第2课时 热化学方程式 燃烧热
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1.已知热化学方程式2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH1=-571.6 kJ·mol-1,则关于热化学方程式2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH2的说法正确的是( )。
A.热化学方程式中化学计量数既可表示分子个数又可表示物质的量
B.该反应ΔH2>0
C.该反应ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
D.该反应与上述反应属于可逆反应
答案:B
解析:热化学方程式中化学计量数只表示物质的量,不表示粒子数,A项错误;由题意知2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH2=+571.6 kJ·mol-1,该反应ΔH>0,B项正确,C项错误;可逆反应是指相同条件下,正、逆反应同时进行的反应,氢气燃烧和水分解反应条件不同,不是可逆反应,D项错误。
2.0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出445.15 kJ的热量,则下列热化学方程式中正确的是( )。
A.2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+890.3 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
答案:C
解析:根据信息,1 mol甲烷完全燃烧放出的热量为 kJ=890.3 kJ,此反应是放热反应,即ΔH<0,CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1,C项正确。
3.下列热化学方程式中书写正确的是( )。
A.C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=+393.5 kJ·mol-1
B.2SO2+O22SO3 ΔH=-196.6 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ
答案:C
解析:A项,碳燃烧的反应是放热反应,应为C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,错误;B项,没有标注物质的聚集状态,反应的热化学方程式应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1,错误;C项正确;D项,ΔH的单位错误。
4.含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,该反应的热化学方程式是( )。
A.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+28.7 kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-28.7 kJ·mol-1
C.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.4 kJ·mol-1
D.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.4 kJ·mol-1
答案:D
解析:含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,则含1 mol NaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应,放出57.4 kJ的热量。
5.下列叙述正确的是( )。
A.在某反应中,当反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量时,该反应吸热
B.由2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-484 kJ·mol-1可知,氢气的燃烧热为ΔH=-242 kJ·mol-1
C.稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若将含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,生成1 mol水时放出的热量大于57.3 kJ
D.由C(石墨,s)C(金刚石,s) ΔH=+1.90 kJ·mol-1可知,金刚石比石墨稳定
答案:C
解析:A项,在某反应中,当反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量时,该反应放热,错误;B项,热化学方程式中H2O为气态,错误;C项,因为浓硫酸溶于水放热,所以含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,生成1 mol水时放出的热量大于57.3 kJ,正确;D项,石墨转化为金刚石吸热,说明石墨的能量低于金刚石,所以石墨稳定,错误。
6.标准状况下,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和OO的键焓ΔH分别为436 kJ·mol-1、463 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1。下列热化学方程式正确的是( )。
A.H2O(g)H2(g)+O2(g) ΔH=-485 kJ·mol-1
B.H2O(g)H2(g)+O2(g) ΔH=+485 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=+485 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-485 kJ·mol-1
答案:D
解析:反应过程中反应物所含的化学键断裂吸收能量,生成物所含的化学键是新生成的,形成化学键过程中放出能量;根据数据可知1 mol H2O分解吸收的热量=2 mol×463 kJ·mol-1-436 kJ- mol×495 kJ·mol-1=242.5 kJ,每生成1 mol水时放热也是242.5 kJ。
