1.1.2热化学方程式 燃烧热课件 2026-2027学年上学期高二化学人教版选择性必修1
2026-09-21
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普通
摘要:
该高中化学课件聚焦热化学方程式书写与判断、燃烧热理解与计算,通过航天发射材料反应、碳中和大会等真实情境导入,衔接反应热概念,搭建从基础概念到实际应用的学习支架。
其亮点是以真实情境任务驱动学习,如火箭材料反应热化学方程式书写、甲烷燃烧热计算,结合“五审”书写法和“三看”燃烧热判断法培养科学思维,落实化学观念。助力学生提升概念应用能力,为教师提供结构化教学资源,高效落实核心素养。
内容正文:
复习任务群一
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第2课时 热化学方程式 燃烧热
1
问题式预习
一、热化学方程式
1.概念:表明反应所______或______的热量的化学方程式。
释放
吸收
1 mol
0.5 mol
1 mol液态水
放出
2
3.书写热化学方程式时应注意的问题。
(1)需注明反应时的______和______。若在25 ℃、101 kPa时进行的反应,可不用特别注明。
(2)需注明反应物和生成物的聚集状态:___(固体)、___(液体)或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与化学计量数成正比。
温度
压强
s
l
分数
3
二、燃烧热
1.概念:在______kPa时,__________纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。燃烧热的单位是____________。
2.注意事项:“完全燃烧生成指定产物”是指单质或化合物燃烧后变为最稳定的物质。完全燃烧时,下列元素要生成对应的物质:C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),N→N2(g)等。
3.燃烧热的意义:甲烷的燃烧热为ΔH=-890.3 kJ·mol-1,它表示在101 kPa时,_________ CH4完全燃烧生成______和_________时放出890.3 kJ的热量。
101
1 mol
kJ·mol-1
1 mol
CO2
液态水
任务式研习
任务一 热化学方程式的书写与正误判断
北京时间2025年5月20日,我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭,成功将中星3B卫星发射升空。火箭和导弹表面的薄层是耐高温的物质,常用石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合而成,在高温下煅烧生成TiC和Al2O3,反应过程中,每转移1 mol电子会释放98 kJ的热量。
5
活动1 如何书写上述化学反应方程式?
活动2 如何用化学用语表示上述过程放出的热量?
提示:4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)===2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1 176 kJ·mol-1。
6
1.下列热化学方程式正确的是( )
A.2SO2+O2===2SO3 ΔH=-196.6 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
√
7
D 解析:热化学方程式中需要注明物质的状态,即应为2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,A错误;该反应为放热反应,焓变应该为负值,B错误;反应焓变的单位为kJ·mol-1,C错误;2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,满足热化学方程式的书写要求,D正确。
8
2.根据能量关系示意图,下列说法正确的是( )
A.C+O2===CO2 ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.48 g C完全燃烧放出的热量为1 574 kJ·mol-1
C.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=-565.8 kJ·mol-1
D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO的热值为10.1 kJ·mol-1
√
9
C 解析:A项,没有注明物质的聚集状态,错误;B项,1 mol C完全燃烧,放出393.5 kJ的热量,则48 g C,即4 mol C完全燃烧放出的热量为1 574 kJ,错误;C项,ΔH=(-282.9×2) kJ·mol-1=-565.8 kJ·mol-1,正确;D项,根据热值的概念可知,热值单位不是 kJ·mol-1,错误。
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3.写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol葡萄糖晶体在氧气中完全氧化生成二氧化碳气体和液态水时放出2 804.0 kJ热量:_________________________________。
(2)32 g铜粉在足量氧气中反应生成氧化铜固体时放出78.5 kJ热量:_____________________________________________________。
(3)标准状况下,2.8 L一氧化碳气体在氧气中完全燃烧生成二氧化碳气体时放出35.35 kJ热量:___________________________________。
(4)一氧化碳气体还原磁铁矿得到1 mol单质铁时放出14.7 kJ热量:__________________________________________________。
11
12
答案:(1)C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 804.0 kJ·mol-1
(4)Fe3O4(s)+4CO(g)===4CO2(g)+3Fe(s) ΔH=-44.1 kJ·mol-1
4.已知下列热化学方程式:
①2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-393.5 kJ·mol-1
③C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH=+131.5 kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)上述反应中属于放热反应的是________(填序号,下同),属于吸热反应的是________。
(2)2 g H2完全燃烧生成液态水,放出的热量为________。
(3)依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
①1 mol N2(g)与适量O2(g)反应生成NO2(g),需吸收68 kJ的热量,该反应的热化学方程式为_______________________________。
②N2(g)与H2(g)反应生成2 mol NH3(g),放出92.4 kJ的热量,该反应的热化学方程式为__________________________________________。
①1 mol N2(g)与适量O2(g) 反应生成NO2(g)吸收68 kJ的热量,ΔH=+68 kJ·mol-1,该反应的热化学方程式为N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+68 kJ·mol-1。②N2(g)与H2(g)反应生成2 mol NH3(g),放出92.4 kJ的热量,ΔH=-92.4 kJ·mol-1,该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
答案:(1)①② ③ (2)285.8 kJ
(3)①N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)
ΔH=+68 kJ·mol-1
②N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)
ΔH=-92.4 kJ·mol-1
“五审”热化学方程式的书写正误
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任务二 对燃烧热的理解和计算
2025年4月21日,2025碳中和与绿色发展大会在上海召开,主题为“绿色低碳循环、国际合作与高质量发展”。当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点,因此利用技术降低空气中CO2的含量已成为研究热点。大气中的CO2主要来自煤、石油及其他含碳物质的燃烧。已知25 ℃时,常见物质的燃烧热数据见下表:
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名称 化学式 ΔH/(kJ·mol-1)
石墨 C(s) -393.5
金刚石 C(s) -395
甲烷 CH4(g) -890.3
硫 S(s) -296.8
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活动1 书写表示甲烷和硫燃烧热的热化学方程式。
提示:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1;S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1。
活动2 结合表中数据,思考金刚石和石墨哪个更稳定?
