课题2　燃烧热和中和反应反应热的测定导学案（含答案）

课题2　燃烧热和中和反应反应热的测定
1. 认识反应热之一——燃烧热。
2. 学习中和反应反应热的测定方法。
1. 由于反应的情况不同，反应热可分为多种，例如燃烧热、中和热、溶解热等。下表所示是一些物质燃烧热：
物质 化学式(状态) 燃烧热/(kJ·mol-1) 物质 化学式(状态) 燃烧热/(kJ·mol-1)
石墨 C(s) －393.5 氢气 H2(g) －285.8
一氧化碳 CO(g) －283.0 甲烷 CH4(g) －890.3
甲醇 CH3OH(l) －726.5 乙醇 C2H5OH(l) －1 366.8
你能根据表中所给的数据写出相关物质燃烧的热化学方程式吗？如果不能，还缺少什么？
2. 在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物[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]。写出石墨、氢气、乙醇燃烧的热化学方程式。
3. 氢气、甲烷、甲醇都可用作火箭燃料，等质量的氢气、甲烷、甲醇完全燃烧后，哪一种放出的热量最大？
1. 将一杯装有热水的烧杯放置于空气中，热水的温度会发生什么样的变化，为什么？如何测定热水减少的热量？
2. 设计方案，尝试测定0.01 mol H2和0.005 mol O2反应的反应热。
1. 现有50 mL 0.5 mol·L-1盐酸和50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液，如果要测定两者发生中和反应的反应热，需要测量哪些数据？
提示：盐酸和NaOH溶液反应后放出的热量会使体系的温度升高，因为是稀溶液，所以，反应后溶液的比热近似等于水的比热。
2. 按以下步骤，用简易量热计(如右图所示)测量盐酸和NaOH溶液反应的反应热。
步骤1：用量筒量取50 mL 0.5 mol·L-1的盐酸，倒入量热计的内筒，盖上杯盖，用温度计测量盐酸的温度并记录数据。将温度计洗干净、擦干备用。
步骤2：用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液，用温度计测量溶液温度并记录数据。
步骤3：打开杯盖，将NaOH溶液迅速倒入盐酸中，盖上杯盖，插入温度计，用玻璃搅拌器匀速搅拌，记录反应的最高温度。
步骤4：重复步骤1～3两次。
(1) 量热计采用了哪些措施为防止热量损失？
(2) 根据记录数据计算反应的反应热。
(3) 如果将中和热定义为稀的强酸和强碱反应生成1 mol H2O时放出的热量，则根据(2)的数据计算盐酸和NaOH溶液反应中和热的数值，并写出盐酸和NaOH溶液反应的热化学方程式。
(4) 能根据盐酸和NaOH溶液反应所得中和热的数值确定其他稀的强酸和强碱反应的中和热的数值吗，为什么？如果能，写出硫酸与NaOH溶液反应的热化学方程式。
1. 下列有关反应热及能量变化的说法正确的是(　　)
A. 不同物质的燃烧热数值均相等
B. 潮汐能、风能、太阳能属于不可再生能源
C. 放热反应不用加热可以自发进行，而吸热反应需加热才能进行
D. 从能量守恒的角度看，将水分解成氢气和氧气并放出能量是不可行的
2. 下列说法正确的是(　　)
A. 物质燃烧放出的热量是燃烧热
B. 1 mol C燃烧生成CO时放出的热量是C的燃烧热
C. 1 mol H2燃烧生成水蒸气时放出的热量是H2的燃烧热
D. 相同条件下，1 mol H2O(l)完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1 mol H2O(l)放出的热量数值相等
3. 已知C的燃烧热是393.5 kJ·mol-1，下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A. C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝＋110.5 kJ·mol-1
B. C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1
C. C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝＋393.5 kJ·mol-1
D. CO2(g)===C(s)＋O2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1
4. 已知在25 ℃、101 kPa下，1 g液态C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ热量，能表示辛烷燃烧的热化学方程式是(　　)
A. C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　ΔH＝－48.40 kJ·mol-1
B. C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5517.6 kJ·mol-1
C. C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝＋5517.6 kJ·mol-1
D. C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－48.40 kJ·mol-1
5. 已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1；
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ·mol-1。
现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应热为 3695 kJ。则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　　)
A. 1∶1 B. 1∶3
C. 1∶4 D. 2∶3
6. 为提高煤的燃烧效率，减少煤炭直接燃烧产生的污染，途径之一是将煤炭气化或液化。煤炭气化后得到的CO与H2在催化剂作用下反应可生成甲醇，写出该反应的化学方程式：__________________________。甲醇的燃烧热是726.5 kJ·mol-1，写出甲醇燃烧的热化学方程式：_________________________________
_______________________。
7. 城市使用的燃料大多是煤气、液化石油气。
(1) 煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，它由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。试写出制取水煤气的主要化学方程式：____________________________
_________________________________________。
(2) 液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220.0 kJ·mol-1，已知CO气体燃烧的热化学方程式为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.57 kJ·mol-1，则相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量之比约为________。
(3) 氢气是未来的能源，其具有的优点是_______________________________。
课题2　燃烧热和中和反应反应热的测定
【活动方案】
活动一：
1. 不能，未指明燃烧热所得数值对应的可燃物的物质的量，也未指明生成物的种类和状态。如石墨燃烧成的是一氧化碳还是二氧化碳，水是液态还是气态。
2. C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1
C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1 366.8 kJ·mol-1
3. 氢气
活动二：
1. 热水的温度会降低，因为环境温度低于热水的温度，热量会从热水传递给环境，所以热水温度降低。可以测定热水的质量m，初始温度t1和冷却后的温度t2，根据公式Q＝c·m·(t2－t1)可以测出热水减少的热量。
2. 将0.01 mol H2和0.005 mol O2置于密闭铁质容器中，将铁质容器置入质量为m，初始温度为t1的水中。通过电火花使H2和O2完全反应，测量容器外水的最高温度，记为t2，根据公式Q＝c·m·(t2－t1)可以粗略测出反应热。
活动三：
1. 需要测量盐酸、NaOH溶液各自的质量或总质量，测定反应前溶液的温度和反应后溶液的最高温度。
2. (1) 在内筒外使用了隔热层，使用了杯盖，搅拌器使用的是玻璃材质。
(2) 约为1.43 kJ
(3) 中和热ΔH＝(－1.43×40) kJ·mol-1＝－57.2 kJ·mol-1(准确值是－57.3 kJ·mol-1)
HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol-1
(4) 可以，因为酸碱中和反应的本质是H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，所以酸碱中和反应的反应热均为－57.3 kJ·mol-1。
H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol-1或H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol-1
【课堂反馈】
1. D　2.D　3.B　4.B　5.B
6. CO＋2H2CH3OH　
CH3OH (l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.5 kJ·mol-1
7. (1) C＋H2O(g)CO＋H2
(2) 7.9∶1
(3) 产生的热量大；H2来源丰富；产物不污染环境