1-3-1
盖斯定律
1.已知:
Fe2O3(s)+C(s)===CO2(g)+2Fe(s)
ΔH=234.1
kJ·mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5
kJ·mol-1
则2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是( )
A.-824.4
kJ·mol-1
B.-627.6
kJ·mol-1
C.-744.7
kJ·mol-1
D.-169.4
kJ·mol-1
【答案】A
【解析】根据2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s),结合已知反应可设计如下转化途径:反应(2)×-反应(1)即得2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s),所以根据盖斯定律可知该反应的ΔH=×
(-393.5
kJ·mol-1)-234.1
kJ·mol-1=-824.4
kJ·mol-1,故选A。
2.已知:C
(s)+O2(g)=CO(g);
ΔH=
-110.
50KJ/mol
C
(s)+O2(g)=CO2(g);
ΔH=
-393.51KJ/mol
则反应C
(s)+CO2(g)=
2CO(g)的H为(
)
A、-283.01KJ/mol
B、+172.51
KJ/mol
C、+283.01KJ/mol
D、-504.01
KJ/mol
【答案】B
【解析】根据盖斯定律,一式×2-二式:-110.50×2+393.5=+172.51
KJ/mol,选B。
3.氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式分别为:
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8
kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283.0
kJ·mol-1
C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)
ΔH=-5518
kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-890.3
kJ·mol-1
相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最少的是( )
A.H2(g)
B.CO(g)
C.C8H18(l)
D.CH4(g)
【答案】B
【解析】设各物质的质量都为1
g,则H2、CO、C8H18、CH4的物质的量分别是
mol、
mol、
mol、
mol,依据方程式可知分别放热为142.9
kJ、10.1
kJ、48.4
kJ、55.6
kJ,可见放热最少的是CO。故选B。
4.一定条件下水分解生成氢气和氧气,有关物质和能量的转化关系如图所示,下列判断正确的是
A.△H1
>
△H2
B.△H2
<
△H3
C.△H1
=
△H2
+
△H3
D.△H1
+
△H3
>
△H2
【答案】C
【解析】根据盖斯定律,反应无论一步完成,还是分几步完成,其化学反应的热效应是相同的,选C。
5.下列各组热化学方程式中,△H1>
△H2
的是
①C(s)+O2(g)===CO2(g)
△H1
C(s)+O2(g)===CO(g)
△H2
②S(s)+O2(g)===SO2
(g)
△H1
S(g)+O2(g)===SO2(g)
△H2
③H2(g)+O2(g)===H2O(l)
△H1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
△H2
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)
△H1
CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s)
△H2
A.①
B.④
C.②③④
D.①②③
【答案】C
【解析】①碳完全燃烧比不完全反应放出的热量多,但△H为负值,所以△H1<△H2;②将两个方程式相减,则得到S(s)=S(g),
△H=△H
1-△H
2,固体变气体,是吸热过程,所以△H
1-△H
2>0,即△H
1>△H
2;③第二个方程消耗2倍的氢气和氧气,放出的热量较多,即△H
1>△H
2;④碳酸钙分解是吸热反应,氧化钙与水反应是放热反应,吸热△H为正值,放热△H为负值,即△H
1>△H
2。故答案C。
6.运用盖斯定律可方便地计算出难以通过实验直接测定的反应热。已知:
①P4(白磷,s)+5O2(g)=P4O10(s)
ΔH=-2983.2kJ·mol-1
②P(红磷,s)+O2(g)=P4O10(s)
ΔH=-738.5kJ·mol-1
则白磷转化为红磷的热化学方程式为(
)
A.P4(白磷,s)=4P(红磷,s)
△H=-29.2kJ·mol-1
B.P4(白磷,s)=4P(红磷,s)
△H=+29.2kJ·mol-1
C.P4(白磷,s)=4P(红磷,s)
△H=-2244.7kJ·mol-1
D.P4(白磷,s)=4P(红磷,s)
△H=+2244.7kJ·mol-1
【答案】A
【解析】将第二个式子扩大4倍,可得③4P(红磷,s)+5O2(g)=P4O10(s)
ΔH=-2954kJ·mol-1.可见等质量的白磷比红磷含有的能量高,物质含有的能量越高,物质的稳定性就越强。①—③,整理可得P4(白磷,s)=4P(红磷,s)
△H=-29.2kJ·mol-1,所以选项是A。
已知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应的;HCl(aq)与NaOH(aq)
反
应的,则HCN在水溶液中电离的等于(
)
A.-67.7kJ·mol-1
B.-43.5kJ·mol-1
C.+43.5kJ·mol-1
D.+67.7kJ·mol-1
【答案】C
【解析】反应的热化学方程式分别为:HCN(aq)+OH-(aq)═CN-(aq)+H2O(l)△H=-12.1kJ mol-1…①H+
(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-55.6kJ mol-1…②HCN电离方程式为,HCNH++CN-,用①-②可得HCN电离的热化学方程式为:HCN(aq)H+(aq)+CN-(aq)△H=-12.1kJ mol-1-(-55.6kJ mol-1)=+43.5kJ mol-1,故选C.
8.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),若实验测得反应放热为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
【答案】B
【解析】设H2与CH4的物质的量分别是x
mol和y
mol,则x+y=,+890y=3695,解得x=1.25,y=3.75,故原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是1∶3。
9.已知下列热化学方程式,则③中的Q3值为
Zn(s)+O2(g)===
ZnO
(s)
△H=
-
Q1
kJ
mol-1
①
Hg(l)
+O2(g)===
HgO
(s)
△H=
-Q2
kJ
mol-1
②
Zn(s)
+HgO
(s)
===
Hg(l)+
ZnO
(s)
△H=
-Q3
kJ
mol-1
③
A.Q2
-Q1
B.Q1
+Q2
C.Q1 -
Q2
D.-Q1-
Q2
【答案】C
【解析】根据盖斯定律③=①-②,所以-Q3
kJ
mol-1=(-
Q1
kJ
mol-1)-(-Q2
kJ
mol-1)=-(Q1 -
Q2)kJ
mol-1,所以Q3=Q1 -
Q2,答案选C。
现代科学的发展使游离态的氮家庭又添新丁,据报道:意大利罗马大学的Fulvio
Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构与P4相似,已知断裂1molN-N吸收167kJ热量,生成1molN≡N放出942kJ热量。根据以上信息和数据,下列说法正确的是
A.N4属于一种新型的化合物
B.N4沸点比P4(白磷)高
C.N4与N2互为同素异形体
D.1molN4气体转变为N2将吸收882kJ热量
【答案】C
【解析】A.N4是同种元素组成的,属于单质,A错误;B.
