第1章 第1节 第2课时 热化学方程式 燃烧热 （Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

第2课时　热化学方程式　燃烧热 [学习目标] 1．认识热化学方程式，了解热化学方程式表示的意义。2.理解热化学方程式书写规则，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。3.认识燃烧热，掌握有关燃烧热的简单计算，培养学生的计算能力。 知识点一　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，叫做热化学方程式。 2．特点(与化学方程式比较) (1)指明了反应时的__温度__和__压强__，若在__25_℃、101_kPa__时进行的反应，可不注明。 (2)在化学方程式右边注明ΔH的“＋”“－”数值和单位。 (3)所有反应物和生成物都用括号标注它们在反应时的状态。常用__s、l、g、aq__分别表示固体、液体、气体和溶液。 (4)化学计量数可以是__整数__，也可以是__分数__。 3．意义 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，还说明了“物质的量”与“能量”之间的数量关系。例如：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1表示的意义是在25 ℃、101 kPa下，__1_mol__ H2(g)与 mol O2(g)反应生成__1_mol_H2O(l)__时，__放出__的热量是285.8 kJ。 1．25 ℃、101 kPa时，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445.15 kJ的热量。判断下列热化学方程式的正误，错误的需指出原因。 (1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－445.15 kJ·mol－1(　　) ________________________________________________________________________。 (2)2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1(　　) ________________________________________________________________________。 (3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1(　　) ________________________________________________________________________。 提示　(1)×　反应热的数值与化学方程式中的化学计量数不对应　(2)×　CH4燃烧为放热反应，ΔH<0且反应热的数值与化学方程式中的化学计量数不对应　(3)√ 2．热化学方程式中，ΔH的单位中“mol－1”的含义是什么？ 提示　对一个化学反应，ΔH的单位中“mol－1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。 书写热化学方程式的“六注意” 1．下列说法错误的是(　　) A．热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只代表物质的量 B．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 C．同一化学反应，化学计量数不同，ΔH不同，化学计量数相同而状态不同，ΔH也不相同 D．化学反应过程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　B　 标准状况是指0 ℃、101 kPa，而热化学方程式如果没有注明温度和压强，则指的是25 ℃、101 kPa，B错误。 2．(2023·沧州高二期中)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(g)　ΔH＝＋285.8 kJ·mol－1 D．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－269.8 kJ·mol－1 解析　D　反应热ΔH的单位是kJ·mol－1，A错误；热化学方程式要标出聚集状态，B错误；H2完全燃烧是放热反应，ΔH小于0，ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，C错误；故选D。 3．根据所给信息，书写对应的热化学方程式。 (1)11.2 L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出91.5 kJ热量，其热化学方程式： ________________________________________________________________________。 (2)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67 kJ的热量，其热化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1，请写出1 mol NH3分解对应的热化学方程式：________________________________________________________________________。 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________92 kJ(填“大于”“小于”或“等于”)。 解析　(1)由题意知，0.5 mol H2在Cl2中完全燃烧放热91.5 kJ，则1 mol H2在Cl2中完全燃烧放热91.5 kJ×2＝183 kJ，对应的热化学方程式为：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ/mol； (2)n(NH3)＝＝0.1 mol，由题意知，0.1 mol NH3催化氧化生成NO和H2O(g)放热22.67 kJ，故4 mol NH3催化氧化放热906.8 kJ，对应热化学方程式为：4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－906.8 kJ/mol； (3)由题意得1 mol NH3完全分解吸热46 kJ，对应热化学方程式为：NH3(g)N2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋46 kJ/mol；由于合成氨反应为可逆反应，故1 mol N2不可能完全转化为NH3，故放出的热量小于92 kJ。 答案　(1)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ/mol (2)4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－906.8 kJ/mol (3)NH3(g)N2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋46 kJ/mol　小于 知识点二　燃烧热 1．