摘要:
该高中化学课件聚焦热化学方程式书写与燃烧热,通过情境导学导入,任务一从“写方程式、标状态、判正负、算数值”四步书写到双向验证流程,任务二结合燃料品质探究燃烧热,辅以反应过程能量变化示意图(含反应物、中间产物、产物能量及焓变数值),构建“基础生成-能力突破-评价应用”学习支架,衔接化学反应热效应的理论与实践。
其亮点在于以化学观念为统领,科学思维为核心,科学探究与实践为路径。通过热化学方程式书写的四步流程及双向验证逻辑(如判断聚集状态、ΔH符号与数值对应)培养严谨科学思维,结合燃烧热探究的实验装置示意图(含温度传感器、搅拌容器等)引导科学探究,能量变化图直观呈现反应热效应强化物质能量变化观念。学生能系统掌握知识,教师可利用结构化模块与可视化资源提升教学效率。
内容正文:
第 一 章
化学反应的热效应
化学·选择性必修1
1
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第一节 反应热
第2课时 热化学方程式 燃烧热
3
「任务一」 学会热化学方程式的书写
4
×
√
×
×
「任务二」 探究与燃料品质相关的燃烧热
23
×
×
×
×
[课后分层练(二)] 热化学方程式 燃烧热
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eq \a\vs4\al([学习目标])
1.能辨识化学反应中的能量转化形式,了解燃烧热的相关含义。
2.能用热化学方程式表示化学反应中的能量变化,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式
氧炔焰是乙炔(俗称电石气)在O2中燃烧产生的火焰,常用于金属焊接,在建筑行业中,它能够使钢铁等金属材料在高温下迅速融合,形成牢固的焊缝,保证了钢结构的稳定性和强度。
问题1.化学反应的过程,既是物质的转化过程,也是能量的转化过程。从化学反应的表征视角,如何将乙炔在O2中燃烧过程的物质变化和能量变化用化学语言进行合并表征?
提示:用热化学方程式表示。
问题2.在上述化学表征中应关注哪些关键信息?
提示:物质的聚集状态、物质的量、反应热等信息。
能量
1.热化学方程式
(1)定义:表明反应所 或 的热量的化学方程式。
(2)意义:不仅表明了化学反应中的 变化,也表明了化学反应中的 变化。如:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
表示在25 ℃和101 kPa下,2 mol H2(g)与1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(l) 时放出的热量是571.6 kJ。
释放
吸收
物质
化学计量数
2.书写热化学方程式的注意事项
(1)需注明反应时的 和 。若是在25 ℃、101 kPa时进行的反应,可不特别注明。
(2)需注明反应物和生成物的聚集状态:s(固体)、l(液体)、g(气体)、aq(溶液)。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是整数,也可以是 。
(4)同一反应的ΔH与 成正比。
温度
压强
分数
(1)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,化学计量数可以是整数,也可以是分数( )
(2)化学反应过程中的能量变化仅与反应物及产物的物质的量有关,与物质的状态无关( )
(3)甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ( )
(4)已知C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 238.3 kJ/mol,据此可判断1 mol C2H5OH(g)完全燃烧释放1 238.3 kJ热量( )
突破1 热化学方程式的书写
【例1】 (1)(2021·海南高考节选)已知25 ℃、100 kPa时,1 mol葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出2 804 kJ热量。则25 ℃时,CO2(g)与H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为________________________________________________。
(2)298 K时,1 g H2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ,1 mol H2O(l)蒸发吸热44 kJ,表示H2燃烧生成1 mol H2O(l)的热化学方程式为________________________________________________________________________。
答案:(1)6CO2(g)+6H2O(l)===C6H12O6(s)+6O2(g)ΔH=+2 804 kJ·mol-1
(2)H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)ΔH=-286 kJ·mol-1
热化学方程式的书写要求
(1)注明反应时的温度和压强:若反应是在25 ℃、101 kPa下进行的,可不注明。
(2)注明物质聚集状态:固体(s)、液体(l)、气体(g)、溶液(aq),同素异形体间的转化要标名称。
(3)一般不标注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。