分子的沸点由相对分子质量决定,M越大,沸点越高,B错误;C.
N4与N2是同种元素组成的性质不同的单质,互为同素异形体,C正确;D.
N4(g)
2N2(g)
ΔH=6x176-2x942=-828KJ,
1molN4气体转变为N2将放出882kJ热量;选C。
11.
相同条件下,下列各反应均为放热反应,其中△H值最小的是
A.2A(g)
+B(g)
==2C(l)
△H1
B.2A
(g)
+B(g)
==2C(g)
△H2
C.2A
(l)+B(l)==2C(g)
△H3
D.2A
(l)
+
B(l)==2C(l)
△H4
【答案】A
【解析】均为放热反应,故放出的热量越多,反应热值越小,同种物质气体的能量最高,固体的能量最低,故A中反应物为气体能量最高,生成物为液体,能量最低,放出的热量最多,反应热最小,答案选A.。
12.①4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s)
ΔH=-2834.9
kJ·mol-1
②4Al(s)+2O3(g)===2Al2O3(s)
ΔH=-3119.1
kJ·mol-1
由此得出的正确结论是
A.等质量的O2比O3能量高,由O2变为O3为放热反应
B.等质量的O2比O3能量低,由O2变为O3为吸热反应
C.O3比O2稳定,由O2变为O3为吸热反应
D.O2比O3稳定,由O2变为O3为放热反应
【答案】B
【解析】已知25℃、101kpa条件下:(1)4AI(s)+302(g)═2A1203(s);△H=-2834.9kJ mol-1(2)4A1(s)+203(g)═2Al2O3(s);△H=-3119.1KJ mol-1根据盖斯定律(1)-(2)得到:302(g)═203(g)△H=-2834.9kJ mol-1-(-3119.1KJ mol-1)=+284.2KJ/mol,A、氧气转化为臭氧是吸热反应,3mol氧气生成2mol臭氧吸收的热量284.2kJ,故A错误;B、等质量的O2比O3的能量低,是吸热反应,故B正确;C、由O2变为O3的化学反应为吸热反应,氧气的能量低,故氧气比臭氧稳定,故C、D错误;答案选B.
工业生产硫酸过程中,SO2在接触室中被催化氧化为SO3气体,已知该反应为放热反应。现将2
mol
SO2、1
mol
O2充入一密闭容器充分反应后,放出热量98.3
kJ,此时测得SO2的转化率为50%,则下列热化学方程式正确的是
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
ΔH=-196.6
kJ·mol-1
B.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
ΔH=-98.3
kJ·mol-1
C.SO2(g)+O2(g)SO3(g)
ΔH=+98.3
kJ·mol-1
D.SO2(g)+O2(g)SO3(g)
ΔH=-196.6
kJ·mol-1
【答案】A
【解析】将2mol
SO2、1mol
O2充入一密闭容器中充分反应后,放出热量98.3kJ,此时测得SO2的物质的量为1mol,说明反应是可逆反应,不能进行彻底,实际发生反应的二氧化硫为1mol,1mol二氧化硫全部反应放热98.3KJ,热化学方程式为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196.6
kJ mol-1或SO2(g)+O2(g)SO3(g)△H=-98.3
kJ mol-1;A、选项中的热化学方程式符合题意,故A正确;B、选项中的热化学方程式中反应热和对应二氧化硫的量不符合,故B错误;C、反应是放热反应,故C错误;D、反应是放热反应,故D错误;故答案A。
14.为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1)实验测得,1
g乙醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和液态水释放出29.7
kJ的热量,试写出乙醇燃烧的热化学方程式:__________________________。
(2)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行理论推算。试依据下列热化学方程式,计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的焓变为________________。
①CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-870.3
kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5
kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(l)
ΔH3=-285.8
kJ·mol-1
【答案】(1)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1366.2
kJ·mol-1
(2)-488.3
kJ·mol-1
【解析】
(2)根据盖斯定律②×2+③×2-①得:2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l);ΔH=2ΔH2+2ΔH3-ΔH1=2×(-393.5
kJ·mol-1)+2×(-285.8
kJ·mol-1)+870.3
kJ·mol-1=-488.3
kJ·mol-1。1-3-1
盖斯定律
教学目标
知识与技能:
1.
理解并掌握盖斯定律;
2.
能正确运用盖斯定律解决具体问题;
3.
