第六章第二节燃烧热能源反应热的计算

全局性掌控全局性掌控本节重要知识点有燃烧热的概念，盖斯定律，反应热的计算，能源的利用．主要考查燃烧热的概念及有关热化学方程式的判断，应用盖斯定律进行有关反应热的计算，比较反应热的大小．化学反应与能量是高考的新增热点，预测2012年高考还会继续考查燃烧热、反应热的计算、盖斯定律在反应热计算的应用.选项式诊断诊断判断正误，在诊断一栏内打“√”或“×”×1.发展氢能和太阳能违背发展低碳经济(2010·天津高考T1－A)√2.对于同一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的焓变相同(2010·福建高考T8－B)×3.实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源(2010·江苏高考T1－C)×4.甲烷完全燃烧放出的热量为890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1(2010·浙江高考T12－A)一、燃烧热1．定义：在25℃、101kPa时，纯物质完全燃烧生成时所放出的热量．2．单位：.1molkJ/mol稳定的氧化物3．意义：CH4的燃烧热为890.31kJ/mol，表示．用热化学方程式表示为：.在25℃、101kPa条件下，1molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时，放出890.31kJ的热量CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.31kJ/mol如何理解燃烧热定义中的稳定的氧化物？提示：C―→CO2(g)H―→H2O(l)S―→SO2(g)二、能源1．化石燃料(1)种类：、、．(2)特点：蕴藏量有限，属于能源．(3)解决化石燃料枯竭的办法：开源节流，即开发新的能源和节约现有的能源．煤石油天然气不可再生2．新能源(1)种类：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等．(2)特点：资源丰富，可以，没有污染或污染很小．再生三、盖斯定律1．内容：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是的，即化学反应的反应热只与反应体系的有关，而与反应的途径无关．2．应用：间接计算某些反应的反应热．相同始态和终态3．举例：如ΔH＝.ΔH1＋ΔH21．下列关于热化学反应的描述中正确的是()A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1C．H2(g)的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.6kJ·mol－1D．葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则1/2C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1解析：A项，没有指明H2SO4、Ba(OH)2的浓度和体积，所以无法确定反应热的大小，况且反应SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓也放热；B项中氢元素并未转化为稳定的氧化物；C项中的水应为液态．答案：D2．(2010·西安质量检测)氯原子对O3的分解有催化作用：O3＋Cl===ClO＋O2ΔH1；ClO＋O===Cl＋O2ΔH2；大气臭氧层的分解反应是O3＋O===2O2ΔH，该反应的能量变化示意图如图所示，下列叙述中正确的是()A．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E1－E3B．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E2－E3C．O3＋O===2O2是吸热反应D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2解析：O3＋O的总能量高于2O2的能量，反应O3＋O===2O2为放热反应，ΔH＜0，ΔH＝E3－E2，故A、B、C错误；根据盖斯定律可得ΔH＝ΔH1＋ΔH2，D正确．答案：D3．(2010·广东高考)在298K、100kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是()A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2解析：本题考查盖斯定律，意在考查考生对盖斯定律的运用能力及对反应热的计算能力．设提供的三个热化学方程式分别为①、②、③，根据盖斯定律，由①＋②×2可以得到③，故ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3，A项正确．答案：A4．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/molC3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220kJ/mol根据上面两个热化学方程式，试回答下列问题：(1)H2的燃烧热为________，C3H8的燃烧热为_______．(2)1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为________．解析：(1)根据燃烧热的概念可知：H2、C3H8的燃烧热分别为285.8kJ/mol、2220kJ/mol.(2)释放总热量的计算式为：Q放＝1mol×285.8kJ/mol＋2mol×2220kJ/mol＝4725.8kJ.答案：(1)285.8kJ/mol2220kJ/mol(2)4725.8kJ燃烧热与中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔHΔH＜0，单位常用kJ/mol不同点反应物的量1mol(O2不限量)不限量生成物的量不限量1molH2O反应热的含义1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，燃烧热不同生成1molH2O时放出的热量；不同的反应物的中和热大致相同，均约为57.3kJ/mol[例1]下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃，101kPa)：①C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ/mol②C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)ΔH＝－2658kJ/mol③C4H10(g)＋92O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l)ΔH＝－1746kJ/mol④C4H10(g)＋92O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g)ΔH＝－1526kJ/mol由此判断，正丁烷的燃烧热是()A．