内容正文:
燃烧热
第一章 化学反应的热效应
Chemical Thinking
作者编号:35004
了解燃烧热的概念,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式并掌握燃烧热的相关计算。
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学习目标
作者编号:35004
课堂导入
冬天我们用天然气取暖,汽车靠汽油驱动,烧烤时用木炭生火……
为什么 1kg 的天然气和 1kg 的木炭,释放的热量完全不同?
科学家是如何精确衡量这些能量差异的?
作者编号:35004
燃烧热
虚拟实验:比较不同燃料的燃烧热
选择一种燃料,观察其完全燃烧时释放的热量(标准状态下,1 mol 物质完全燃烧)
甲烷 CH4
天然气成分
乙醇 C2H5OH
酒精燃料
辛烷 C8H18
汽油主要成分
碳 C
木炭主要成分
作者编号:35004
燃烧热
虚拟实验:比较不同燃料的燃烧热
选择一种燃料,观察其完全燃烧时释放的热量(标准状态下,1 mol 物质完全燃烧)
甲烷 CH4
天然气主要成分
乙醇 C2H5OH
酒精燃料
辛烷 C8H18
汽油主要成分
碳 C
木炭主要成分
甲烷 CH4(天然气) 890.3kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
能量释放强度
类比:这些热量足以将约2.7kg的水从0℃加热到沸腾
作者编号:35004
燃烧热
虚拟实验:比较不同燃料的燃烧热
选择一种燃料,观察其完全燃烧时释放的热量(标准状态下,1 mol 物质完全燃烧)
甲烷 CH4
天然气主要成分
乙醇 C2H5OH
酒精燃料
辛烷 C8H18
汽油主要成分
碳 C
木炭主要成分
乙醇 C2H5OH(酒精) 1366.8kJ/mol
C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1366.8 kJ·mol-1
能量释放强度
类比:这些热量足以将约4.1kg的水从0℃加热到沸腾
作者编号:35004
燃烧热
虚拟实验:比较不同燃料的燃烧热
选择一种燃料,观察其完全燃烧时释放的热量(标准状态下,1 mol 物质完全燃烧)
甲烷 CH4
天然气主要成分
乙醇 C2H5OH
酒精燃料
辛烷 C8H18
汽油主要成分
碳 C
木炭主要成分
辛烷 C8H18(汽油) 5470kJ/mol
C8H18(l)+12.5O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5470 kJ·mol-1
能量释放强度
类比:这些热量足以将约16.5kg的水从0℃加热到沸腾
作者编号:35004
燃烧热
虚拟实验:比较不同燃料的燃烧热
选择一种燃料,观察其完全燃烧时释放的热量(标准状态下,1 mol 物质完全燃烧)
甲烷 CH4
天然气主要成分
乙醇 C2H5OH
酒精燃料
辛烷 C8H18
汽油主要成分
碳 C
木炭主要成分
碳 C(木炭/煤) 393.5kJ/mol
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
能量释放强度
类比:这些热量足以将约1.2kg的水从0℃加热到沸腾
作者编号:35004
燃烧热
核心问题:什么是燃烧热?
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,单位为kJ/mol
注意要点:
必须是1 mol可燃物
必须是 生成指定产物(C→CO2,H→H2O(l),S→SO2)
生成物必须是稳定状态(如H2O为液态而非气态)
燃烧热为负值(放热反应),但通常用绝对值表示
作者编号:35004
燃烧热
思考与延伸
25 ℃、101 kPa时甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,意义是什么?
25 ℃、101 kPa时,1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出
890.3 kJ的热量
CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ∆H=−890 kJ/mol
作者编号:35004
燃烧热
思考与延伸
下列哪个表示的是氢气的燃烧热的热化学方程式?
H2(g) + O2(g) H2O(l) ∆H2=− 285.8 kJ/mol
1
2
H2(g) + O2(g) H2O(g) ∆H1=−241.8 kJ/mol
1
2
2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) ∆H3=−571.6 kJ/mol
√
说法是否正确:1 mol石墨燃烧生成CO所放出的热量为石墨的燃烧热。
×
燃烧热热化学方程是唯一的
可燃物必须是 1 mol
完全燃烧
得到指定产物
注意
作者编号:35004
燃烧热
联系实际
火箭推进剂选择高能燃料,燃烧热数据如何指导工程设计?