初步学会化学反应热的有关计算。
过程与方法:
通过运用盖斯定律求有关的反应热,进一步理解反应热的概念情感态度与价值观:
通过实例感受盖斯定律,并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要作用
教学重点:
盖斯定律的应用
教学难点:
盖斯定律的应用
教学过程:
【导入】在化学科研中,经常要测量化学反应所放出或吸收的热量,但是某些物质的反应热,由于种种原因不能直接测得,只能通过化学计算的方式间接获得。在生产中,对燃料的燃烧、反应条件的控制以及废热的利用,也需要反应热计算,为方便反应热计算,我们来学习盖斯定律。
【板书】
第三节
化学反应热计算
一、盖斯定律
【讲解】1840年,盖斯(G.H.Hess,俄国化学家)从大量的实验事实中总结出一条规律:化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。也就是说,化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的,这就是盖斯定律。
【投影】
【讲解】根据图示从山山的高度与上山途径无关及能量守衡定律来例证盖斯定律。
【学生活动】学生自学相关内容后讲解解
【板书】1、
盖斯定律:化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关。
【讲解】盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但利用盖斯定律不难间接计算求得。
【板书】2、盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义
【科学探究】对于反应:C(s)+
O2(g)=CO(g)因为C燃烧时不可能完全生成CO,总有一部分CO2生成,因此这个反应的ΔH无法直接测得,请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案反应的ΔH。
【师生共同分析】我们可以测得C与O2反应生成CO2以及CO与O2反应生成CO2的反应热:
C(s)+O2(g)
=CO2(g);ΔH=-393.5
kJ/mol
CO(g)+
O2(g)=CO2(g);ΔH=-283.0
kJ/mol
【投影】
【讲解】根据盖斯定律.可以很容易求算出C(s)+
O2(g)=CO(g)的ΔH。
因为ΔH1=ΔH2+ΔH3,所以ΔH2=ΔH1-ΔH3=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5
kJ/mol
即:C(s)+
O2(g)=CO(g)的ΔH=-110.5
kJ/mol
【投影】
【例题】例1、通过计算求的氢气的燃烧热:可以通过两种途径来完成
如上图表:
已知:H2(g)+O2(g)=H2O(g);△H1=-241.8kJ/mol
H2O(g)=H2O(l);△H2=-44.0kJ/mol
根据盖斯定律,则
△H=△H1+△H2=-241.8kJ/mol+(-44.0kJ/mol)=-285.8kJ/mol
【例题】例2、实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH,但可测出CH4燃烧反应的ΔH1,根据盖斯定律求ΔH4
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);ΔH1=-890.3kJ·mol-1
(1)
C(石墨)+O2(g)=CO2(g);ΔH2=-393·5kJ·mol-1
(2)
H2(g)+O2(g)=H2O(l);ΔH3=-285.8kJ·mol-1
(3)
C(石墨)+2H2(g)=CH4(g);ΔH4
(4)
【投影】
【讲解】利用盖斯定律时,可以通过已知反应经过简单的代数运算得到所求反应,以此来算得所求反应的热效应。也可以设计一个途径,使反应物经过一些中间步骤最后回复到产物:因为反应式(1),(2),(3)和(4)之间有以下关系:
(2)+(3)×2-(1)=(4)所以
ΔH4=ΔH2+2ΔH3-ΔH1=-393.5
kJ·mol-1+2(-285.8)
kJ·mol-1-(-890.3)
kJ·mol-1=-74.8kJ·mol-1
【小结】可间接计算求得某些无法直接测得的反应热,如
C
与O2
生成
CO
的△H。
【随堂练习】
已知下列热化学方程式:
①;△H=-25kJ/mol
②;△H=-47kJ/mol
③;△H=+19kJ/mol
写出FeO(s)与CO反应生成Fe(s)和的热化学方程式:____________________________.
板书设计:
第一章
化学反应与能量
第三节
化学反应热计算
一、盖斯定律
1、
盖斯定律:化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关。
2、盖斯定律的应用
教学回顾:
本课的设计采用了课前下发预习学案,学生预习本节内容,找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点难点疑点考点探究点以及学生学习过程中易忘易混点等,最好进行当堂检测,课后进行延伸拓展,以达到提高课堂效率的目的。1-3-1
盖斯定律
【学习目标】
1.理解并掌握盖斯定律;
2.能正确运用盖斯定律解决具体问题;
3.初步学会化学反应热的有关计算。
【学习重难点】
学习重点:盖斯定律的应用
学习重点:盖斯定律的应用
【自主预习】
知识回顾:
(1)已知石墨的燃烧热:△H=-393.5kJ/mol,写出石墨完全燃烧的热化学方程式
(2)已知CO的燃烧热:△H=-283.0kJ/mol,
写出CO完全燃烧的热化学方程式
思考:C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反应热测量非常困难,应该怎么求出?
阅读课本,回答下列问题:
什么是盖斯定律?
盖斯定律在科学研究中有什么重要意义?
认真思考教材以登山经验“山的高度与上山的途径无关”的道理,深刻理解盖斯定律。
盖斯定律如何应用,怎样计算反应热?试解决上题中的思考:求C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的△H=?
【预习检测】
1.已知:
H2(g)+1/2O2(g)
=
H2O
(g)
△H1=-241.8kJ/mol
H2O(g)
=
H2O
(l)
△H2=-44
kJ/mol
则:H2(g)+1/2O2(g)
=
H2O
(l)
△H=
2.已知胆矾溶于水时溶液温度降低,胆矾分解的热化学方程式为:
CuSO4 5H2O(s)
=
CuSO4(s)+5H2O(l)
△H=+Q1kJ/mol
室温下,若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q2kJ,则(
)
A.Q1>Q2
B.Q1=Q2
C.Q1D.无法确定
合作探究
探究活动:盖斯定律
1.盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热
。换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的
和
有关,而与反应的途径
。
思考:化学反应的反应热与反应途径有关吗?与什么有关?
归纳总结:反应物A变为生成物D,可以有两个途径:
①由A直接变成D,反应热为△H;
②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为△H1、△H2、△H3.
如下图所示:
则有△H=
2.应用:通过盖斯定律可以计算出一些不能直接测量的反应的反应热。
例:已知:①C(s)+O2(g)=
CO2(g)
△H1=-393.5kJ/mol
②CO(g)+1/2O2(g)=
CO2(g)
△H2=-283.0kJ/mol
求:C(s)+1/2O2(g)=
CO
(g)
的反应热△H3
【学以致用】
1.已知①
CO(g)
+
1/2
O2(g)
=
CO2(g)
ΔH1=
-283.0
kJ/mol
②
H2(g)
+
1/2
O2(g)
=
H2O(l)
ΔH2=
-285.8
kJ/mol
③C2H5OH(l)
+
3
O2(g)
=
2
CO2(g)
+
3H2O(l)
ΔH3=-1370
kJ/mol
试计算:
④2CO(g)+
4
H2(g)
=
H2O(l)+
C2H5OH
(l)
的ΔH
【巩固练习】
1.
已知:Zn(s)+
1/2
O2(g)=
ZnO(s)
△H1=
—351.1kJ/mol
Hg(l)+
1/2
O2(g)=
HgO(s)
△H2=
—90.7kJ/mol
则反应Zn(s)+HgO(s)=
ZnO(s)+Hg(l)的焓变是
(
)
A.—441.8
kJ/mol
B.—254.6
kJ/molC.—438.9
kJ/mol
D.—260.4
kJ/mol
2.
已知
①.2C(s)+
O2(g)
===2CO(g)△H=
-221.0
KJ·mol-1
,
②.2H2(g)
+O2(g)
==2H2O(g)△H=
-483.6KJ·mol-1
则制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)
==CO(g)
+H2(g)的△H为
(
)
A、+262.6KJ·mol-1
B、+131.3KJ·mol-1
C、-352.KJ·mol-1
D、-131.3KJ·mol-1
3.