7.25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH=-393.5 kJ·mol-1、ΔH=-285.8 kJ·mol-1、ΔH=-890.3 kJ·mol-1、ΔH=-2 800 kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是( )。
A.C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ·mol-1
答案:D
解析:根据燃烧热的概念中生成指定产物的含义可知,C→CO2(g),H→H2O(l),故只有D项正确。
8.充分燃烧一定量的丁烷生成CO2和液态水,放热Q kJ,经测定生成的CO2恰好被100 mL 5 mol·L-1的KOH溶液吸收生成KHCO3,则热化学方程式C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)的ΔH为( )。
A.-16Q kJ·mol-1
B.+16Q kJ·mol-1
C.-8Q kJ·mol-1
D.+8Q kJ·mol-1
答案:C
解析:n(KOH)=0.1 L×5 mol·L-1=0.5 mol,则由CO2~KOH~KHCO3可知,n(CO2)=0.5 mol,生成0.5 mol CO2时放出的热量为Q kJ,根据C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)可知生成4 mol CO2时放出的热量为=8Q kJ,故选C。
9.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )。
A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 367.0 kJ·mol-1(燃烧热)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ·mol-1(中和热)
C.S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol-1(反应热)
D.2NO2O2+2NO ΔH=+116.2 kJ·mol-1(反应热)
答案:C
解析:燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1 mol,得到的氧化物必须是稳定的氧化物,H2O的状态必须为液态,故A错;中和反应是放热反应,ΔH应小于0,故B错;热化学方程式的书写注明了物质的聚集状态、ΔH的正负号、数值、单位,故C正确;热化学反应方程式要注明物质的聚集状态,故D错。
10.写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出1 366.8 kJ热量。
(2)1 mol C(石墨,s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3 kJ热量。
(3)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。
答案:(1)C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1
(2)C(石墨,s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1
(3)NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g) ΔH=-226.7 kJ·mol-1
解析:(3)1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol,则4 mol NH3发生反应放出的热量为×4 kJ=906.8 kJ,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4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-906.8 kJ·mol-1或NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g) ΔH=-226.7 kJ·mol-1。
11.肼(N2H4)又称联氨,在常温下是一种可燃性液体,可用作火箭燃料。已知在25 ℃和101 kPa时,1 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和H2O(l),放出19.44 kJ热量,写出N2H4燃烧的热化学方程式。
答案:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622 kJ·mol-1
解析:写热化学方程式通常用三步法:第一步正确书写出反应的化学方程式,第二步补加状态,第三步计算焓变。化学反应方程式:N2H4+O2N2+2H2O;补加状态:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l);计算反应的焓变。1 g N2H4燃烧放出19.44 kJ热量, 1 mol N2H4燃烧放出热量Q=32×19.44 kJ≈622 kJ,反应放热,ΔH为“-”,热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) ΔH=-622 kJ·mol-1。
能力提升
1.下列热化学方程式中的反应热下划线处表示燃烧热的是( )。
A.NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g) ΔH=-a kJ·mol-1
B.C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-b kJ·mol-1
C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-c kJ·mol-1
D.CH3CH2OH(l)+O2(g)CH3CHO(l)+H2O(l) ΔH=-d kJ·mol-1
答案:B
解析:根据题意,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,是该物质的燃烧热。A中NH3的指定产物是N2且水为气态,C中CO为2 mol,D中C元素未完全燃烧生成CO2,故B项正确。
2.根据如图能量关系示意图,下列说法正确的是( )。
A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ
