第1章 第1节 第2课时 热化学方程式 燃烧热-【精彩三年】2024-2025学年高中化学选择性必修1课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

第一节　反应热 第2课时　热化学方程式　燃烧热 第一章　化学反应的热效应 目录 CONTENTS 教材整体初识 构建与探源 命题整体感知 尝试与研析 01 02 学习目标 评价目标 1．认识化学能与热能的相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律 2．能用热化学方程式表示反应中的能量变化 3．能运用反应焓变合理选择和利用化学反应 1．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．在理解反应热的基础上，从宏观上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 教材整体初识 构建与探源 01 1．概念与意义 (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 ①不仅表明化学反应中的________变化，还表明________变化。 ②如H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ/mol，表明在25 ℃、 101 kPa下，1 mol 气态H2与1 mol 气态Cl2反应生成2 mol 气态HCl时，放出_____________的热量。 知识点一　热化学方程式 物质 能量 184.6 kJ 2．书写热化学方程式的注意点 (1)注明反应时的温度和压强 反应时的温度和压强不同，其ΔH________，但常用的ΔH的数据，一般都是25 ℃、101 kPa时进行反应的数据，可以不注明。 (2)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。书写时气体用______表示，液体用______表示，固体用______表示，溶液用________表示。 知识点一　热化学方程式 不同 g l s aq (3)热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是________，也可以是________。故书写热化学方程式时，ΔH必须与化学方程式一一对应。 知识点一　热化学方程式 整数 分数 1．概念 在101 kPa时，1 mol 纯物质完全燃烧生成____________时所放出的热量，叫该物质的燃烧热，单位是___________。　 2．意义 氢气的燃烧热是285.8 kJ/mol，表示25 ℃、101 kPa条件下，______mol H2完全燃烧生成__________时放出_____________的热量。 知识点二　燃烧热 指定产物 kJ/mol 1 液态水 285.8 kJ 3．实例 (1)已知H2的燃烧热是285.8 kJ/mol，则表示H2燃烧热的热化学方程式为 _____________________________________________________________。 (2)汽油的成分之一是辛烷(C8H18)，辛烷的燃烧热为5 518 kJ/mol，则表 示辛烷燃烧热的热化学方程式为_________________________________ _____________________________________。 知识点二　燃烧热 ＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ/mol 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)热化学方程式中各物质前的化学计量数代表分子数或物质的量。(　　) (3)1 mol 甲烷气体完全燃烧生成CO2和液态水时，放出890 kJ热量，反应的热化学方程式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O　ΔH＝－890 kJ/mol。 (　　) 探本思辨 × × × (4)1 mol H2完全燃烧生成1 mol 水蒸气时放出的热量为H2的燃烧热。(　　) (5)燃烧热的数值与参与反应的可燃物的物质的量成正比。(　　) (6)所有物质的燃烧热ΔH均小于0。(　　) 探本思辨 × × √ 探本思辨 －571.6 kJ·mol-1 285.8 kJ·mol-1 －285.8 kJ·mol-1 285.8 kJ·mol-1 有关 无关 3．已知298 K、101 kPa时，1 g H2完全燃烧生成液态水时放出143 kJ的热量，而生成气态水时放出121 kJ的热量，反应的热化学方程式如下表。 探本思辨 (1)对比①②两个热化学方程式，生成水的物质的量相等时，为什么放出的热量却不相等？ (2)对比①③两个热化学方程式，分析热化学方程式中的化学计量数的变化对ΔH有何影响？ (3)对比①④两个热化学方程式，分析化学反应的方向与ΔH有什么关系？ 答案：(1)两个热化学方程式中H2O的聚集状态不同，其内能不同，虽然产物的物质的量相同，但放出的热量不同。 (2)热化学方程式中化学计量数扩大n倍，ΔH的数值也相应扩大n倍。 (3)正、逆反应ΔH的数值相同，符号相反。 探本思辨 命题整体感知 尝试与研析 02 类型一　热化学方程式的书写与正误判断 　角度1：热化学方程式的书写步骤 典例研析 例1 [2023·舟山中学检测]金刚石和石墨为碳的同素异形体，它们燃烧时，若氧气不足，生成一氧化碳，若充分燃烧，生成二氧化碳，反应过程中的能量变化如图所示。 典例研析 (1)等质量的金刚石和石墨完全燃烧，__________(填“金刚石”或“石墨”)放出的热量更多，写出表示石墨燃烧热的热化学方程式：_____________________________________________________。 (2)写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：________________________ ______________________。 (3)12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程中放出的热量为______________。 金刚石 C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1 C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＝＋1.9 kJ·mol-1 252.0 kJ 典例研析 【解析】 (1)根据题干图像，1 mol 金刚石和石墨均完全燃烧生成二氧化碳，前者反应的ΔH＝－395.4 kJ·mol-1，后者反应的ΔH＝ΔH2＋ΔH3＝　－393.5 kJ·mol-1，显然，金刚石放出的热量更多。根据燃烧热的概念，表示石墨燃烧热的热化学方程式中，生成物必须是二氧化碳。(2)根据题干图示可知，1 mol 石墨的总能量比1 mol 金刚石的总能量低1.9 kJ，据此可写出反应的热化学方程式。