已知:由金红石TiO2制取单质Ti,涉及到的步骤为:
TiO2TiCl4Ti
①
C(s)+O2(g)
=
CO2(g)
H=
-393.5kJ/mol
②
2CO(g)+O2(g)===
2CO2(g)
H=
-566kJ/mol;
③
TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(
g)
H=
+141kJ/mol
则
TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)
=TiCl4(s)+2CO(g)的H为:
(
)
A.
-313.5kJ/mol
B.
+313.5kJ/mol
C.
-80.0kJ/mol
D.
+80.0kJ/mol
4.
灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同分异构体。
已知:①.Sn
(s、白)+2HC1
(aq)
=
Sn2
C1(aq)
+
H2(g)
△H1
②.
Sn
(s、灰)+2HC1
(aq)
=
Sn2
C1(aq)
+
H2(g)
△H2
③.
Sn
(s、灰)
Sn
(s、白)
△H3=
+2.1
kJ/mol
下列说法正确的是
(
)
A
.
△H1>
△H2
B.
灰锡转化为白锡的反应是放热反应
C.
锡在常温下以灰锡状态存在
D.锡制品长期处于低于13.2℃的环境中会自然毁坏
8.把煤作为燃料可通过下列两种途径。
途径I:C(s)+O2(g)===CO2(g)(放热Ql
kJ)
途径Ⅱ先制水煤气:
C(s)
+
H2O(g)=====
CO(g)+
H2(g)(吸热Q2
kJ)
再燃烧水煤气:2CO(g)+O2(g)====2CO2(g)
;2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)(共放热Q3kJ)
试回答下列问题:
(1)途径I放出的热量
(填“>”、“=”、“<”)
途径Ⅱ放出的热量。
(2)Q1、Q2、Q3的数学关系式是
。
(3)由于制取水煤气的反应里,反应物所具有的总能量
(填“>”、“==”、“<”)生成物所具有的总能量,因此在化学反应里,反应物就需要
能量才能转化为生成物,因此其反应条件为
(4)简述煤通过途径II作为燃料的意义。
【总结与反思】
通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。
【参考答案】
【自主预习】略
【预习检测】
1.△H1+
△H2=-285.8kJ/mol
;2.A
【合作探究】
1.
相同
始态
终态
无关
2.
归纳总结:△H1+△H2+△H3
3.
例:解法一:虚拟路径法
△H1=△H2+△H3
△H3=△H1-△H2=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol
解法二:加减法
①-
②=
③
△H3=△H1-△H2=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol
【学以致用】1.①×2
+
②×4
-
③
=
④
ΔH=ΔH1×2
+ΔH2×4
-ΔH3
=-283.2×2
-285.8×4
+1370
=-339.2
kJ/mol
【巩固练习】
1. CD
2. D
3.A
4.C
5.
C1-2
燃烧热
能源
【学习目标】
理解燃烧热的概念
认识能源是人类生存和发展的重要基础
了解化学在解决能源危机中的重要作用
知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义
【学习重难点】
学习重点:燃烧热的概念及其相关计算
学习重点:燃烧热的概念
【自主预习】
反应热可分为
、
、
等。
时,
mol纯
物质完全燃烧生成
的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。单位为
。
能源包括
以及柴草等。化石燃料包括
。
新能源包括
。它们的特点是
。
【预习检测】
1.下列说法正确的是(
)
A.在101kPa时,1mol物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B.酸和碱发生中和反应生成1mol水,这时的反应热叫中和热
C.燃烧热或中和热是反应热的种类之一
D.在稀溶液中,1molCH3COOH和1mol
NaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ
2.
下列关于能源和作为能源的物质叙述错误的是(
)
A.
化石能源物质内部蕴涵着大量的能量
B.
绿色植物进行光合作用是,将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C.
物质的化学能可以在不同的条件下转为热能、电能为人类利用
D.
吸热反应没有利用价值
合作探究
探究活动:燃烧热与能源
[探究1]
1.
定义:_________________________________________________________________
2.
解释H2的燃烧热为285.8
kJ
/
mol所表示的含义:
3.你是如何理解燃烧热的定义的?
(1)条件:_________________________________
(2)可燃物的用量:______
(3)生成稳定的氧化物:如C完全燃烧应生成______,
H2燃烧生成_______,S生成______
(4)单位:___________
(5)书写燃烧热的热化学方程式时,以1mol可燃物为配平标准,其余可出现分数。
例:语言表述——CH4的燃烧热为890.3
kJ/mol
符号表示——△H=
-890.3
kJ/mol
例:语言表述——H2的燃烧热为285.8
kJ/mol
符号表示——△H=
-285.8
kJ/mol
【学以致用】
1.下列热化学方程式中,△H能正确表示物质的燃烧热的是(
)
A.CO(g)
+1/2O2(g)
==CO2(g)
△H=-283.0
kJ/mol
B.
C(s)
+1/2O2(g)
==CO(g)
△H=-110.5
kJ/mol
C.
H2(g)
+1/2O2(g)==H2O(g)
△H=-241.8
kJ/mol
D.2C8H18(l)
+25O2(g)==16CO2(g)+18H2O(l)
△H=-11036
kJ/mol
探究活动二:阅读教材指出研究物质燃烧热的意义
了解化学反应完成时产生热量的多少,以便更好地控制反应条件,充分利用能源。
[探究2]分析教材中表1-1,讨论应根据什么标准来选择燃料。试举例说明
[思考与交流]应根据什么标准来选择燃料?
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
2.
表中较理想的燃料是:_________________________等。
[探究3]燃烧热与中和热的区别与联系
相同点
燃烧热
中和热
能量变化
ΔH
不同点
反应物的量
可燃物
可能是1mol也可以是0.5mol(不限)
生成物的量
不限量
反应热的含义
1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同的物质燃烧热不同
酸碱中和生成
H2O时放出的热量,强酸强碱间的中和反应中和热大致相同,均约为
kJ/mol
【学以致用】有关燃烧热的计算
2.已知充分燃烧a
g乙炔(C2H2)气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量b
kJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是
A.
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-2b
kJ
/
mol
B.
C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)
ΔH=2b
kJ
/
mol
C.
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-4b
kJ
/
mol
D.