(4)ΔH应包括“+”或“-”、数字和单位(kJ·mol-1)。
(5)化学计量数表示的是“物质的量”。
(6)ΔH必须与化学方程式一一对应,正反应与逆反应的ΔH互为相反数。
(7)ΔH单位kJ/mol中“每摩尔”是指“每摩尔反应”。
突破2 热化学方程式的正误判断
【例2】 (2025·山东省实验中学阶段考)下列热化学方程式及其描述正确的是( )
A.在101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,则H2燃烧的热化学方程式为H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH=-285.8 kJ· mol-1
B.稀氨水和稀盐酸反应的热化学方程式:NH3·H2O(aq)+HCl(aq)===
NH4Cl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ· mol-1
C.1 g肼(N2H4)气体燃烧生成N2和水蒸气,放出16.7 kJ的热量,热化学方程式为N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.4 kJ· mol-1
D.500 ℃、30 MPa下,将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g),放出热量19.3 kJ,热化学方程式为N2(g)+3H2(g)
⥫⥬2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ· mol-1
解析:选C。A项H2燃烧的热化学方程式为H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,错误;NH3·H2O是弱碱,1 mol NH3·H2O和1 mol HCl反应放出的热量小于57.3 kJ,B错误;N2和H2反应是可逆的,则500 ℃、30 MPa下,生成1 mol NH3(g)时放出的热量大于19.3 kJ,则N2(g)+3H2(g)
⥫⥬2NH3(g) ΔH<-38.6 kJ· mol-1,D错误。
“六看法”快速判断热化学方程式的书写是否正确
1.下列热化学方程式书写正确的是( )
A.CH4(g)燃烧的热化学方程式:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=+890.3 kJ·mol-1
B.C+O2===CO2ΔH=-393.5 kJ·mol-1
C.一定条件下,0.5 mol H2(g)与1 mol I2(g)充分反应生成HI(g)放热a kJ,其热化学方程式为H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g) ΔH=-2a kJ·mol-1
D.已知1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)反应生成2 mol HCl(g)时,放出184.6 kJ的热量,则有 eq \f(1,2)H2(g)+ eq \f(1,2)Cl2(g)===HCl(g) ΔH=-92.3 kJ·mol-1
解析:选D。CH4(g)燃烧放热,对应的ΔH为-890.3 kJ·mol-1,A错误;热化学方程式应标明物质的状态,B错误;因H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g) 是可逆反应,1 mol H2(g)与1 mol I2(g)不能完全反应,若完全反应,放出的热量大于2a kJ,则该反应的ΔH<-2a kJ/mol,C错误。
2.书写给定条件下的热化学方程式。
(1)1 mol C2H4(g)与适量O2(g)反应,生成CO2(g)和H2O(l),放出1 411 kJ的热量: 。
(2)0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5 kJ热量: 。
答案:(1)C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 411 kJ·mol-1
(2)N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
3.(2025·河北石家庄联考)金刚石和石墨在O2不足时燃烧均生成CO,充分燃烧时生成CO2,反应中放出的热量如图所示。回答下列问题:
(1)石墨转化为金刚石的热化学方程式为 。
(2)表示石墨燃烧的热化学方程式为 。
(3)1 mol金刚石与石墨的混合物在足量O2中充分燃烧,共放出394.5 kJ的热量,则金刚石与石墨的物质的量之比为 。
解析:(3)由图知1 mol金刚石完全燃烧放出395 kJ的热量,设1 mol混合物中含有金刚石的物质的量为x mol,石墨的物质的量为(1-x) mol,则有395x+393.5(1-x)=394.5,解得x= eq \f(2,3),1-x= eq \f(1,3),所以金刚石与石墨的物质的量之比为2∶1。
答案:(1)C(s,石墨)===C(s,金刚石)ΔH=+1.5 kJ/mol
(2)C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5 kJ/mol
(3)2∶1
提及火焰,我们都不陌生。谈及燃料,你能想到哪些物质呢?柴薪、煤炭、甲醇、液化气以及氢气等都是常见的燃料。那么,在C、H2、CO这三种燃料中,哪一种更为优越呢?
