol 任何酸碱中和反应的反应热都为ΔH＝－57.3 kJ/mol D C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol， C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－395 kJ/mol 石墨转化为金刚石会放出热量 B　解析：燃烧热中H2O应为液态，A错误；温度低于13.2 ℃时白锡转化为灰锡，灰锡性质不稳定，易损坏，B正确；酸碱中和反应的反应热ΔH＝－57.3 kJ/mol为强酸强碱的反应热，C错误；①C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)，②C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)，①－②得C(s，石墨)===C(s，金刚石)，ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ/mol－(－395 kJ/mol)＝1.5 kJ/mol，反应吸热，D错误。 7．(教材改编题)依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 (1)32 g Cu(s)与适量O2(g)完全反应生成CuO(s)，放出78.7 kJ的热量： 。 (2)2 mol C(s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2O(g)，吸收263 kJ热量： 。 (3)1 mol C2H6(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 559.8 kJ的热量： 。 (4)1 g CH3OH(l)燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ： 。 答案：(1)2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH＝－314.8 kJ/mol (2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.5 kJ/mol (3)2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－3 119.6 kJ/mol (4)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－725.76 kJ/mol 学科网（北京）股份有限公司 $$