B.反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量
C.C的燃烧热的热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.4 kJ·mol-1
D.CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-565.6 kJ·mol-1
答案:D
解析:由图可知,1 mol C(s)与1 mol O2(g)反应生成1 mol CO2(g)放出的热量为393.5 kJ,故A错误;由图可知,反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,故B错误;由图可知,C的燃烧热的热化学方程式为C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,故C错误;由图可知,CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-565.6 kJ·mol-1,故D正确。
3.已知C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1;CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1。若36 g碳不完全燃烧所得气体中,CO的体积占总体积的,其余气体为CO2,则与36 g碳完全燃烧相比,损失的热量是( )。
A.172.5 kJ
B.1 149 kJ
C.283 kJ
D.566 kJ
答案:C
解析:36 g碳的物质的量为3 mol,燃烧所得气体中有1 mol CO(g)。损失的热量就是CO(g)完全燃烧放出的热量,1 mol CO(g)完全燃烧放出283 kJ热量,所以损失的热量为283 kJ。
4.根据下图所给信息,得出的结论正确的是( )。
A.48 g碳完全燃烧放出的热量为1 574 kJ·mol-1
B.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=+221.0 kJ·mol-1
C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+283.0 kJ·mol-1
D.C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
答案:D
解析:48 g碳完全燃烧生成二氧化碳气体,放出的热量为1 574 kJ,A项热量的单位错误;根据图像可知C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1,故2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-221.0 kJ·mol-1,B项错误;根据图像可知CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1,故2CO2(g)2CO(g)+O2(g) ΔH=+566.0 kJ·mol-1,C项错误;根据图像可知C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,D项正确。
5.一些烷烃的燃烧热如下表:
烷烃 燃烧热/(kJ·mol-1)
甲烷 890.3
乙烷 1 560.8
丙烷 2 221.5
正丁烷 2 878.0
异丁烷 2 869.6
异戊烷 3 531.3
下列表述不正确的是( )。
A.根据表中数据可推出,正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol-1
B.从表中数据可推出,分子中含碳原子数越多,燃烧热数值越大
C.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)
ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
D.相同条件下,相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越少
答案:C
解析:分析表中数据可得出规律:①烷烃中,分子中碳原子数越多,燃烧热数值越大,碳原子数相同时,支链越多,燃烧热数值越低。综合表中数据可知正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol-1,A项、B项都正确;乙烷燃烧的热化学方程式应为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-3 121.6 kJ·mol-1,C项错误;根据表中数据,计算可知,相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越少,D项正确。
6.根据下列条件写出有关反应的热化学方程式,并回答相关问题。
(1)已知1 g H2在氯气中燃烧可放出92.3 kJ的热量,则H2在氯气中燃烧的热化学方程式为 。
(2)已知:①4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g),当反应中有2 mol HCl(g)被氧化时,放出57.8 kJ的热量;
②
则①中反应的热化学方程式是 ;断开1 mol H—O与断开1 mol H—Cl所需能量相差 kJ。
答案:(1)H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1
(2)4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ·mol-1 31.9
解析:(1)1 mol H2在氯气中燃烧时放出的热量为184.6 kJ,常温下HCl、Cl2均是气体。(2)由①中信息可知,反应中HCl全部被氧化,当有4 mol HCl被氧化时,放出的热量为115.6 kJ,由此可写出对应的热化学方程式;设断裂H—Cl所需能量为x kJ·mol-1、断裂H—O所需能量为y kJ·mol-1,依据题中的已知数据有4x kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-243 kJ·mol-1×2-4y kJ·mol-1=-115.6 kJ·mol-1,解得:y-x=31.9。
7.当今世界,能源的发展日益成为全世界共同关心的问题。乙烷(C2H6)、二甲醚(CH3OCH3)燃烧热较大,可用作燃料,如图是乙烷、二甲醚燃烧过程的能量变化图。请回答下列问题。