已知C、H2、CO的燃烧热(101 kPa下,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量)的数据如表所示:
物质
C
H2
CO
ΔH/(kJ·mol-1)
-393.5
-285.8
-283.0
提示:从低碳环保的角度,尽量减少柴薪和煤炭等含碳燃料的使用,选择绿色高能的氢气等燃料。
问题1.现以H2或CO为燃料来提供热能,从热能的角度考虑,你认为应该选择 (填字母),理由是 。
A.H2 B.CO C.均可以
提示:A 等质量的H2完全燃烧放出的热量比CO多
问题2.从低碳环保的角度如何选择燃料?
1.燃烧热的定义:在101 kPa时, 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。单位:kJ/mol或kJ·mol-1。燃烧热通常利用
由实验测得。
2.实例
实验测得在25 ℃和101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量,这就是H2的燃烧热
燃烧热的热化学方程式的书写
1 mol
量热计
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
(1)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( )
(2)氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.8 kJ·mol-1( )
(3)在101 kPa下,1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量就是其燃烧热( )
(4)甲烷的标准燃烧热ΔH=-890 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890 kJ·mol-1( )
突破1 燃烧热的理解及计算
【例1】 乙烷燃烧的热化学方程式如下:
①2C2H6(g)+7O2(g)===4CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-3 119.6 kJ/mol
②C2H6(g)+ eq \f(7,2)O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g)ΔH=-1 427.8 kJ/mol
③C2H6(g)+ eq \f(7,2)O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1 559.8 kJ/mol
(1)上述方程式中,表示乙烷燃烧热的热化学方程式是哪项?为何其他不能表示乙烷燃烧热的热化学方程式?
(2)标准状况下,5.6 L C2H6完全燃烧后恢复至常温,放出多少热量?
(3)在101 kPa时,32 g CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出的热量为1 780 kJ,则甲烷的燃烧热是多少?
答案:(1)第③项表示乙烷燃烧热的热化学方程式。①中C2H6(g)的物质的量是2 mol,②中水为气态,所以都不能表示乙烷燃烧热的热化学方程式。
(2)n(C2H6)= eq \f(5.6 L,22.4 L·mol-1)=0.25 mol,放出热量为1 559.8 kJ/mol×0.25 mol=389.95 kJ。
(3)32 g CH4的物质的量为2 mol,所以1 mol CH4在101 kPa时完全燃烧放出的热量为890 kJ,其热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ/mol,即甲烷的燃烧热为890 kJ/mol。
1.确定某物质的燃烧热的基本条件
(1)实验条件:25 ℃ 和101 kPa。
(2)纯物质的物质的量:1 mol。
(3)燃烧程度:完全燃烧。
(4)产物要求:指定产物。
指定产物指可燃物中的碳元素变为CO2(g),氢元素变为H2O(l),硫元素变为SO2(g),氮元素变为N2(g)。
2.燃烧热的计算
由燃烧热的定义可知,可燃物完全燃烧产生的热量Q放=n可燃物×|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,则物质的燃烧热ΔH=- eq \f(Q放,n可燃物)。
突破2 燃烧热的热化学方程式书写
【例2】 (2023·海南高考)各相关物质的燃烧热(单位:kJ·mol-1)数据如下表。下列热化学方程式正确的是( )
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
ΔH
-1 559.8
-1 411
-285.8
A.C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1 411 kJ·mol-1
B.2CO2(g)+3H2O(g)===C2H6(g)+ eq \f(7,2)O2(g)ΔH=+1 559.8 kJ·mol-1