(3)石墨的质量是12 g，根据碳、氧元素守恒可求出生成CO、CO2的物质的量均为0.5 mol，则反应放出的热量为0.5 mol×110.5 kJ·mol-1＋0.5 mol×393.5 kJ·mol-1＝252.0 kJ。 类型一　热化学方程式的书写与正误判断 　角度2：热化学方程式正误判断的方法 典例研析 例2 实验测得：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 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(　　) ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝＋890.3 kJ·mol-1 ②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol-1 ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol-1 ④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 A．①② B．②④ C．②③ D．全部 B 典例研析 【解析】 解答本题时要注意：(1)产物的状态；(2)ΔH的数值要与热化学方程式中物质的化学计量数保持一定比例关系；(3)ΔH的符号，吸热反应为“＋”，放热反应为“－”。本题中②④正确。 巩固与变化 1．下列对于热化学方程式：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　 ΔH＝－184.6 kJ·mol-1的叙述正确的是(　　) A．1分子H2和1分子Cl2反应，放出热量184.6 kJ B．1 mol H2和1 mol Cl2完全反应生成2 mol HCl放出的热量为184.6 kJ C．在25 ℃、101 kPa时，1 mol 气态H2和1 mol 气态Cl2完全反应生成　2 mol HCl气体，放出的热量为184.6 kJ D．在25 ℃、101 kPa时，1 mol 气态H2和1 mol 气态Cl2完全反应生成　2 mol HCl气体，吸收的热量为184.6 kJ C 巩固与变化 【解析】 热化学方程式是表示反应过程中物质变化和能量变化的式子，其中物质的化学计量数表示物质的量而不是分子个数，ΔH<0表示放热反应，故热化学方程式：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ·mol-1表示在25 ℃、101 kPa时，1 mol 气态H2 和1 mol 气态Cl2完全反应生成2 mol HCl气体，放出的热量为184.6 kJ，C选项正确。 巩固与变化 2．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445 kJ热量，则下列热化学方程式正确的是(　　) A．2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝＋890 kJ/mol B．CH4＋2O2===CO2＋2H2O　ΔH＝－890 kJ/mol C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ/mol C 巩固与变化 【解析】 0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水时，放出445 kJ热量，1 mol CH4在氧气中燃烧生成CO2和液态水，放出890 kJ热量，则热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ/mol，故C正确。 巩固与变化 3．[2023·嘉兴一中检测]CCS技术是将工业和有关能源产业中所产生的CO2进行捕获与封存的技术，被认为是拯救地球、应对全球气候变暖最重要的手段之一。其中一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图1所示(部分条件及物质未标出)。 图1 巩固与变化 (1)CH4在催化剂作用下实现第一步，也叫CH4不完全燃烧，1 g CH4不完全燃烧放出2.21 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：____________________________________________________________。 2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝－70.72 kJ·mol-1 巩固与变化 (2)第二步中涉及的反应为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，其反应过程中的能量变化如图2所示，写出反应CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)的热化学方程式：_____________________________________________　___________________。 图2 CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41 kJ·mol-1 巩固与变化 【解析】 (1)流程中第一步CH4不完全燃烧，化学方程式是2CH4＋O2===2CO＋4H2。1 g CH4不完全燃烧放出2.21 kJ热量，则2 mol CH4不完全燃烧放出70.72 kJ热量，故其热化学方程式为2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝－70.72 kJ·mol-1。(2)由题图2可知，当　1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)时，要吸收41 kJ热量，故其热化学方程式为CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41 kJ·mol-1。 类型二　与燃烧热相关的判断与计算 　角度1：反应热与燃烧热比较 项目 反应热 燃烧热 能量的变化 放热或吸热 放热 ΔH的大小 放热时，ΔH＜0； 吸热时，ΔH＞0 ΔH＜0 反应物的量 不限 1 mol纯物质 生成物 无要求 指定产物 热化学方程式 有无数个 唯一 典例研析 例1 下列说法中正确的是(　　) A．物质燃烧放出的热量是燃烧热 B．1 mol C燃烧生成CO时放出的热量就是C的燃烧热 C．1 mol H2燃烧生成水时放出的热量是H2的燃烧热 D．相同条件下，1 mol H2O(l)完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1 mol H2O(l)放出的热量值相等 D 典例研析 【解析】 A项中，燃烧热是指在25 ℃、101 kPa下，1 mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量，错误；B项中碳燃烧生成的产物应为CO2，错误；C项中H2燃烧时的条件及生成水的状态不确定，故1 mol H2燃烧生成水放出的热量不一定是H2的燃烧热，错误；D项中，根据能量守恒定律可知，正确。 