内容正文:
第2课时 热化学方程式 燃烧热
教材知识——一遍过
高考趋向——全练通
热化学方程式的意义、书写与正误判断
1. 碳单质可与水反应制取水煤气,热化学方程式是C(s)+H2O(g) CO
(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1,该热化学方程式的含义为( )
A. 碳与水反应吸收131.3 kJ的热量
B. 1 mol碳和1 mol水反应吸收131.3 kJ的热量
C. 1 mol固态碳和1 mol气态水反应,放出131.3 kJ的热量
D. 固态碳与水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气,吸收131.3 kJ的
热量
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解析:碳与水反应吸收131.3 kJ的热量,未指明物质的量和聚集状态,A项
错误;1 mol碳和1 mol水反应吸收131.3 kJ的热量,未指明物质的聚集状态,B
项错误;ΔH>0,反应是吸热反应,固态碳和气态水各1 mol反应,吸收131.3
kJ的热量,C项错误;固态碳与水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢
气,吸收131.3 kJ的热量,D项正确。
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2. (2026·北京丰台高二检测)结合已知条件分析,下列热化学方程式正确的是
(说明:所有数据均在常温常压条件下测定)( )
选项 已知条件 热化学方程式
A H2的燃烧热为a kJ·mol-1 2H2+O2 2H2O ΔH=-2a kJ·mol-1
B 1 mol SO2与足量O2充分反应后,放出热量49.15 kJ 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-98.3 kJ·mol-1
C H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1
D 31 g白磷比31 g红磷能量多b kJ P4(白磷,s) 4P(红磷,s) ΔH=-4b kJ·mol-1
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解析:方程式中未指明各物质的状态,热化学方程式应为2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-2a kJ·mol-1,A错误;可逆反应中1 mol SO2无法完全转化,实际ΔH应小于-98.3 kJ·mol-1,B错误;生成BaSO4沉淀会额外放热,ΔH应小于-114.6 kJ·mol-1,C错误;31 g白磷(0.25 mol)比31 g红磷能量多b kJ,则P4(白磷,s) 4P(红磷,s) ΔH=-4b kJ·mol-1,D正确。
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3. 写出下列反应的热化学方程式。
(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:
。
解析: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,热化学方程式为C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+
2H2O(l) ΔH=-1 411 kJ·mol-1。
C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=
-1 411 kJ·mol-1
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(2)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,吸收10.94 kJ热量:
。
解析:1 g碳的物质的量为 mol,与适量水蒸气反应生成CO和H2,吸收10.94
kJ热量,则1 mol碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,吸收10.94 kJ×12=
131.28 kJ热量,热化学方程式为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
ΔH=+131.28 kJ·mol-1。
C(s)+
H2O(g) CO(g)+H2(g)ΔH=+131.28 kJ·mol-1
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(3)已知16 g固体硫完全燃烧时放出148.4 kJ的热量,请写出表示硫的燃烧热
的热化学方程式: 。
解析:16 g固体硫的物质的量为0.5 mol,完全燃烧时放出148.4 kJ的热量,则1
mol硫完全燃烧时放出148.4 kJ×2=296.8 kJ的热量,表示硫的燃烧热的热化
学方程式:S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1。
S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1
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(4)如图是298 K、101 kPa时,CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]的能量变
化图,写出该反应的热化学方程式:
。
2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=-86.98 kJ·mol-1
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解析:由题图可知,1 mol CO2和2 mol NH3合成尿素[CO(NH2)2]放出
(159.47-72.49)kJ=86.98 kJ能量,则该热化学方程式为2NH3(g)+CO2
(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=-86.98 kJ·mol-1。
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4. 下列热化学方程式中的反应热,表示燃烧热的是(a、b、c、d均为正值)( )
A. C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1
B. NH3(g)+ O2(g) N2(g)+ H2O(l) ΔH=-b kJ·mol-1
C. C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+c kJ·mol-1
D. CH3CH2OH(l)+ O2(g) H2O(l)+CH3CHO(l) ΔH=-d
kJ·mol-1
燃烧热的理解与应用
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解析:A项生成物中的水是气态水,不能表示燃烧热;B项符合燃烧热热化
学方程式的要求;C项热化学方程式不能表示燃烧热;D项生成物不符合指定产
物的要求,可燃物中的碳元素应该转化成CO2 。
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|知识总结|
对燃烧热的理解应注意三个要点:
(1)必须是在101 kPa条件下;
(2)可燃物物质的量必须为1 mol;
(3)可燃物必须完全燃烧,生成指定产物。指定产物指可燃物中碳元素变
为CO2(g),氢元素变为H2O(l),硫元素变为SO2(g),氮元素变为N2
(g)等。
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5. (2026·浙江杭州高二检测)已知:CH4(g)+ O2(g) CO(g)+
2H2O(l) ΔH=-607.3 kJ·mol-1,CO的燃烧热ΔH=-283 kJ·mol-1。下
列说法正确的是( )
A. 由反应热化学方程式可知,低温下CH4通入O2中会迅速燃烧
B. CH4(g)+ O2(g) CO(g)+2H2O(g) ΔH<-607.3 kJ·mol-1
C. CH4燃烧生成CO的反应中反应物的总键能小于生成物的总键能