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=b
kJ
/
mol
3.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为:
C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l)
ΔH=-2
800
kJ/mol
葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算100
g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。
二、能源
阅读教材回答下列问题
1.指出能源的定义及分类。
____________________________________________________________________________________________________________________________________________
[指导学生阅读教材]我国能源状况
[讨论1]
分析教材中资料卡片并阅读教材讨论我国能源的现状如何?
1.
2.
3.
4.
[讨论2]
如何解决我国的能源危机问题?
1.
2.
3.
4.
2.新能源包括那些?有什么特点?
【巩固练习】
1.有人预言:H2是21世纪最理想的能源,其根据不正确的是
(
)
A.生产H2的原料来源广阔
B.在等质量的可燃气体中,H2燃烧时放出的热量多
C.H2易液化,携带方便
D.燃烧时无污染
2.能源与人类的生活和社会的发展密切相关,下列关于能源的开发和利用的说法不正确的是
(
)
A.用酒精代替汽油作汽车燃料
B.随着科技的发展,氢气将会成为主要能源
C.在农村提倡利用沼气作生活原料
D.人类利用的能量都是通过化学反应获得的
3.以下几个热化学方程式,哪个是表示碳或氢气燃烧热的(
)
A.
C(s)+O2(g)===CO(g)
ΔH=110.5
kJ/mol
B.
C(s)+O2(g)===CO2(g)
ΔH=-393.5
kJ/mol
C.
2H2(g)+O2(g)===2
H2O(l)
ΔH=-571.6
kJ/mol
D.
H2
(g)+O2
(g)===
H2O(g)
ΔH=-241.8
kJ/mol
D.焦炉气是一级能源
B.1∶1.7
C.2.3∶1
D.4.6∶1
4.关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向不正确的是
(
)
A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢成为二级能源
B.设法将太阳光聚集,产生高温,使水分解产生氢气
C.寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放能量
D.寻找特殊化学物质,用于开发廉价能源,以分解水制取氢气
5.
甲烷和氢气燃烧的热化学方程式分别如下:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1
,2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H2,
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3
常温下取体积为4:1的甲烷和氢气混合气体11.2L(标况),完全燃烧后恢复常温,放出热量为(
)
A.
0.4△H1+0.05△H3
B.
0.4△H1+0.05△H2
C.
0.4△H1+0.1△H3
D.
0.4△H1+0.2△H3
【总结与反思】
通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。
【参考答案】
【自主预习】略
【预习检测】
1.C
2.D
【合作探究】
探究活动一:
一、燃烧热
[探究1]在
25
℃、101
kPa时,lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。
[问题]
实验测得25 C,101kPa时1molH2完全燃烧生成液态水放出285.8
kJ的热量。
[讨论]
(1)
25
℃、101
kPa
(2)
lmol
(3)
CO2(g),
H2O(l),
(4)
kJ
/
mol
【学以致用】1.
A
探究活动二:
[探究2]
[提示]
可根据物质的燃烧热、燃料的储量、开采、储存的条件、价格、对生态环境的影响等综合考虑。
[探究3]
相同点
燃烧热
中和热
能量变化
放热反应
ΔH
ΔH<0
,
单位
kJ/mol
不同点
反应物的量
1mol可燃物
可能是1mol也可以是0.5mol(不限)
生成物的量
不限量
H2O
1mol
反应热的含义
1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同的物质燃烧热不同
酸碱中和生成1molH2O时放出的热量,强酸强碱间的中和反应中和热大致相同,均约为57.3kJ/mol
二、能源
阅读教材回答下列问题
1.能源就是能提供能量的自然资源,它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐及柴草等等。我国目前使用的主要能源是化石燃料。
[讨论1]
1.主要是化石燃料蕴藏量有限,而且不能再生,最终将枯竭。
2.能源利用率低,浪费严重。
3.能源储量丰富,我国的人均能源拥有量较低。
4.近年来能源的总消费量与人均消费量情况呈下降趋势,但是,仍然出现了能源危机问题。
[讨论2]
1.调整和优化能源结构。
2.加强科技投入,提高管理水平,科学的控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,提高能源的使用效率。
3.节约利用现有能源。
4.研究开发新能源。
2.太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能和生物质能等。特点:资源丰富,可以再生,没有污染或很少污染。
【学以致用】2.
C
3.
1555.6kJ/mol
【巩固练习】
C
2.
D
3.
B
4.
AC
5.
B1-3-2
反应热的计算
已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是285.8
kJ·mol-1、1411.0
kJ·mol-1和1366.8
kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为( )
A.-44.2
kJ·mol-1
B.44.2
kJ·mol-1
C.-330
kJ·mol-1
D.330
kJ·mol-1
【答案】A
【解析】本题考查ΔH有关计算。C2H4(g)+H2O(l)===C2H5OH(l),ΔH=∑E(反应物燃烧热)-∑E(生成物燃烧热)=-1411+0-(-1366.8)=-44.2(kJ·mol-1),A正确。注:H2O(l)燃烧热为0。故答案A。
2.已知H2(g)+Br2(l)===2HBr(g) ΔH=-72
kJ·mol-1,蒸发1
mol
Br2(l)需要吸收的能量为30
kJ,其他相关数据如下表:
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1
mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
436
a
369
则表中a为( )
A.404
B.260
C.230
D.200
【答案】D
【解析】本题考查共价键的键能与焓变的关系。
H2(g)+Br2(l)===2HBr(g) ΔH=-72
kJ·mol-1①
Br2(l)===Br2(g) ΔH=30
kJ·mol-1②
-②得H2(g)+Br2(g)===2HBr(g) ΔH=-102
kJ·mol-1
所以:a+436-369×2=-102,得a=200。故答案D。
3.一定条件下,用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染,已知:
①CH4(g)+4NO2(g)
=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH1=-574kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)