C.2H2O(l)===O2(g)+2H2(g)ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.C2H6(g)+ eq \f(7,2)O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1
答案:D。
物质燃烧热热化学方程式书写的注意问题
(1)因为物质燃烧都是放热反应,故用文字叙述燃烧热时用正值,用ΔH表示燃烧热时要加“-”,如CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1或ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
(2)在书写表示燃烧热的热化学方程式时,纯物质的化学计量数为1,以此配平热化学方程式,其余物质的化学计量数可以为分数。
1.(2025·山东青岛期中)下列说法正确的是( )
A.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1,C2H5OH的燃烧热为1 366.8 kJ
B.H2(g)+Cl2(l)===2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ/mol,H2的燃烧热为184.6 kJ·mol-1
C.C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1 411.0 kJ·mol-1,乙烯的燃烧热为1 411.0 kJ·mol-1
D.若2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1,则碳的燃烧热为110.5 kJ·mol-1
解析:选C。C2H5OH的燃烧热为1 366.8 kJ·mol-1,A错误;H2的燃烧热是指与O2反应生成液态H2O所放出的热量,B错误;C应生成CO2,C的燃烧热不是110.5 kJ·mol-1,D错误。
2.常温常压下,3.2 g甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放热72.58 kJ,甲醇燃烧热的热化学方程式为( )
A.CH3OH(l)+ eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=+725.8 kJ·mol-1
B.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-725.8 kJ·mol-1
C.CH3OH(l)+ eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-725.8 kJ·mol-1
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-1 451.6 kJ·mol-1
答案:C。
3.在燃烧1.12 L(标准状况)CO与O2的混合气体时,放出5.66 kJ的热量,在相同的状况下,最后气体体积是原气体体积的0.8倍,则CO的燃烧热为( )
A.283 kJ·mol-1 B.-283 kJ·mol-1
C.-566 kJ·mol-1 D.566 kJ·mol-1
解析:选A。1.12 L(标准状况)CO与O2的混合气体为0.05 mol,反应后的气体体积为反应前的气体体积的0.8倍,则反应后气体的物质的量为0.04 mol;由2CO+O2===2CO2可知,气体减少的物质的量等于反应的氧气的物质的量,即0.01 mol,则反应的CO的物质的量为0.02 mol,CO的燃烧热为5.66 kJ÷0.02 mol=283 kJ·mol-1。
1.已知热化学方程式:
H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH=b kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=c kJ·mol-1
下列表述正确的是( )
A.表示的是同一个吸热反应 B.a、b和c均为正值
C.a=b D.2b=c
答案:D。
2.(2025·河南安阳联考)在25 ℃、101 kPa的条件下,下列热化学方程式书写正确的是( )
A.N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ· mol-1(燃烧热)
B.2NO2===O2+2NO ΔH=+116.2 kJ· mol-1
C.2H2S(g)+O2(g)===2S(s)+2H2O(g) ΔH=+x kJ· mol-1(x为正值)
D.OH-(aq)+H+(aq)===H2O(l) ΔH=a kJ· mol-1(a为负值)
解析:选D。燃烧热的产物中H2O为液态,A错误;热化学方程式应注明物质的聚集状态,B错误;C项反应是放热反应,ΔH为负值,C错误;酸碱中和反应是放热反应,则OH-(aq)+H+(aq)===H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
