内容正文:
第2课时 热化学方程式 燃烧热
【新课探究】
学习任务一
课前自主预习
1.释放或吸收的热量
2.物质 能量 2 mol 1 mol 2 mol液态H2O 571.6 kJ
[问题思考] ①提示:Ⅱ
②提示:a.指明了反应时的温度和压强;b.在化学方程式右边注明ΔH的“+”“-”及数值和单位;c.所有反应物和生成物都在括号里注明它们在反应时的聚集状态
③提示:物质的聚集状态不同时,它们所具有的内能、焓也不同
知识迁移应用
例1 (1)C(石墨,s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1
(2)NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g)
ΔH=-226.7 kJ·mol-1
(3)HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H2O(l)
ΔH=-57.3 kJ·mol-1
(4)NH3(g)N2(g)+H2(g) ΔH=+46 kJ·mol-1 小于 该反应是可逆反应,不能进行完全,所以放出的热量小于92 kJ
[解析] (1)化学式相同的同素异形体除需标明聚集状态外还需标明其名称(因为结构不同,具有的能量不同),如金刚石应表示为“C(金刚石,s)”。
(2)1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol,则1 mol NH3完全反应放出的热量为226.7 kJ。那么相应的热化学方程式为NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g) ΔH=-226.7 kJ·mol-1。
(4)该题注意正、逆反应焓变符号及化学计量数与ΔH的对应。可逆反应中的“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变。若1 mol N2(g)和3 mol H2(g)在一定条件下反应,由于该反应是可逆反应,不能进行完全,放出的热量小于92 kJ。
学习任务二
课前自主预习
1.完全 指定产物 CO2(g) l SO2(g) N2(g)
[问题思考] 提示:不正确。因为H2O的状态为气态,不是指定产物。
知识迁移应用
例2 (1)① ④ (2)142.9 kJ
[解析] (1)燃烧热是指在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,热化学方程式①和④符合燃烧热的概念。
(2)依据热化学方程式H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1知,燃烧1 mol (2 g) H2生成液态水,放出的热量为285.8 kJ,则燃烧1 g H2生成液态水,放出的热量为142.9 kJ。
例3 (1)C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2220 kJ·mol-1 (2)BC
(3)2∶1
[解析] (1)已知1 mol C3H8(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出的热量为2220 kJ,依据热化学方程式的书写方法,表示丙烷燃烧热的热化学方程式:C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2220 kJ·mol-1。(2)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;相同分子数时,异丁烷分子中的碳氢键数目和正丁烷的相同,故B错误;1 mol正丁烷燃烧放出的热量大于1 mol异丁烷燃烧放出的热量数值,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、y,则:,解得x=2 mol,y=1 mol,则该混合气体中甲烷和乙烷的物质的量之比是2∶1。
【课堂评价】
1.(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)√
[解析] (2)反应焓变的比较需要考虑正负号。
(3)101 kPa时,1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物时所放出的热量才是该物质的燃烧热。
(4)1 mol H2(g)完全燃烧生成液态水时,放出的热量为氢气的燃烧热。
2.D [解析] ΔH由反应物和生成物的状态决定,与反应条件无关,因此光照或点燃条件下的ΔH相同,A错误;合成氨是可逆反应,无法完全转化,放出的热量19.3 kJ对应实际反应量,不能直接用于计算完全反应的ΔH,B错误;S(g)燃烧比S(s)燃烧释放更多热量(因S升华吸热),故Q1<Q2,C错误;2 g H2 (1 mol)完全燃烧放热285.8 kJ,可得热化学方程式:H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,则可得热化学方程式:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,D正确。
3.(1)CO2(g) N2(g) (2)2000 kJ
(3)BC C
[解析] (2)由偏二甲肼的分子式可知其摩尔质量为60 g·mol-1,则1.5 g偏二甲肼的物质的量为= mol,所以1 mol偏二甲肼(液态)完全燃烧生成液态水时放出的热量为 kJ=2000 kJ。
(3)由题给信息知偏二甲肼为液态,且燃烧生成液态水,1 mol偏二甲肼(液态)完全燃烧放出的热量为2000 kJ,故A错误,B、C正确;表示偏二甲肼燃烧热的热化学方程式时,偏二甲肼的物质的量应为1 mol。
4.(1) (2)-1560
(3)CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1455 kJ·mol-1
[解析] (1)以生成物1 mol H2O(l)作基准,确定a=,b=,c=1,d=。
(2)结合题图及上述分析得C2H6(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH=-520 kJ·mol-1,则气态乙烷的燃烧热ΔH=-520 kJ·mol-1×3=-1560 kJ·mol-1。
(3)结合题图及上述分析可得CH3OCH3(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH=-485 kJ·mol-1,则表示气态二甲醚燃烧热的热化学方程式为CH3OCH3(g)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1455 kJ·mol-1。
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第2课时 热化学方程式 燃烧热
◆ 学习任务一 热化学方程式
【课前自主预习】
1.概念
表明反应所 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, 气态H2和 气态O2反应生成 时放出 的热量。
[问题思考]
比较Ⅰ、Ⅱ两个方程式:
Ⅰ.H2+Cl22HCl
Ⅱ.25 ℃,101 kPa:H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1
①属于热化学方程式的是 (填序号)。
②热化学方程式与化学方程式相比较,不同之处为 。
③热化学方程式中注明物质聚集状态的原因是 。
【核心知识讲解】
热化学方程式的书写要求及步骤
[注意] ①热化学方程式的右边不用标注“↑”“↓”。
②热化学方程式能反映该反应已完成的量。由于ΔH与反应物质的量有关,所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时,其反应热与正反应的反应热的数值相等,符号相反。
【知识迁移应用】
例1 根据所给信息完成下列热化学方程式,并回答有关问题:
(1)已知1 mol C(石墨,s)与适量H2O(g)完全反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3 kJ热量,请写出该反应的热化学方程式: 。
(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,其热化学方程式为 。
(3)25 ℃、101 kPa下,稀盐酸与稀NaOH溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时,放出57.3 kJ的热量,其热化学方程式可表示为 。
(4)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1,请写出1 mol NH3(g)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 (填“大于”“小于”或“等于”)92 kJ,理由是 。
◆ 学习任务二 燃烧热
【课前自主预习】
1.概念
在101 kPa时,1 mol纯物质 燃烧生成 时所放出的热量,叫作该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ·mol-1表示。
指定产物:C→ ,H→H2O( ),S→ ,N→ 。
2.表示的意义
例如,C的燃烧热为393.5 kJ·mol-1,表示在101 kPa时,1 mol C完全燃烧生成CO2(g),放出393.5 kJ的热量。
[问题思考]
已知H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1,则氢气的燃烧热为
241.8 kJ·mol-1。这种说法是否正确?