=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH2=-1160kJ·mol-1;下列选项正确的是(
)
A.CH4(g)+2NO2(g)
=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-867kJ·mol-1
B.CH4(g)+4NO2(g)
=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)
ΔH3>ΔH1
C.若用0.2mol
CH4还原NO2至N2,则反应中放出的热量一定为173.4kJ
D.若用标准状况下2.24L
CH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子为1.6mol
【答案】A
【解析】A、根据盖斯定律,由(①+②)÷2得:CH4(g)+2NO2(g)
=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=(ΔH1+ΔH2)÷2=-867kJ·mol-1;故A正确。B、在已知热化学方程中水的状态为气态,现给方程式中水为液体,由于水的液化会放热,所以放出的热量多,焓变小即ΔH3<ΔH1;故B错误。C、CH4与NO2反应生成H2O(g)时放出173.4kJ,若生成H2O(l),则放出的热量大于173.4kJ;故C错误。D、反应CH4+4NO2=N2+CO2+2H2O中1molCH4参加反应转移的电子数为8e ,0.1molCH4参加反应时转移的电子为0.8mol。故D错误。故答案A。
4.在298
K、100
kPa时,已知:
Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g)
ΔH1
2H2O(g)===2H2(g)+O2(g)
ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g)
ΔH3
则ΔH3与ΔH2和ΔH1之间的关系正确的是
A.ΔH3=2ΔH1-ΔH2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH3=2ΔH1+ΔH2
D.ΔH3=ΔH2-ΔH1
【答案】C
【解析】根据盖斯定律,将Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g)
的2倍与
2H2O(g)===2H2(g)+O2(g)
相加即可得到2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g),所以ΔH3=2ΔH1+ΔH2,故答案C。
5.炼铁的总反应为
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)+Q
kJ
,可能发生了以下过程:
①3Fe2O3(s)+CO(g)
→
2Fe3O4(s)+CO2(g)+Q1
kJ;
②Fe3O4(s)+CO(g)
→
3FeO(s)+CO2(g)+Q2
kJ;
③FeO(s)+CO(g)
→
Fe(s)+CO2(g)+Q3
kJ。
则Q与Q1、Q2、Q2的关系式正确的是(
)
A.Q=Q1+Q2+Q3
B.Q=Q1-Q2-Q3
C.Q=(Q1+2Q2+6Q3)/3
D.Q=(Q1+2Q2+6Q3)/2
【答案】C
【解析】由(①+2×②+6×③)/3可得总反应则Q=(Q1+2Q2+6Q3)/3,故C正确。故答案C。
6.已知:(1)Zn(s)
+
1/2O2(g)
=
ZnO(s)
ΔH
=
-350
kJ·mol-1
(2)2Ag(s)
+
1/2O2(g)
=
Ag2O(s)
ΔH
=
-25
kJ·mol-1
则Zn(s)
+
Ag2O(s)
=
ZnO(s)
+
2Ag(s)的ΔH等于(
)
A.-375
kJ·mol-1
B.-325
kJ·mol-1
C.+375
kJ·mol-1
D.+325
kJ·mol-1
【答案】B
【解析】根据盖斯定律将(1)-(2)得到所求热化学方程式,所以Zn(s)
+
Ag2O(s)
=
ZnO(s)
+
2Ag(s)的ΔH=(-350)kJ·mol-1-(-25)kJ·mol-1=-325
kJ·mol-1,答案选B。
7.
向足量H2SO4溶液中加入100mL
0.4
mol·L—1
Ba(OH)2溶液,放出的热量是5.12kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100mL
0.4
mol·L—1
HCl溶液时,放出的热量为2.2kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为(
)
A.Ba2+(aq)+SO42—(aq)=BaSO4(s)
△H=-2.92kJ·mol—1
B.Ba2+(aq)+SO42—(aq)=BaSO4(s)
△H=-0.72kJ·mol—1
C.Ba2+(aq)+SO42—(aq)=BaSO4(s)
△H=-73kJ·mol—1
D.Ba2+(aq)+SO42—(aq)=BaSO4(s)
△H=-18kJ·mol—1
【答案】D
【解析】100mL
0.4
mol·L—1
Ba(OH)2溶液中氢氧化钡的物质的量为0.04摩尔,其与硫酸反应包括生成0.04mol硫酸钡沉淀的反应,和生成0.08mol水的反应,100mL
0.4
mol·L—1
HCl的物质的量为0.04mol,与氢氧化钡反应生成0.04molH2O,根据盖斯定律分析,生成0.04molBaSO4沉淀放出的热量为5.12-2.2×2=0.72
kJ,所以当生成1mol
BaSO4沉淀时反应热为0.72/0.04=18
kJ·mol—1。故答案D。
8.用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化合物的污染。例如:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ/mol
下列说法中错误的是(
)
A.等物质的量的CH4在反应①、②中转移电子数相同
B.由反应①可推知:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l);△H>-574kJ/mol
C.4NO2(g)+2N2(g)=8NO(g);△H=+586kJ/mol
D.若用标准状况下4.48L
CH4把NO2还原为N2,整个过程中转移的电子总数为1.6NA
【答案】B
【解析】A.在反应中甲烷均是失去8个电子,所以等物质的量的CH4在反应①、②中转移电子数相同,A正确;B.由于液态水的能量低于气态水的能量,即生成液态水放热多,则由反应①可推知:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l);△H<-574kJ/mol,B错误;C.根据盖斯定律可知(②—①)即得到4NO2(g)+2N2(g)=8NO(g);△H=+586kJ/mol,C正确;D.标准状况下4.48L
CH4的物质的量是0.2mol,在反应中失去0.2mol×8=1.6mol电子,所以若用标准状况下4.48L
CH4把NO2还原为N2,整个过程中转移的电子总数为1.6
NA,D正确,答案选B。
9.已知:(1)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)
△H1
(2)C(s)+O2(g)=CO2(g)
△H2
(3)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
△H3
(4)2CO2(g)+4H2(g)=CH3COOH(l)+2H2O(l)
△H4
(5)2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)
△H5
下列关于上述反应的焓变的判断正确的是(
)
A.△H1>0,△H2<0
B.△H5=2△H2+△H3-△H1
C.△H3>0,△H5<0
D.△H4=△H1-2△H3
【答案】B
【解析】A.
燃烧反应都是放热反应,所以△H1<0,错误;B.
根据盖斯定律,2(2)+(3)-(1)即可得到(5)的热化学方程式,所以△H5=2△H2+△H3-△H1,正确;C.
氢气在氧气中燃烧是放热反应,所以△H3<0,错误;D.