概念 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。 各元素的指定产物：C→__CO2(g)__　H→__H2O(l)__ S→__SO2(g)__　N→__N2(g)__ 2．单位 燃烧热是反应热的一种，单位是__kJ/mol__。 3．含义 H2的燃烧热为285.8 kJ/mol或ΔH＝－285.8 kJ/mol，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。 4．表示 用热化学方程式表示为　H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol　。 1．氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为H2O(l)H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1，对吗？ 提示　不对。根据氢气的燃烧热可知，水分解的热化学方程式为H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1，在电解水的热化学方程式中，因为电能的介入，吸收的热量会减少，ΔH＜＋285.5 kJ·mol－1。 2．书写可燃物燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数有什么要求？ 提示　可燃物的化学计量数必须为1，因为燃烧热是指25 ℃ 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。 3．101 kPa时，1 mol H2(g)在Cl2(g)中燃烧所放出的热量，是H2的燃烧热吗？ 提示　不是。H2燃烧的指定产物是H2O(l)。 1．燃烧热与中和热的比较 燃烧热 中和热 相同点 ΔH＜0，放热反应 不同点 ①限定可燃物(反应物)为1 mol ②1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量(不同的反应物，燃烧热不同) ①限定生成物H2O(l)为1 mol ②生成1 mol H2O(l)时放出的热量(不同的反应物的中和热大致相同) 2.燃烧热的计算 由燃烧热定义可知：可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH| 物质的燃烧热：ΔH＝－。 此公式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。 1．(2023·黄冈高二段考)已知：　ΔH>0。下列说法正确的是(　　) A．表示丁烯燃烧热的热化学方程式为C4H8(g)＋6O2(g)===4CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1(Q<0) B．该反应反应物的总能量小于生成物的总能量 C．反­2­丁烯燃烧热的数值更大 D．稳定性：反­2­丁烯<顺­2­丁烯 解析　B　燃烧热要求生成液态水，A错误；正反应吸热，反­2­丁烯能量低燃烧热的数值更小，C错误；能量越低越稳定，稳定性：反­2­丁烯＞顺­2­丁烯，D错误；故选B。 2．(2022·吉林五十五中高二期中)已知反应： ①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1 ③稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 下列结论正确的是(　　) A．碳的燃烧热等于110.5 kJ·mol－1 B．燃烧1 g氢气放出143 kJ热量 C．浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量 D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量 解析　B　CO燃烧生成CO2放出热量，故1 mol碳完全燃烧放出的热量大于110.5 kJ，所以碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1，A错误；根据反应②可知，燃烧2 mol H2即4 g H2放出572 kJ热量，故燃烧1 g氢气放出143 kJ热量，B正确；浓硫酸溶于水放热，所以浓硫酸与稀NaOH溶液反应，放出的热量大于57.3 kJ，C错误；醋酸为弱电解质，电离时需要吸收热量，稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量小于57.3 kJ，D错误。 3．写出下列反应的热化学方程式。 (1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为________________________________________________________________________。 (2)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________________________________________________________________________。 (3)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为 ________________________________________________________________________。 解析　 (1)2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ,1 mol SiH4自燃放出热量1 427.2 kJ，故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1。(2)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝(946＋436×3－391×6)kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。(3)根据C原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，乙醇为0.5 mol，则1 mol 乙醇燃烧放2Q kJ热量，据此可写出反应的热化学方程式：C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2Q kJ·mol－1。 答案　 (1)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1 (2)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1 (3)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2Q kJ·mol－1 1．