提示:石墨较稳定,根据表中数据可知,1 mol金刚石和1 mol 石墨分别完全燃烧时,石墨放出热量较少,说明石墨能量低,更稳定。
活动3 利用表中数据计算1 kg CH4在25 ℃、101 kPa下充分燃烧生成液态水时放出的热量。
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1.燃烧是人们利用热能的重要方式。下列有关燃烧热的说法,正确的是( )
A.燃烧热所指的指定产物一定是相应元素的最高价氧化物
B.含碳物质燃烧生成1 mol CO2时所放出的热量是燃烧热
C.实验测定H2的燃烧热时与所用H2量的多少无关
D.1 mol C燃烧生成CO2时放出的热量是生成CO时放出的热量的2倍
√
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C 解析:燃烧热所指的燃烧产物是指101 kPa下稳定的氧化物,不一定是相应元素的最高价氧化物,如硫元素的燃烧产物为SO2(g),A错误;燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,含碳物质可能还含有其他元素,另外含碳物质也不一定是1 mol,B错误;实验测定H2的燃烧热时最终要换算成1 mol氢气燃烧生成液态水所放出的热量,与所用H2量的多少无关,C正确;1 mol C燃烧生成CO2时放出的热量与生成CO时放出的热量无法得出2倍关系,D错误。
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2.我国科学家通过电催化结合生物合成的方式将CO2高效还原成高浓度乙酸,进一步利用微生物可以合成葡萄糖和脂肪酸。这项技术突破为人工和半人工合成“粮食”提供了新技术。已知葡萄糖[C6H12O6(s)]的燃烧热ΔH1=-2 800 kJ·mol-1,则下列关于热化学方程式6H2O(g)+6CO2(g)===C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH2>0的说法,正确的是( )
A.ΔH2表示108 g水和264 g二氧化碳反应时的反应热
B.1 mol C6H12O6(s)的能量高于6 mol H2O(l)和6 mol CO2(g)的总能量
C.ΔH2=+2 800 kJ·mol-1
D.ΔH2<+2 800 kJ·mol-1
√
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D 解析:根据热化学方程式可知,ΔH2表示的应该是108 g水蒸气和264 g二氧化碳反应时的反应热,A错误;1 mol C6H12O6(s)和6 mol O2(g)的能量高于6 mol H2O(l)和6 mol CO2(g)的总能量,B错误;燃烧热定义中要求生成的是液态水,而题给的热化学方程式为水蒸气,故无法计算该反应的反应热,C错误;根据葡萄糖的燃烧热可知,如果是液态水参与反应,则反应热为+2 800 kJ·mol-1,可该反应为水蒸气,则吸收的热会少一些,即ΔH2<+2 800 kJ·mol-1,D正确。
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3.下列推论正确的是( )
A.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1;S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
B.C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=+1.9 kJ·mol-1,金刚石比石墨稳定
D.已知101 kPa时,2C(s)+O2(g)===2CO(g)
ΔH=-221 kJ·mol-1,则碳的燃烧热为110.5 kJ·mol-1
√
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29
4.奥运会火炬常用的燃料为丙烷、丁烷等。已知丙烷的燃烧热ΔH1=-2 220 kJ·mol-1;正丁烷的燃烧热ΔH2=-2 878 kJ·mol-1;异丁烷的燃烧热ΔH3=-2 869.6 kJ·mol-1。
(1)写出丙烷燃烧的热化学方程式:___________________________。
(2)下列有关说法不正确的是________(填字母)。
A.奥运会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的多
C.正丁烷比异丁烷稳定
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(3)已知1 mol H2燃烧生成液态水放出的热量是285.8 kJ,现有6 mol由氢气和丙烷组成的混合气体,完全燃烧时放出的热量是3 649 kJ,则该混合气体中氢气和丙烷的体积比为_______________________。
(4)已知单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量称为该燃料的热值,则丙烷、正丁烷、异丁烷、氢气的热值由大到小的顺序为_______