若(1)-2(3)将得到(4)的逆反应的热化学方程式,所以△H4=-(△H1-2△H3),错误,答案选B。
10.已知:2H2(g)
+O2(g)
=2H2O(
l
)
kJ·mol-1
CH4(g)
+2O2(g)
=CO2(g)
+2H2O(
l
)
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
),若实验测得反应放热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
【答案】B
【解析】H2和CH4的混合气体共5mol,假设H2和CH4各有5mol,
那么两种气体的物质的量之比是755/2266=1:3。故答案B。
11.白磷与氧可发生如下反应:P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:
P—PakJ·mol—1、P—O
b
kJ·mol—1、P=O
c
kJ·mol—1、O=O
d
kJ·mol—1。根据下图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H,其中正确的是:
A.(4a+5d-4c-12b)kJ·mol—1
B.(4c+12b-4a-5d)kJ·mol—1
C.(4c+12b-6a-5d)kJ·mol—1
D.(6a+5d-4c-12b)kJ·mol—1
【答案】D
【解析】由图可知反应物中有6个P-P键,5个O=O键,4个P=O键,12个P-O键,△H=反应物的总键能-生成物的总键能=6a+5d-(4c+12b)=(6a+5d-4c-12b
)kJ·mol—1。故答案D。
12.己知:
①2H2(g)+O2(g)2H2O(g)△H1
②H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)△H2
③4H
Cl(g)+O2(g)2
Cl2(g)+2H2O(g)△H3
④N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H4
⑤2NH3(g)+3
Cl2(g)
N2(g)+6HCl(g)△H5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(
)
A.△H1>0,△H2>0
B.△H3>0,△H4>0
C.△H2=△H4+△H5
D.△H3=△H1-2△H2
【答案】D
【解析】A、2H2(g)+O2(g)2H2O(g)和H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)均为放热反应,△H1<0,△H2<0,错误;B、N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)为放热反应,△H4<0,错误;C、根据盖斯定律:(④+⑤)/3=②,则△H2=(△H4+△H5)/3,错误;D、根据盖斯定律:③=①—2×②,则△H3=△H1-2△H2,正确。故答案D。
13.(1)已知完全断裂1
mol氮气中的键需要吸收热量946kJ,完全断裂1
mol氢气中的键需要吸收热量436KJ,根据热化学方程式:
N2(g)
+
3H2(g)==
2NH3(g)
△H=-92.4
kJ·mol-1
则氨气中1molN—H键断裂时吸收热量是_______
kJ。
(2)0.2mol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433kJ热量,其热化学方程式为______________________________________;又已知:H2O(l)===H2O(g)
ΔH=+44
kJ·mol-1。则5.6
L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是__________kJ。
【答案】(1).391.1KJ
;(2)B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l)
ΔH=-2165kJ·mol-1;508.3KJ
【解析】1)1
mol氮气中的键需要吸收热量946kJ,完全断裂1
mol氢气中的键需要吸收热量436KJ,
根据热化学方程式:
N2(g)
+
3H2(g)==
2NH3(g)
△H=-92.4
kJ·mol-1,假设N-H键的键能为x,已知反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,则946KJ+3x436KJ-6x=-92.4kJ,解得x=391.1KJ;(2)0.2mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出433.0kJ的热量,则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出433.0×5=2165.0kJ的热量,热化学方程式中放热△H<0,所以△H=-2165.0kJ/mol,所以该反应的热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=-2165.0kJ/mol,已知①B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=-2165.0kJ/mol,②H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ/moL,由盖斯定律可知①+②×3得:B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(g)△H=-2033kJ/mol,5.6L乙硼烷的物质的量为0.25mol,故产生的热量为2033kJ/molx0.25mol=508.3kJ,答案为B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l)
ΔH=-2165kJ·mol-1;508.3KJ。
14.氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用,回答下列问题:
(1)氮元素原子的L层电子数为________;
(2)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l)
ΔH1=-19.5
kJ·mol-1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)
ΔH2=-534.2
kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式________________________;
(3)已知H2O(l)=H2O(g) ΔH3=+44
kJ·mol-1,则表示肼燃烧热的热化学方程式为________________________。
(4)肼—空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为________________________。
【答案】(1)5
(2)2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1
048.9
kJ·mol-1;
(3)N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)
ΔH=-622.2
kJ·mol-1
(4)N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑
【解析】(2)分析题给方程式,可知由2×②-①得到要求的热化学方程式,故ΔH=2ΔH2-ΔH1;(4)碱性电池中负极发生还原反应,也就是还原剂失电子的反应,结合电解质溶液为碱性条件,故写为:N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑。
15.2011年4月,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第八颗北斗导航卫星送入太空预定轨道。
(1)“长征三号甲”三子级使用的燃料是液氢和液氧,下面是298
K时,氢气(H2)、碳(C)燃烧的热化学方程式:
H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8
kJ/mol
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5
kJ/mol
等质量的氢气和碳燃烧时产生的热量的比是__________(保留1位小数)。
(2)已知:H2(g)===H2(l) ΔH=-0.92
kJ/mol
O2(g)===O2(l) ΔH=-6.84
kJ/mol
H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44.0
kJ/mol
请写出液氢和液氧反应生成气态水的热化学方程式:__________________________。
(3)如果此次“长征三号甲”三子级所携带的燃料为45吨,液氢、液氧恰好完全反应生成气态水,总共释放能量__________
kJ(保留3位有效数字)。
【答案】(1)4.4∶1
(2)H2(l)+1/2O2(l)===H2O(g) ΔH=-237.46
kJ/mol
(3)5.94×108
【解析】本题主要考查反应热的相关计算及盖斯定律的应用。(1)注意把质量先转化为物质的量再进行比较计算。(2)运用盖斯定律,变形并叠加各热化学方程式即可得到所求热化学方程式。(3)根据(2)中的反应热数据计算即可。1-3-2
反应热的计算
【学习目标】
掌握反应热计算的几种常见方法。
了解反应热计算的常见题型。
【学习重难点】
学习重点:反应热的计算
学习重点:盖斯定律的应用
【自主预习】
化学反应热的计算
根据
设计恰当的反应路径,再利用
和
来计算一些反应的反应热。
反应热计算的几种常见方法
自学课本例1,例2,例3,总结计算反应热有哪几种方法?