2878kJ/molB．2658kJ/molC．1746kJ/molD．1526kJ/mol[名师精析]根据燃烧热的概念，生成物应为稳定的氧化物，C―→CO2(g)，H―→H2O(l)，A选项符合题意．[答案]A1．已知H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，CO的燃烧热为282.8kJ·mol－1.现有H2和CO组成的混合气体56.0L(标准状况)，经充分燃烧后，放出的总热量为710.0kJ，并生成液态水．下列说法正确的是()A．CO燃烧的热化学方程式为：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝＋282.8kJ·mol－1B．H2燃烧的热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C．燃烧前混合气体中，H2的体积分数为40%D．燃烧后的混合气体与足量的过氧化钠反应，转移电子的物质的量为2mol解析：根据燃烧热的定义可确定A项中正确的热化学方程式为：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－565.6kJ·mol－1，可得B项中生成的H2O应为液态．对于C项可列方程组求解，设56.0L混合气体中含H2的物质的量为xmol，CO的物质的量为ymol，列式x＋y＝56.0÷22.4＝2.5①，285.8x＋282.8y＝710.0②，联立解得x＝1，H2的体积分数为(1/2.5)×100%＝40%，故C项正确．燃烧后生成的H2O、CO2共2.5mol，与Na2O2反应能产生O21.25mol，其转移电子的物质的量为2.5mol.答案：C2．已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221kJ/mol②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol下列结论正确的是()A．碳的燃烧热大于110.5kJ/molB．①的反应热为221kJ/molC．浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水时放出的热量小于57.3kJD．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量解析：A项中燃烧热是指101kPa,1mol物质充分燃烧生成稳定化合物所释放的能量，由题知1molC生成1molCO放热110.5kJ，碳的燃烧热应指氧化产物为CO2时对应能量，要在此基础上继续氧化放热，所以应大于110.5kJ/mol.B项中反应热存在吸热、放热两种情况，可更正为①的反应热为ΔH＝－221kJ/mol.C项中浓硫酸稀释时放热，则与稀NaOH溶液反应生成1mol水放出的热量大于57.3kJ.D项中稀醋酸为弱酸，反应中继续电离吸收一部分热量，故放出热量值比57.3kJ要少．[答案]A1．依据反应物与生成物的能量计算ΔH＝E生成物－E反应物．2．依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量．3．利用热化学方程式进行计算先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与反应热之间的关系直接计算反应热．4．依据燃烧热数据，利用公式直接计算反应热Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)．5．利用盖斯定律计算应用盖斯定律常用以下两种方法．(1)热化学方程式相加或相减，如由C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1；C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH2；可得CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2(2)合理设计反应途径如由图可得：ΔH＝ΔH1＋ΔH2.[例2]已知：Fe2O3(s)＋32C(s)===32CO2(g)＋2Fe(s)ΔH1＝＋234.1kJ·mol－1①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1②则2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是()A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1[名师精析]32×②－①就可得2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)，则ΔH＝32ΔH2－ΔH1＝－824.4kJ·mol－1.[答案]A有关反应热的计算，要注意以下几点：(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值必须乘上该数．(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减．(3)写一个热化学方程式的逆反应时，ΔH的数值不变，符号相反．3．(2010·新课标全国卷)已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6kJ·mol－1.则HCN在水溶液中电离的ΔH等于()A．－67.7kJ·mol－1B．－43.5kJ·mol－1C．＋43.5kJ·mol－1D．＋67.7kJ·mol－1解析：本题考查化学反应热的计算，意在考查考生对盖斯定律的运用能力．题述反应的离子方程式依次为：HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－12.1kJ·mol－1①，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－55.6kJ·mol－1②，①－②得：HCN(aq)===H＋(aq)＋CN－(aq)ΔH＝＋43.5kJ·mol－1.答案：C4．(2011·东城模拟)已知下列热化学方程式：Zn(s)＋1/2O2(g)===ZnO(s)ΔH＝－351.1kJ/molHg(l)＋1/2O2(g)===HgO(s)ΔH＝－90.7kJ/mol由此可知Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)