(2023·福州高二检测)已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ(b>0)，则下列表示乙炔燃烧热的热化学方程式的是(　　) A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJ·mol－1 B．C2H2(g)＋5/2O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－2b kJ·mol－1 C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋4b kJ·mol－1 D．C2H2(g)＋5/2O2(g)===2CO2(g)＋H2O(g) ΔH＝－2b kJ·mol－1 解析　B　乙炔的化学计量数不为1，不可表示其燃烧热的热化学方程式，A项错误；根据碳原子守恒，充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体生成1 mol二氧化碳气体和液态水，需消耗0.5 mol C2H2，放出热量b kJ，则消耗1 mol乙炔，放出的热量为2b kJ，结合燃烧热的定义，B项正确；燃烧反应为放热反应，ΔH为负数，C项错误；H2O的状态为液态并非气态，D项错误。 2．(2024·河北故城高中高二月考)已知常温常压下：CuSO4(aq)＋Fe(s)===FeSO4(aq)＋Cu(s)　ΔH1；CH4(g)＋2Cl2(g)―→CH2Cl2(g)＋2HCl(g)　ΔH2。其他条件不变时，增大反应物的量，下列判断正确的是(　　) A．ΔH1、ΔH2均不变 B．ΔH1、ΔH2均增大 C．ΔH1增大，ΔH2减小 D．ΔH1减小，ΔH2增大 解析　A　ΔH不受反应物的量影响，所以ΔH1、ΔH2均不变，故选A。 3．根据热化学方程式：S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297.23 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．1 mol SO2(g)的能量总和大于1 mol S(s)和1 mol O2(g)的能量总和 B．加入合适的催化剂，可增加单位质量的硫燃烧放出的热量 C．S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1；Q1的值大于297.23 kJ·mol－1 D．足量的硫粉与标准状况下1 L氧气反应生成1 L二氧化硫气体时放出297.23 kJ热量 解析　C　放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以1 mol SO2(g)的能量总和小于1 mol S(s)和1 mol O2(g)的能量总和，故A项错误；加入合适的催化剂不会影响反应焓变，即单位质量的硫燃烧放出的热量不变，故B项错误；因物质由固态转变成气态也要吸收热量，所以S(g)＋O2(g)―→SO2(g)的反应热的数值大于297.23 kJ·mol－1，故C项正确；热化学方程式的系数只表示物质的量，标准状况下1 L氧气的物质的量小于1 mol，故D项错误。 4．(2024·福建侨光中学高二段考)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)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热ΔH为－241.8 kJ·mol－1 B．已知C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1,2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2，则2ΔH1<ΔH2 C．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，则将32 g SO2(g)和足量O2置于一密闭容器中，充分反应后放出0.5Q kJ的热量 D．已知：C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH>0，则金刚石比石墨稳定 解析　B　H2O(g)不是H2燃烧的指定产物，ΔH为－241.8 kJ·mol－1不是氢气的燃烧热，A错误；CO(g)燃烧生成CO2(g)是放热反应，2 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出的热量比2 mol C(s)不完全燃烧生成CO(g)放出的热量要多，放热反应为ΔH负值，故2ΔH1<ΔH2，B正确；2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)该反应为可逆反应，充分反应后放出的热量小于0.5Q kJ，C错误；石墨转化为金刚石为吸热反应，金刚石的能量高于石墨的能量，物质能量越低越稳定，则石墨稳定，D错误。 5．(2024·广州高二检测)东京奥运会的火炬样式为樱花形状。奥运会火炬常用的燃料为丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等。已知： 化合物 甲烷 CH4 乙烷 C2H6 丙烷 C3H8 正丁烷 CH3CH2CH2CH3 异丁烷 CH3CH(CH3)2 燃烧热 kJ·mol－1 890 1560 2220 2878 2870 (1)写出丙烷燃烧热的热化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)下列有关说法不正确的是________(填字母)。 A．奥运火炬燃烧时的能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能 B．异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷多 C．正丁烷比异丁烷稳定 (3)现有3 mol由甲烷和乙烷组成的混合气体，完全燃烧放出的热量是3340 kJ，则该混合气体中甲烷和乙烷的物质的量之比是________。 解析　(1)已知1 mol丙烷燃烧放出的热量为2220 kJ，常温下反应生成的水为液体，依据热化学方程式书写方法，丙烷燃烧热的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2220 kJ·mol－1；(2)奥运火炬燃烧时发光、放热，则能量转化形式主要是由化学能转化为热能、光能，故A正确；异丁烷分子中的碳氢键和正丁烷的相同，故B错误；依据燃烧热化学方程式的焓变分析，1 mol正丁烷燃烧放热大于异丁烷燃烧放热，说明正丁烷能量高于异丁烷，能量越高越不稳定，正丁烷不如异丁烷稳定，故C错误；(3)设甲烷和乙烷的物质的量分别为x mol、y mol，由物质的量与热量成正比及热化学方程式可知：，解得：x＝2，y＝1，则该混合气体中甲烷和乙烷的物质的量之比是2∶1。 答案　(1)C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2220 kJ·mol－1　(2)BC　(3)2∶1 学科网（北京）股份有限公司 $$