(1)乙烷的燃烧热ΔH= kJ·mol-1。
(2)等物质的量的液态乙烷比气态乙烷完全燃烧生成指定产物放出的热量 (填“多”或“少”)。
(3)根据该图写出二甲醚燃烧的热化学方程式: 。
(4)二氧化碳是重要的温室气体,从环保角度分析,放出相同的热量时选择 (填“乙烷”或“二甲醚”)作为燃料产生的CO2较少。
答案:(1)-1 560
(2)少
(3)CH3OCH3(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-1 455 kJ·mol-1或CH3OCH3(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH=-485 kJ·mol-1
(4)乙烷
解析:以产物1 mol H2O(l)作基准,确定a=,b=,c=1,d=,得:①C2H6(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH=-520 kJ·mol-1,
②CH3OCH3(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l) ΔH=-485 kJ·mol-1。
所以乙烷的燃烧热ΔH=-520 kJ·mol-1×3=-1 560 kJ·mol-1。由于液态乙烷所具有的能量低于气态乙烷具有的能量,故生成指定产物时放出的热量少。放出相同热量时,由热化学方程式知乙烷产生CO2较少。
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第2课时 热化学方程式 燃烧热
一、热化学方程式
1.定义:表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
2.注意问题。
(1)需注明反应的温度和压强,若在25 ℃、101 kPa时进行的反应,可不注明。
(2)需注明反应物和生成物的聚集状态: s (固体)、l (液体)或 g (气体)、aq(水溶液)。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数可以是整数,也可以是分数。
(4)同一反应的ΔH与化学计量数成正比。
微点拨 注意可逆反应的ΔH和实际吸收或放出热量的区别:不论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底时的能量变化。
微判断 判断下列热化学方程式书写是否正确。
(1)C(s)+O2(g)══CO2(g) ΔH=+393.5 kJ·mol-1。( )
×
×
微训练1 24 g C(s)与足量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收262.6 kJ热量,写出反应的热化学方程式。
答案:C(s)+H2O(g)══CO(g)+H2(g)
ΔH=+131.3 kJ·mol-1
解析:1 mol C(s)与足量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收的热量为 =131.3 kJ。
二、燃烧热
1.定义。
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,叫做该物质的燃烧热。单位是 kJ·mol-1 ,
ΔH < 0。
说明:“指定产物”指可燃物中的碳元素变为 CO2(g) ,氢元素变为 H2O(l) ,硫元素变为 SO2(g) ,氮元素变为
N2(g) 等。
2.意义。
在25 ℃和101 kPa时,甲烷的燃烧热为ΔH=-890.3 kJ·mol-1,表示1 mol CH4(g)完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出890.3 kJ的热量。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。
微训练2 下列热化学方程式中的ΔH能表示可燃物燃烧热的是( )。
答案:A
解析:A项符合燃烧热定义,B、D两项产物H2O不是液态,C项可燃物CO应为1 mol。
一、热化学方程式的书写
问题探究
能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础,常规能源的合理使用和新能源的合理开发是当今社会面临的严峻课题。
1.乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料。2.0 g乙醇完全燃烧生成液态水放出59.43 kJ的热量,尝试写出乙醇燃烧的热化学方程式。
提示:C2H5OH(l)+3O2(g)══2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-1 366.89 kJ·mol-1
2.已知3.0 g乙烷在常温下完全燃烧放出的热量为155.98 kJ,则表示乙烷燃烧热的热化学方程式怎样书写
提示:表示燃烧热的热化学方程式应以1 mol燃料为标准书写且生成的水为液态,所以表示乙烷燃烧热的热化学方程式为C2H6(g)+ O2(g)══2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-1 559.8 kJ·mol-1。
归纳总结
书写热化学方程式的注意事项。
(1)要写出已配平的化学方程式。
(2)要标明物质的聚集状态:在化学方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(气体用g表示,液体用l表示,固体用s表示,水溶液用aq表示),生成物不用标“↑”或“↓”。同素异形体要标注,如C(金刚石,s)。
(3)要注明必要的反应条件:焓变与温度和压强等测定条件有关,所以书写时必须在ΔH后指明反应的温度和压强(25 ℃和101 kPa时,一般不用特别注明)。
(4)ΔH的常用单位是kJ·mol-1,ΔH写在化学方程式的右边,表示正向反应的焓变。放热反应的ΔH为负值;吸热反应的ΔH为正值。
(5)同一个化学反应,ΔH与化学方程式一一对应:化学方程式中各物质的化学计量数加倍,则ΔH的数值也加倍;若反应逆向进行,则ΔH的“+”“-”号互变,但绝对值不变。
特别提醒 ΔH的单位中“mol-1”的含义 对一个化学反应,ΔH的单位中“mol-1”不是指每摩尔具体物质,而是指“每摩尔反应”。因此ΔH必须与化学方程式一一对应。
典例剖析
【例1】 (1)16 g CH4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l),放出890.3 kJ热量,写出反应的热化学方程式: 。