【核心知识讲解】
1.反应热和燃烧热的比较
反应热
燃烧热
中和反应
反应热
概念
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量
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
25 ℃、101 kPa时,在稀溶液中,强酸和强碱反应生成1 mol水时所放出的热量
能量
变化
放热或吸热
放热
放热
ΔH的
大小
放热时,ΔH<0
吸热时,ΔH>0
ΔH<0
ΔH<0
反应
条件
等温
101 kPa
25 ℃、101 kPa
反应物
的量
不限
1 mol纯物质
不限
生成物
的量
不限
不限
1 mol H2O
2.燃烧热的表示
燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物所放出的热量来定义的,因此在书写燃烧热的热化学方程式时,应以1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
如:C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1 299.6 kJ·mol-1,即C2H2 (g)的燃烧热为1 299.6 kJ·mol-1。
3.燃烧热的计算
可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放=n(可燃物)×|ΔH|。
式中:Q放为可燃物燃烧反应放出的热量;n为可燃物的物质的量;ΔH为可燃物的燃烧热。
【知识迁移应用】
例2 已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1;
②H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1;
③C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1;
④C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)表示H2燃烧热的热化学方程式为 (填序号,下同);表示C燃烧热的热化学方程式为 。
(2)燃烧1 g H2生成液态水,放出的热量为 。
例3 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]
状态
g
g
g
g
g
燃烧热
/(kJ·mol-1)
890
1560
2220
2878
2870
(1)写出表示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.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数目比正丁烷多
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为3340 kJ,则该混合气体中甲烷和乙烷的物质的量之比是 。
[易错提醒] 燃烧热理解中的易错点
(1)反应条件:101 kPa(书中给出的燃烧热数值均为25 ℃、101 kPa条件下测得)。
(2)物质的燃烧热要求的是纯物质。
(3)特别注意:C→CO不是完全燃烧;S→SO3,SO3不是指定的燃烧产物;H→H2O,生成的水是液态不能是气态。
(4)文字叙述燃烧热时,用正值或ΔH表示,如CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1或ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)热化学方程式中,化学计量数只代表物质的量,不代表分子数 ( )
(2)比较ΔH大小,只需比较数值,不用考虑正负号 ( )
(3)1 mol可燃物完全燃烧放出的热量就是该物质的燃烧热 ( )
(4)25 ℃、101 kPa下,1 mol H2(g)完全燃烧生成水蒸气时,放出241.8 kJ的热量,则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol-1 ( )
(5)已知甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1 ( )
(6)对于可逆反应,热化学方程式后的ΔH代表前面的化学计量数对应物质的量的物质完全反应时的热效应 ( )
(7)若H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1,则2HCl(g)H2(g)+Cl2(g) ΔH=+184.6 kJ·mol-1 ( )
2.[2026·湖北孝感高级中学高二月考] 下列说法正确的是 ( )
A.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照或点燃条件下ΔH不同
B.在一定条件下,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3放热19.3 kJ,则其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·mol-1
C.已知:S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH1=-Q1 kJ·mol-1,S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH2=-Q2 kJ·mol-1,则Q1>Q2
D.101 kPa时,2 g氢气完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ热量,有关氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
3.偏二甲肼(C2H8N2)常用作运载火箭的燃料,已知:1.5 g偏二甲肼(液态)完全燃烧生成液态水放出50 kJ热量。
(1)在计算偏二甲肼的燃烧热时,碳、氮元素产生的指定产物是 、 。
(2)根据材料中所给信息计算1 mol偏二甲肼完全燃烧生成液态水时放出的热量为 。
(3)下列表示偏二甲肼燃烧的热化学方程式正确的是 (填字母,下同),其中表示偏二甲肼燃烧热的热化学方程式为 。
A.C2H8N2(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)+N2(g) ΔH=-2000 kJ·mol-1
B.C2H8N2(l)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)+N2(g) ΔH=-1000 kJ·mol-1
C.C2H8N2(l)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)+N2(g) ΔH=-2000 kJ·mol-1
4.[2025·福建连城一中高二开学考] 能源的发展已成为全世界共同关心的问题。乙烷、二甲醚的燃烧热较大,可用作燃料,如图是乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化图。请回答下列问题:
(1)a= 。
(2)气态乙烷的燃烧热ΔH= kJ·mol-1。
(3)写出表示气态二甲醚燃烧热的热化学方程式: 。
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