(a为负值),D正确。
3.(2025·湖北武汉联考)下列热化学方程式的反应热表示燃烧热的是( )
A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ· mol-1
B.CH3OH(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===2H2(g)+CO2(g) ΔH=-193.0 kJ/mol
C.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890 kJ/mol
D.C2H8N2(l)+4O2(g)===N2(g)+4H2O(l)+2CO2(g) ΔH=-2 000 kJ/mol
答案:D。
4.(2025·山东聊城期末)已知101 kPa及25 ℃下,苯的燃烧热为3 267.5 kJ· mol-1。图中能正确表示反应6CO2(g)+3H2O(g)===C6H6(l)+ eq \f(15,2)O2(g)的能量变化曲线的是( )
A.曲线1 B.曲线2 C.曲线3 D.曲线4
解析:选B。苯的燃烧热为3 267.5 kJ· mol-1,反应6CO2(g)+3H2O(g)
===C6H6(l)+ eq \f(15,2)O2(g)为吸热反应,该反应吸收的热量小于3 267.5 kJ,故为曲线2。
5.化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产、科技及科学研究中具有广泛的应用。
(1)已知:2 mol H2与足量O2充分燃烧生成液态水时放出572 kJ热量。
①该反应的能量变化可用________(填“图a”或“图b”)表示。
②写出H2燃烧热的热化学方程式:
。
(2)同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH(化学计量数相同)分别为ΔH1、ΔH2,ΔH1 (填“<”“>”或“=”)ΔH2。
(3)1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2(g)和NO(g)的能量变化示意图如下,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:
。
答案:(1)①图a ②H2(g)+ eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH=-286 kJ/mol (2)=
(3)NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ/mol
【基础达标练】
1.根据热化学方程式S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-297.23 kJ·mol-1判断,下列说法正确的是( )
A.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
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的值小于297.23
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
答案:A。
2.(2025·北京昌平联考)下列关于化学反应的描述错误的是( )
A.C2H2(g)+ eq \f(5,2)O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 300 kJ/mol中,有8NA个碳氧共用电子对生成时,放出1 300 kJ热量
B.CH3OH(l)燃烧热为726.5 kJ·mol-1,表示1 mol CH3OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出726.5 kJ热量
C.热化学方程式书写时须注明反应的温度和压强,不注明时表明温度和压强分别是25 ℃和101 kPa
D.31 g白磷的能量比31 g红磷多b kJ,白磷转化为红磷的热化学方程式为P4(白磷,s)===4P(红磷,s) ΔH=+4b kJ· mol-1
解析:选D。热化学方程式为P4(白磷,s)===4P(红磷,s) ΔH=-4b kJ· mol-1,D错误。
3.(2025·安徽重点中学高二联考)四种物质的燃烧热如图所示。
生成等量液态水时放出的热量最多的是( )
A.C2H2(g) B.C3H8(g) C.C2H4(g) D.C2H5OH(l)
答案:A。
4.下列热化学方程式书写正确的是( )
A.C(s)+ eq \f(1,2)O2(g)===CO(g)ΔH=-110.5 kJ·mol-1(燃烧热)
B.2H2O(g)===2H2(g)+O2(g)ΔH=+483.6 kJ·mol-1(反应热)
C.C2H5OH+3O2===2CO2+3H2OΔH=-1 368.8 kJ·mol-1(反应热)
D.NaOH(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3 kJ·mol-1(中和反应反应热)