(2)已知拆开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为 。
(3)0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态的三氧化二硼和液态水,放出649.5 kJ热量,其热化学方程式为 。
答案:(1)CH4(g)+2O2(g)══CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3 kJ·mol-1
(2)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1
(3)B2H6(g)+3O2(g)══B2O3(s)+3H2O(l)
ΔH=-2 165 kJ·mol-1
解析:(1)由化学方程式CH4+2O2 CO2+2H2O可得热化学方程式。
(2)化学方程式为N2+3H2 2NH3,
ΔH=(946+436×3-391×6)kJ·mol-1。
(3)化学方程式为B2H6+3O2 B2O3+3H2O,则1 mol B2H6(g)完全燃烧放出2 165 kJ热量。
【拓展延伸】 结合上题(2),写出1 mol NH3(g)分解为N2(g)与H2(g)的热化学方程式。
学以致用
1.已知反应A2(g)+B2(g)══2AB(g),反应过程中的焓的变化示意图如图所示。该反应的热化学方程式为
。
答案:A2(g)+B2(g)══2AB(g) ΔH=-(y-x) kJ·mol-1
解析:根据图示,1 mol A2和1 mol B2的总焓高于2 mol AB的总焓,所以反应A2+B2══2AB是放热反应,ΔH为负值,
ΔH=-(y-x) kJ·mol-1。
2.下列热化学方程式书写正确的是( )。
A.1 mol液态肼(N2H4)在氧气中燃烧生成氮气和液态水,放出662 kJ的热量:N2H4(l)+O2(g)══ N2(g)+2H2O(l) ΔH=-662 kJ·mol-1
B.6.4 g Cu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出15.7 kJ的热量:Cu(s)+O2(g)══CuO(s) ΔH=-157 kJ·mol-1
C.6 g固体碳与适量水蒸气在高温下反应生成CO和H2,吸收65.75 kJ的热量:C+H2O CO+H2 ΔH=+131.5 kJ·mol-1
D.N2(g)与适量的H2(g)反应生成1 mol NH3,放出46.1 kJ的热量:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-46.1 kJ·mol-1
答案:A
解析:B项中的热化学方程式未配平,正确的热化学方程式为
D项N2与适量氢气反应生成1 mol NH3时放出的热量为46.1 kJ,那么N2与H2反应生成2 mol NH3,放出的热量为46.1 kJ ×2=92.2 kJ,D项错误。
方法归纳 热化学方程式正误判断的方法——“五看法”。
二、燃烧热
问题探究
已知1.5 g偏二甲肼(C2H8N2)完全燃烧放出50 kJ热量。
1.在计算偏二甲肼的燃烧热时,C、H元素对应的产物应该是什么
提示:C→CO2(g),H→H2O(l)。
2.通过材料中所给数据计算偏二甲肼的燃烧热是多少
归纳总结
1.确定某物质的燃烧热的基本条件。
(1)实验条件:25 ℃ 和101 kPa;
(2)可燃物的物质的量:1 mol;
(3)燃烧程度:完全燃烧;
(4)对产物的要求:指定产物。
2.关于燃烧热的描述。
用文字叙述燃烧热时,只用数值和单位;用“ΔH”表示燃烧热时要带“-”。例如,CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1或ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
3.燃烧热的计算。
由燃烧热的定义可知:可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量×其燃烧热,即Q放=n可燃物×|ΔH|,物质的燃烧热ΔH=- 。
上述中的ΔH是指物质的燃烧热,而不是指一般反应的反应热。
方法技巧 燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量来定义的,因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时,应以燃烧1 mol纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数,在其热化学方程式中化学计量数常出现分数。
典例剖析
【例2】 下列关于燃烧热的描述中正确的是( )。
A.1 mol物质燃烧放出的热量
B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,
则2CO2(g)══2CO(g)+O2(g)的ΔH=+2×283.0 kJ·mol-1
C.反应热有正、负之分,燃烧热ΔH全部是正值
D.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
答案:B
解析:A项,燃烧热是1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,错误;C项,燃烧热ΔH为负值,错误;D项,H2O应为液态,错误。
【拓展延伸】 CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1,则表示CO(g)燃烧的热化学方程式和表示CO(g)燃烧热的热化学方程式是否相同
答案:不一定相同。表示CO(g)燃烧的热化学方程式可以是2CO(g)+O2(g)══2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1,也可以是CO(g)+ O2(g)══CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1等,但表示CO(g)燃烧热的热化学方程式只能写作CO(g)+ O2(g)
══CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1。
学以致用
3.下列各组物质的燃烧热相等的是( )。
A.C2H4和C3H6
B.1 mol石墨和3 mol石墨
C.白磷和红磷
D.淀粉和纤维素
答案:B
解析:不同的物质的燃烧热不相等。