长征五号B运载火箭是专门为中国载人航天工程空间站建设而研制的一型新型运载火箭,以液态氧和液态氢作为火箭推进剂燃料。
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燃烧热
某些物质的燃烧热(25 ℃,101 kPa)
名称 化学式 ΔH/kJ/mol 名称 化学式 ΔH/kJ/mol
石墨 C(s) -393.5 乙烷 C2H6(g) -1559.8
氢气 H2(g) -285.8 乙炔 C2H2(g) -1299.6
一氧化碳 CO(g) -283.0 乙醇 C2H5OH(l) -1366.8
甲烷 CH4(g) -890.31 丙烷 C3H8(g) -2219.9
结合下表写出表示氢气燃烧热的热化学方程式,计算相同质量的H2(g)、CH4(g)、C2H5OH(l)完全燃烧放出的热量,说明用液氢作为火箭燃料的优点。
燃料 摩尔质量g/mol 1 g燃料完全燃烧放出的热量(kJ)
H2(g) 2
CH4(g) 16
C2H5OH(l) 46
142.9
55.6
29.7
作者编号:35004
燃烧热
燃料 摩尔质量g/mol 1 g燃料完全燃烧放出的热量(kJ)
H2(g) 2
CH4(g) 16
C2H5OH(l) 46
142.9
55.6
29.7
问题:从这三种物质中选择哪种作为家用燃料,选择的依据是什么?
学习燃烧热的意义:通过对燃烧热的学习,可帮助我们更充分地利用能源
作者编号:35004
燃烧热
某些物质的燃烧热(25 ℃,101 kPa)
名称 化学式 ΔH/kJ/mol 名称 化学式 ΔH/kJ/mol
石墨 C(s) -393.5 乙烷 C2H6(g) -1559.8
氢气 H2(g) -285.8 乙炔 C2H2(g) -1299.6
一氧化碳 CO(g) -283.0 乙醇 C2H5OH(l) -1366.8
甲烷 CH4(g) -890.31 丙烷 C3H8(g) -2219.9
甲烷不完全燃烧会产生CO,请写出表示CO燃烧热的热化学方程式。
(1) 1mol CO、2mol CO的燃烧热分别是多少?
(2) 2mol CO完全燃烧放出的热量是多少?
相同,燃烧热为283.0kJ/mol; △H= - 283.0kJ/mol
CO(g) + O2(g) = CO2(g) △H=-283.0kJ/mol
566.0kJ
作者编号:35004
燃烧热
燃烧放出的热量与物质的多少有关,燃烧的物质越多,放出的热量就
越多,而燃烧热规定是1 mol的纯物质;
热量的单位kJ,而燃烧热的单位为kJ/mol,热量的数值为正值,燃烧热的数值为负值。
思考与延伸
燃烧放出的热量与燃烧热有什么不同?
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中和热
1.定义:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O,这时的反应热
叫做中和热。
①必须是稀溶液,因为浓酸和浓碱溶液相互稀释会放热。
②必须是强酸和强碱,因为弱酸/弱碱的电离需要吸热。
③中和热的单位是kJ/mol。
④中和热的热化学方程式:以生成1mol水为标准
注意要点:
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)
2.中和热的热化学方程式:
△ H=-57.3kJ·mol-1
作者编号:35004
归纳总结
燃烧热与中和热的区别与联系
相
同
点 燃烧热 中和热
能量变化
ΔH
不
同
点 反应物的量
生成物的量
反应热
的含义
ΔH<0 , 单位 kJ/mol
放热反应
1mol纯物质
1mol水
1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量;不同的物质燃烧热不同
酸碱中和生成1molH2O时放出的热量,强酸强碱间的中和反应中和热相同,均为57.3kJ/mol
不一定
不一定
作者编号:35004
巩固练习
B
1.下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57. 3 kJ·mol-1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57. 3) kJ·mol-1
B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)反应的ΔH=-2×283.0 kJ·mol-1
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.1 mol 甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
作者编号:35004
巩固练习
2.下列各组物质的燃烧热相等的是( )
A.碳和一氧化碳
B.1mol碳和2mol碳
C.1mol乙炔和2mol碳
D.淀粉和纤维素
B
1mol碳和2mol碳燃烧放出的热量不同,但其燃烧热不变。
作者编号:35004
巩固练习
D
3. 25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、890.3 kJ·mol-1、2 800 kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是 ( )
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
作者编号:35004
巩固练习
4.已知 :
(1)H2(g)+1/2O2 (g) = H2O (g) ΔH1 = a kJ/mol
(2)2H2(g)+O2 (g) =2H2O (g) ΔH2 = b kJ/mol
(3) H2(g)+1/2O2 (g) = H2O (l) ΔH3 = c kJ/mol
(4) 2H2(g)+O2 (g) =2H2O (l) ΔH4 = d kJ/mol
则a、b、c、d的关系正确的是( )
A、a<c<0 B、b>d>0
C、2a=b< 0 D、2c=d>0
C
作者编号:35004
$