解析:选B。C完全燃烧产生的稳定的氧化物是CO2,不是CO,A错误;氢气燃烧放热,则水分解吸热,二者能量数值相等,符号相反,B正确;物质所含有的能量的多少与物质聚集状态有关,题中没指明聚集状态,则能量的大小无意义,C错误;乙酸为弱酸,电离时会吸热,使得该反应的反应热数值小于57.3 ,D错误。
5.下列表述或热化学方程式中,正确的是( )
A.25 ℃、101 kPa时,碳的燃烧热为-393.5 kJ/mol
B.9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g FeS(s)时放热19.12 kJ,则Fe(s)+S(s)===FeS(s) ΔH=-63.7 kJ· mol-1
C.1 mol CH4完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫CH4的燃烧热
D.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ/mol,CO2分解的热化学方程式为:2CO2(g)===2CO(g)+O2(g) ΔH=+566.0 kJ/mol
解析:选D。用文字描述燃烧热时,用正值表示,碳的燃烧热为393.5 kJ/mol,A错误;n(S)= eq \f(9.6 g,32 g/mol)=0.3 mol,n(Fe)= eq \f(11.2 g,56 g/mol) =0.2 mol,可知0.2 mol Fe完全反应放热为19.12 kJ,则1 mol Fe完全反应放热为 eq \f(19.12 kJ,0.2) =95.6 kJ,由状态及焓变可知热化学方程式为Fe(s)+S(s)===FeS(s) ΔH=-95.6 kJ· mol-1,B错误;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,CH4燃烧必须生成液态水和CO2,C错误。
6.如图表示乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化。
请回答下列问题:
(1)a=________。
(2)乙烷的燃烧热为____________。
(3)根据题图写出二甲醚(气态)燃烧热的热化学方程式:
。
解析:(1)由H原子守恒可知6a=2,则a= eq \f(1,3);(2)1 mol乙烷燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量为520 kJ×3=1 560 kJ,则乙烷的燃烧热为ΔH=-1 560 kJ·mol-1。
答案:(1) eq \f(1,3) (2)1 560 kJ·mol-1
(3)CH3OCH3(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 455 kJ·mol-1
【拓展提能练】
7.(2025·河北定州中学期中)1 mol金属镁和卤素单质反应的ΔH(单位:kJ· mol-1)示意图如图,反应物和生成物均为常温时的稳定状态。下列选项错误的是( )
A.由图可知,Mg(s)+F2(g)===MgF2(s) ΔH=-1 124 kJ·mol-1
B.Mg(s)+I2(s)===MgI2(s) ΔH=-364 kJ·mol-1
C.电解MgBr2制Mg是吸热反应
D.化合物的热稳定性顺序:MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2
解析:选D。热稳定性顺序为MgI2<MgBr2<MgCl2<MgF2,D错误。
8.(2025·山东泰安新泰期中)碘与氢气反应的热化学方程式是
①I2(g)+H2(g)⥫⥬2HI(g) ΔH=-9.48 kJ·mol-1
②I2(s)+H2(g)⥫⥬2HI(g) ΔH=+26.48 kJ·mol-1
下列说法正确的是( )
A.①的产物比②的产物稳定
B.I2(s)⥫⥬I2(g) ΔH=+17.00 kJ·mol-1
C.②的反应物总能量比①的反应物总能量低
D.1 mol I2(g)中通入1 mol H2(g),发生反应时放热9.48 kJ
解析:选C。①②两个反应产物都是HI(g),A错误;由①②两个反应的反应热可知I2(s)⥫⥬I2(g) ΔH=+35.96 kJ·mol-1,B错误;②中反应物是I2(s)、H2(g),总能量低,C正确;H2(g)和I2(g)的反应是可逆反应,二者实际反应量均小于1 mol,所以放出的热量小于9.48 kJ,D错误。
9.(2025·山东青岛高二期中)已知由最稳定的单质合成1 mol某物质的反应焓变叫作该物质的摩尔生成焓,用ΔH(kJ·mol-1)表示,最稳定的单质的摩尔生成焓为0,有关物质的ΔH如图所示。下列有关判断不正确的是( )
A.H2O(l)的摩尔生成焓ΔH<-241.8 kJ·mol-1
B.相同状况下,NH3比N2H4稳定
C.依据上表所给数据,不能求得N2H4(l)的燃烧热
D.0.5 mol N2(g)与1.5 mol H2(g)充分反应,放出45.9 kJ的热量