4.下列热化学方程式中ΔH能正确表示可燃物燃烧热的是
( )。
B.C2H5OH(l)+3O2(g)══2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1 238.3 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)══2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g)══CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
答案:D
解析:S(s)完全燃烧生成产物是SO2(g)而不是SO3(l),A项错误; C2H5OH(l)完全燃烧生成的指定产物是H2O(l)而不是H2O(g), B项错误;燃烧热的研究对象为1 mol燃料,正确表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+ O2(g)══H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,C项错误;D项热化学方程式的书写符合燃烧热的定义,D项正确。
1.已知H2(g)+F2(g)══2HF(g) ΔH=-270 kJ·mol-1,下列说法正确的是( )。
A.2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量
B.1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ
C.在相同条件下,1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量
D.1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量
C
解析:在热化学方程式中,ΔH的值与具体化学反应相对应,各物质前的化学计量数不再表示粒子数目,只表示物质的“物质的量”,A、D项错误;HF(g)→HF(l)会放出热量,故B项中放出热量应大于270 kJ,B项错误;因题述反应放热,C项正确。
2.下列热化学方程式正确的是( )。
答案:D
3.下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25 ℃和101 kPa):
①C4H10(g)+ O2(g) === 4CO2(g)+5H2O(l) ΔH=-2 878 kJ·mol-1
②C4H10(g)+ O2(g) === 4CO2(g)+5H2O(g) ΔH=-2 658 kJ·mol-1
③C4H10(g)+ O2(g) === 4CO(g)+5H2O(l) ΔH=-1 746 kJ·mol-1
④C4H10(g)+ O2(g) === 4CO(g)+5H2O(g) ΔH=-1 526 kJ·mol-1
由此判断,正丁烷的燃烧热是( )。
A.ΔH=-2 878 kJ·mol-1
B.ΔH=-2 658 kJ·mol-1
C.ΔH=-1 746 kJ·mol-1
D.ΔH=-1 526 kJ·mol-1
答案:A
解析:②中的H2O(g),③中的CO(g),④中的CO(g)和H2O(g)都不是指定产物。
4.依据如图判断,下列说法正确的是( )。
A.氢气的燃烧热ΔH=-241.8 kJ·mol-1
B.2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总
能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量低
C.液态水分解的热化学方程式为
2H2O(l)══ 2H2(g)+O2(g)
ΔH=+571.6 kJ·mol-1
D.H2O(g)→H2O(l)时,断键吸收的能量小于成键放出的能量
答案:C
解析:氢气的燃烧热是指1 mol H2完全燃烧生成液态水时释放的能量,故氢气的燃烧热ΔH= =-285.8 kJ·mol-1,A项错误;氢气燃烧是放热反应,故2 mol H2(g)与1 mol O2(g)所具有的总能量比2 mol H2O(g)所具有的总能量高,B项错误;由题图可知2H2(g)+O2(g)══2H2O(l) ΔH=
-571.6 kJ·mol-1,故水分解的热化学方程式为2H2O(l)══2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1,C项正确; H2O(g)→H2O(l),该过程是物理变化,并没有化学键的断裂和形成,D项错误。
5.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)适量的N2(g)和O2(g)完全反应,每生成23 g NO2(g)吸收16.95 kJ热量。 。
(2)18 g C6H12O6(葡萄糖,s)与适量O2(g)反应,生成CO2(g)和液态水,放出280.4 kJ热量。 。
(3)SiH4是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2(s)和液态水。已知室温下2 g SiH4自燃放出89.2 kJ热量。
。
(4)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成1 mol CO2(g)和1 mol NO(g)过程中焓的变化示意图。请写出NO2和CO反应的热化学方程式: 。
答案:(1)N2(g)+2O2(g)══2NO2(g) ΔH=+67.8 kJ·mol-1
(2)C6H12O6(葡萄糖,s)+6O2(g)══6H2O(l)+6CO2(g)
ΔH=-2 804 kJ·mol-1
(3)SiH4(g)+2O2(g)══SiO2(s)+2H2O(l)
ΔH=-1 427.2 kJ·mol-1
(4)NO2(g)+CO(g)══CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ·mol-1
解析:根据各小题中给出的信息,按热化学方程式的书写要求和注意事项等进行书写。
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=-2 219.9 kJ·mol-1
则1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为 。
答案:4 725.6 kJ
解析:燃烧释放的总热量的计算式为Q放=1 mol×285.8 kJ·mol-1+2 mol×2 219.9 kJ·mol-1=4 725.6 kJ。