_______________。
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解析:(1)由燃烧热的定义可知,1 mol丙烷与5 mol氧气完全燃烧生成液态水和二氧化碳所释放的热量为2 220 kJ,则丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 220 kJ·mol-1。(2)奥运会火炬燃烧时要释放大量的热量和光,所以奥运会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,故A正确;异丁烷与正丁烷互为同分异构体,相同物质的量的正丁烷和异丁烷分子中碳氢键的数目一样,故B错误;正丁烷的燃烧热ΔH2=-2 878 kJ·mol-1,异丁烷的燃烧热ΔH3=-2 869.6 kJ·mol-1,由此可知正丁烷的能量高于异丁烷,而物质的能量越低越稳定,故异丁烷比正丁烷稳定,故C错误。
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(1)书写或判断表示物质燃烧热的热化学方程式要做到“三看”:一看可燃物的化学计量数是否为1。二看完全燃烧后生成的物质是否为指定产物。三看ΔH是否为“-”及单位是否正确。
(2)利用燃烧热可比较相似物质的稳定性,完全燃烧放出热量少的物质相对更稳定。
(3)利用燃烧热可计算一定量燃料完全燃烧时放出的热量:Q=n(燃料)×|燃烧热|。
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2.示例:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1表示的意义是在25 ℃、101 kPa下,________ 气态H2与________气态O2反应生成______________时,_____的热量是285.8 kJ。
提示:4Al+3TiO2+3C2Al2O3+3TiC。
B.C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=+393.5 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ
解析:(1)根据题中信息可以写出热化学方程式:C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-2 804.0 kJ·mol-1,要注意标明反应物和生成物的状态。(2)32 g 铜的物质的量为0.5 mol,故1 mol铜反应放出的热量为157.0 kJ,热化学方程式为Cu(s)+O2(g)===CuO(s) ΔH=-157.0 kJ·mol-1,要注意热化学方程式中的化学计量数与ΔH的对应关系。
(3)标准状况下,2.8 L CO的物质的量为 mol,故1 mol CO气体参与反应放出282.8 kJ热量,热化学方程式为CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.8 kJ·mol-1,注意气体体积与物质的量的转化。(4)生成1 mol Fe,则参与反应的Fe3O4的物质的量为mol,故热化学方程式为Fe3O4(s)+4CO(g)===4CO2(g)+3Fe(s) ΔH=-44.1 kJ·mol-1。
(2)Cu(s)+O2(g)===CuO(s) ΔH=-157.0 kJ·mol-1
(3)CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.8 kJ·mol-1
解析:(1)ΔH<0为放热反应,ΔH>0为吸热反应,上述反应中属于放热反应的是①②,属于吸热反应的是③。(2)根据2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,表示2 mol氢气完全燃烧生成液态水放出571.6 kJ的热量,2 g H2的物质的量n===1 mol,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出的热量为285.8 kJ。(3)书写热化学方程式时需要标出各物质的聚集状态,注明ΔH的数值及单位,反应的化学计量数是物质的量,不用标出反应条件。根据题意,写出热化学方程式。
提示:5.56×104 kJ。×890.3 kJ·mol-1≈5.56×104 kJ。
C.已知葡萄糖的燃烧热为2 800 kJ·mol-1,则C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ·mol-1
C 解析:物质在气态时含有的能量比固态时高,所以S(g)+O2(g)===SO2(g)放出的热量比S(s)+O2(g)===SO2(g)放出的热量多,反应放出的热量越多,则反应热就越小,所以ΔH1<ΔH2,A错误;该反应是吸热反应,说明金刚石含的能量更高,则石墨更稳定,B错误;燃烧热是1 mol 可燃物完全燃烧生成指定物质时放出的热量,根据葡萄糖的燃烧热ΔH=-2 800 kJ·mol-1,可知1 mol 葡萄糖完全燃烧产生CO2气体和液态水放出的热量是2 800 kJ,则C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ·mol-1,C正确;碳的燃烧热是指1 mol碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量,则碳的燃烧热<-110.5 kJ·mol-1,D错误。
(3)设氢气的物质的量为x,丙烷的物质的量为y,由题意得 解得x=5 mol、y=1 mol,则该混合气体中氢气和丙烷的体积比为 5∶1。(4)由题意知氢气的热值为=142.9 kJ·g-1,丙烷的热值为≈50.45 kJ·g-1,正丁烷的热值为 kJ·g-1≈49.62 kJ·g-1,异丁烷的热值为 kJ·g-1≈49.48 kJ·g-1。
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