D. 能表示CO燃烧热的热化学方程式为2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)
ΔH=-283 kJ·mol-1
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解析:热化学方程式的ΔH与反应条件无关,CH4通入O2中燃烧需要点燃,故A错误;相同质量的H2O(g)的能量大于H2O(l),生成H2O(g)比H2O(l)放出的热量少,CH4(g)+ O2(g) CO(g)+2H2O(g) ΔH>-607.3 kJ·mol-1,故B错误;ΔH=反应物总键能-生成物总键能,ΔH为负值说明反应物总键能小于生成物总键能,故C正确;燃烧热是1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的能量,CO燃烧热为283 kJ·mol-1,表示CO燃烧热的热化学方程式为CO(g)+ O2(g) CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1,故D错误。
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6. 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
请根据上面两个热化学方程式,回答下列问题:
(1)H2的燃烧热为 ,C3H8的燃烧热为 。
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。
285.8 kJ·mol-1
2 220 kJ·mol-1
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(2)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为
。
解析:完全燃烧释放的总能量的计算式为Q放=1 mol×285.8 kJ·mol-1+2
mol×2 220 kJ·mol-1=4 725.8 kJ。
4 725.8
kJ
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(3)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol,完全燃烧时放热3 846.75 kJ,则在混
合气体中H2和C3H8的体积比是 。
解析:设H2、C3H8的物质的量分别为n1、n2,则有
解得n1= mol,n2= mol,在相同p、T时,V(H2)∶ )=n
(H2)∶n(C3H8)=3∶1。
3∶1
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突出真实情境 倡导学以致用
1. 汽车发动机工作时,会引发N2(g)和O2(g)反应生成NO(g),其能量变
化如图所示。下列表示图中对应反应的热化学方程式书写正确的是( )
A. N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=+812 kJ·mol-1
B. N2+O2 2NO ΔH=-812 kJ·mol-1
C. N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=-180 kJ·mol-1
D. N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1
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解析:根据题意写出对应的化学方程式:N2(g)+O2(g) 2NO(g),ΔH=断键吸收的总能量-成键放出的总能量=946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,对应反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1。A项的反应热计算错误;B项的反应热计算错误,且物质的状态没有标出;C项中ΔH应为正值。
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2. (2026·浙江温州高二检测)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,其被认为是拯救地球、应对全球气候变化最重要
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
图所示(部分条件及物质未标出)。
(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
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(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所示,写出反应CO2(g)+H2(g) CO
(g)+H2O(g)的热化学方程式:
。
CO2(g)+H2(g) CO(g)+
H2O(g)ΔH=+41 kJ·mol-1
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创新命题设计 培育创新思维
3. 已知:由最稳定的单质合成1 mol某物质的反应焓变叫做该物质的摩尔生成
焓,用ΔH(kJ·mol-1)表示,最稳定的单质的摩尔生成焓为0;某些物质的摩
尔生成焓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. 依据上图所给数据,不能求得N2H4(l)的燃烧热
D. 合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=+
91.8 kJ·mol-1
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解析:气态水变为液态水,放出热量,所以由最稳定的单质合成1 mol H2O(l)时放出的热量更多,摩尔生成焓ΔH为负值,则H2O(l)的摩尔生成焓ΔH<-241.8 kJ·mol-1,A正确;由题图可知,N2H4(l)的摩尔生成焓为正值,说明由最稳定的单质合成1 mol N2H4(l)的反应为吸热反应,NH3(g)的摩尔生成焓为负值,说明由最稳定的单质合成1 mol NH3(g)的反应为放热反应,能量越低物质越稳定,则相同状况下,NH3比N2H4稳定,B正确;燃烧热是指101 kPa时,
1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量,题中缺少液态水的摩尔生成焓数据,不能求得N2H4(l)的燃烧热,C正确;由NH3(g)的标准摩尔生成焓可知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-91.8 kJ·mol-1,D错误。
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4. (2026·江苏南京高二检测)“中国芯”的主要原料是单晶硅,“精炼硅”反
应历程中的能量变化如图所示。下列有关描述正确的是( )
A. 历程Ⅰ的原子利用率为100%
B. 历程Ⅱ的热化学方程式是SiHCl3(g)+H2(g) SiHCl3(l)+H2(g)
ΔH=+28 kJ·mol-1
C. 历程Ⅲ的热化学方程式是SiHCl3(l)+H2(g) Si(s)+3HCl(g)
ΔH=+238 kJ·mol-1
D. 实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程没有能量损耗
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解析:由题给图示可知,历程Ⅰ不是化合反应,因而原子利用率不是100%,故A错误;历程Ⅱ反应物总能量高于生成物总能量,为放热过程,SiHCl3(g)+H2(g) SiHCl3(l)+H2(g) ΔH=-28 kJ·mol-1,故B错误;反应Ⅲ中,反应物总能量小于生成物总能量,为吸热反应,其热化学方程式是SiHCl3(l)+H2(g) Si(s)+3HCl(g) ΔH=+238 kJ·mol-1,故C正确;粗硅和精硅的组成物质不同,所含能量不同,粗硅变为精硅的过程中会有能量损耗,故D错误。
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