类型二　与燃烧热相关的判断与计算 　角度2：表示燃烧热的热化学方程式的书写及计算 由于燃烧热是以1 mol 纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1，以此来配平热化学方程式，其余物质的化学计量数常出现分数。 典例研析 例2 25 ℃、101 kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH＝－393.5 kJ·mol-1、ΔH＝－285.8 kJ·mol-1、ΔH＝－890.3 kJ·mol-1、ΔH＝－2 800 kJ·mol-1，则下列热化学方程式正确的是(　　) D 典例研析 【解析】 根据燃烧热的概念中生成指定产物的含义可知，C→CO2(g)，H→H2O(l)，故只有D正确。 巩固与变化 1．下列热化学方程式中的反应热下划线处表示燃烧热的是(　　) B 巩固与变化 【解析】 氮元素完全燃烧的指定产物是N2，不是NO，H2O的稳定状态是液态不是气态，A错误；符合燃烧热的概念及热化学方程式的表示方法，B正确；反应物CO的物质的量不是1 mol，C错误；CH3CH2OH完全燃烧产生CO2，不是CH3CHO，因此不能表示燃烧热，D错误。 巩固与变化 2．已知在一定条件下，CO的燃烧热为283 kJ·mol-1，CH4的燃烧热为890 kJ·mol-1，由1 mol CO和3 mol CH4组成的混合气体在上述条件下充分燃烧，释放的热量为(　　) A．2 912 kJ B．2 953 kJ C．3 236 kJ D．3 867 kJ 【解析】 1 mol CO完全燃烧放出的热量为1 mol×283 kJ·mol-1＝283 kJ，3 mol CH4完全燃烧放出的热量为 3 mol×890 kJ·mol-1＝2 670 kJ，释放的总热量为283 kJ＋2 670 kJ＝2 953 kJ。 B 巩固与变化 某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为(　　) A．2∶1 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶3 C 巩固与变化 巩固与变化 4．[2023·徐州中学检测]已知下列两个热化学方程式： 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220 kJ·mol-1 请回答下列问题。 (1)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为______________。 (2)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3 847 kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是__________。 4 725.8 kJ 3∶1 巩固与变化 【解析】 根据燃烧热的概念知H2、C3H8的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1、2 220 kJ·mol-1。 (1)完全燃烧释放的总热量为Q放＝1 mol×285.8 kJ·mol-1＋2 mol× 2 220 kJ·mol-1＝4 725.8 kJ。 (2)设H2、C3H8的物质的量分别为n1、n2，则有 解得n1＝3.75 mol，n2＝1.25 mol，n(H2)∶n(C3H8)＝3∶1。 课后请完成高效作业2 感谢聆听，再见！ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g) (2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)和2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)的ΔH相同。(　　) 2．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1的反应热是_________________________，H2的燃烧热是_________________________；H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol-1的反应热是________________________，H2的燃烧热是__________________________。由此可知反应热的数值与化学计量数________(填“有关”或“无关”，下同)，燃烧热的数值与化学计量数________。 ①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－286 kJ/mol ②H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝－242 kJ/mol ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3＝－572 kJ/mol ④H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH4＝＋286 kJ/mol D．CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－890 kJ/mol 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＝－，此式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。 A．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol-1 D．C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 400 kJ·mol-1 A．NH3(g)＋O2(g)===NO(g)＋H2O(g)　ΔH＝－a kJ·mol-1 B．C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－b kJ·mol-1 C．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－c kJ·mol-1 D．CH3CH2OH(l)＋O2(g)===CH3CHO(l)＋H2O(l)　ΔH＝－d kJ·mol-1 3．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1；CO(g)＋ O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·mol-1。 【解析】 根据热化学方程式可知，H2的燃烧热为kJ·mol-1＝ 285.8 kJ·mol-1，生成的n(H2O)＝＝0.2 mol，参加反应的H2为0.2 mol，故H2燃烧放出的热量为0.2 mol×285.8 kJ·mol-1＝57.16 kJ，CO燃烧放出的热量为113.74 kJ－57.16 kJ＝56.58 kJ，故n(CO)＝＝≈0.2 mol，则n(H2)∶n(CO)＝1∶1。 $$