解析:选D。气态水变为液态水释放能量,放热焓变为负值,则H2O(l)的摩尔生成焓ΔH<-241.8 kJ·mol-1,A正确;由图可知,N2H4的摩尔生成焓为正值,NH3的摩尔生成焓为负值,则相同状况下,NH3比N2H4稳定,B说法正确;缺少液态水的生成焓数据,不能求得N2H4(l)的燃烧热,C说法正确;氮气和氢气生成氨气的反应为可逆反应,反应进行不彻底,0.5 mol N2(g)与1.5 mol H2(g)充分反应,放出的热量小于45.9 kJ,D错误。
10.25 ℃、101 kPa条件下(Vm=24.5 L·mol-1),49 L C2H4完全燃烧生成液态水放出m kJ的能量,下列热化学方程式正确的是( )
A.C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=- eq \f(m,2) kJ·mol-1
B.C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+ eq \f(m,2) kJ·mol-1
C.2C2H4(g)+6O2(g)===4CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-m kJ·mol-1
D.C2H4+3O2===2CO2+2H2OΔH=- eq \f(m,2) kJ·mol-1
答案:A。
11.完成下列问题。
(1)S8分子可形成单斜硫和斜方硫,转化过程如下:S(s,单斜)S(s,斜方) ΔH=-0.398 kJ·mol-1,则S(s,单斜)与S(s,斜方)相比,较稳定的是____________[填“S(s,单斜)”或“S(s,斜方)”]。
(2)在一定条件下,S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。反应过程和能量关系可用下图简单表示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。
写出表示S8燃烧热的热化学方程式:
。
答案:(1)S(s,斜方)
(2)S8(s)+8O2(g)===8SO2(g)
ΔH=-8a kJ·mol-1
12.某化学兴趣小组受中和反应反应热测定的启发,在实验室进行蔗糖(化学式:C12H22O11,M=342 g/mol)燃烧热的测定。经查阅资料,实验室测定有机物的燃烧热常用弹式量热计(装置结构如图所示)。实验原理:间接法测定水吸收的热量即为物质燃烧释放的热量(忽略装置吸热)。
实验步骤:
①用分析天平称取蔗糖样品0.744 0 g制成压片,残留样品质量为
0.060 0 g;
②将压片放入样品盘,密封氧弹;
③________________;
④向量热计中注入3 kg H2O,记录初始温度;
⑤用电火花引发燃烧反应并立即打开搅拌器;
⑥记录终了温度,重复实验三次。
回答下列问题:
(1)小孔M中插入的仪器是________。
(2)制作氧弹最适宜选择的原料是钢,理由是________________________________________________________________________。(任写一点)
(3)蔗糖压片太松,样品容易脱落,太紧容易造成的后果是________________________________________________________________________。
(4)第③步实验操作应该是___________。
(5)步骤⑥中记录的“终了温度”是变化过程中温度的__________。(填“最高值”或“稳定值”)
(6)“弹式量热计”若无绝热外套,测得的燃烧热数值比实际数值________。(填“大”或“小”)
(7)小组同学三次实验测得的量热计中水温的变化如下表(水的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1)
实验编号
初始温度/℃
终了温度/℃
①
24.51
25.39
②
24.73
28.08
③
24.62
25.46
根据所测数据写出蔗糖燃烧热的热化学方程式:____________________________________________________。(ΔH数值小数点后保留一位)
解析:(7)三次实验测得的量热计中水温变化中,Δt分别为0.88 ℃、3.35 ℃(舍去)、0.84 ℃,取实验①③的平均值是0.86 ℃,据ΔH=- eq \f(cmΔt,n)=- eq \f(4.18×3 000×0.86×10-3,\f(0.684,342))=-5 392.2 kJ/mol,蔗糖燃烧热的热化学方程式为C12H22O11(s)+12O2(g)===12CO2(g)+11H2O(l) ΔH=-5 392.2 kJ·mol-1。
答案:(1)搅拌器 (2)钢的导热性好,使物质燃烧产生的热量能及时传递给水
(3)导致样品燃烧不充分,实验结果不准确
(4)向氧弹中充入过量氧气
(5)最高值 (6)小 (7)C12H22O11(s)+12O2(g)===12CO2(g)+11H2O(l) ΔH=-5 392.2 kJ·mol-1
$