【预习检测】
1.已知下列反应的反应热为:
(1)
CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)
△H1=
-870.3KJ/mol
(2)C(s)+O2(g)=CO2(g)
△H2=
—393.5KJ/mol
(3)
H2(g)+1/2
O2(g)=H2O(l)
△H3=
—285.8KJ/mol
试计算下列反应的反应热:
2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)
合作探究
探究活动一:根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算
【例1】 由氢气和氧气反应生成4.5
g水蒸气放出60.45
kJ的热量,则反应:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)的ΔH为( )
A.-483.6
kJ·mol-1
B.-241.8
kJ·mol-1
C.-120.6
kJ·mol-1
D.+241.8
kJ·mol-1
【学以致用】
已知H2O(g)=H2O(l)
△H=Q1
kJ·mol-1
,C2H5OH(g)=C2H5OH(l)
△H=Q2
kJ·mol-1
C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)
△H
=Q3
kJ·mol-1
若使23g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量(/kJ)为(
)
A.
Q1
+Q2
+Q3
B.
0.5(Q1
+Q2
+Q3)
C.
0.5Q1
-1.5Q2
+0.5Q3
D.1.5
Q1
-0.5Q2
+0.5Q3
探究活动二:
利用燃烧热数据,求算燃烧反应中的其它物理量
【例2】 甲烷的燃烧热ΔH=-890.3
kJ·mol-1
,1
kg
CH4在25℃,101
kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为( )
A.-5.56×104
kJ·mol-1
B.5.56×104
kJ·mol-1
C.5.56×104
kJ
D.-5.56×104
kJ
【学以致用】
人体内葡萄糖的消耗可用下述化学方程式表示:
C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(1)
△H=-2800kJ·mol-1,
如果某人每天消耗12540kJ热量,他每天至少要摄入葡萄糖(
)
A.806g
B.
1000g
C.
1250g
D.1500
g
探究3
利用盖斯定律的计算
例3 已知下列热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g)
ΔH1=-26.7
kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)==
=2Fe3O4(s)+CO2(g)
ΔH2=-50.75
kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g)
ΔH3=-36.5
kJ·mol-1
则反应FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g)的焓变为( )
A.+7.28
kJ·mol-1
B.-7.28
kJ·mol-1
C.+43.68
kJ·mol-1
D.-43.68
kJ·mol-1
【学以致用】
3.
已知热化学方程式:Zn(g)
+O2(g)
=
ZnO(s)
△H
=
—351.1
kJ/mol
Hg(l)
+
O2(g)
=
HgO(s)
△H
=
—90.7
kJ/mol
由此可知Zn(s)
+
HgO(s)
=
ZnO(s)
+
Hg(l)
△H
=
—a
kJ/mol,其中a的值是(
)
A.441.8
B.254.8
C.438.9
D.260.4
【小结】反应热的计算:
例1.
利用热化学方程式求解------
归纳总结:各物质的n之比等于△H之比
例2.
利用燃烧热求解-------------归纳总结:Q=燃烧热×
n
例3.
运用盖斯定律求解-----------归纳总结:
1.写出目标方程式确定“过渡物质”
(要消去的物质)
2.
然后用消元法逐一消去“过渡物质”,导出“四则运算式”。
【巩固练习】
已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
△H=
-571.6
kJ/
mol
CO(g)+1/2
O2(g)=CO2(g)
△H=
-283.0
kJ/
mol
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ的热量,同时生成3.6g液态水,则原混合气体中的H2和CO的物质的量之比为
2.
下列热化学方程式能表示可燃物的燃烧热的是(
)
A、H2(g)+
Cl2(g)
===2HCl(g)
△H=
—184KJ·mol-1
B、CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g)
△H=
—802.3J·mol-1
C、CO(g)
+
1/2
O2(g) ===CO2(g)
△H2=
—293KJ·mol-1
D、2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)
△H=
—571.6KJ·mol-1
3.
在同温同压下,下列各组热化学方程式中Q2>Ql的是(
)
A.2H2(g)+O2(g)
=
2H2O(g)
△H=-Q1
;2H2(g)+O2(g)
=
2H2O(1)
△H=-Q2
B.S(g)+O2(g)
=
SO2(g)
△H=-Q1;S(s)+O2(g)
=
SO2(g)
△H=-Q2
C.C(s)+O2
(g)
=CO(g)
△H=-Q1
;C(s)+O2(g)
=
CO2(g)
△H=-Q2
D.H2(g)+Cl2(g)
=2HCl(g)
△H=-Q1
;H2(g)+Cl2(g)
=
HCl(g)
△H=-Q2
4.
已知A(g)+B(g)
=
C(g)
△H1;D(g)+B(g)
=
E(g)
△H2。
若A和D混合气体1mol完全与B反应,放热△H3,则A和D物质的量之比是(
)
A.(△H2-△H3):(△H1-△H3)
B.(△H3-△H2):(△H1-△H3)
C.(△H3-△H2):(△H3-△H1)
D.(△H1-△H3):(△H3-△H1)
5.
已知热化学方程式:
2H2O(l)==
2H2(g)+O2(g)
ΔH=+571.6kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)
ΔH=-483.6kJ·mol-1,
当1g液态水变为气态水时,对其热量变化的下列描述:①放出
②吸收
③2.44KJ
④4.88kJ
⑤88kJ
。其中正确的是(
)
A.②和⑤
B.
①和③
C.
②和④
D.
②和③
沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时,放出445kJ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);△H
=
+890kJ mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)=
CO2(g)+2H2O(l);△H
=
+890kJ mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)=
CO2(g)+2H2O(l);△H
=
-890kJ mol-1
D.CH4(g)+O2(g)=
CO2(g)+
H2O(l);△H
=-890kJ mol-1
7.
已知热化学方程式:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-485.5kJ·mol-1,
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-546.41kJ·mo
在标准状况下,将若干升氢气和氧气的混合气体点燃又恢复到标准状况下,气体的体积减少了67.2L,则此时放出的热量为(
)
A
.1638.2kJ
B
.1456.5kJ
C.485.5kJ
D
.546.4kJ
已知31g白磷变成31g红磷放出18.39kJ热量。下列两反应中:
P4(S、白磷)+5O2(g)=2P2O5(s)
△H1
,
4P(S、红磷)+5O2(g)=2P2O5
(s)
△H2
,
△H1和△H2大小关系为
(
)
A
△H1
>△H2
B
△H1=△H2
C
△H1<△H2
D无法确定
已知热化学方程式:
CH4(g)
+
2O2(g)=
CO2(g)
+
2H2O(l)
△H
=
—889.5kJ/mol
C2H6(g)
+
O2(g)
=
2CO2(g)
+
3H2O(l)
△H
=
—1558.35kJ/mol
C2H4(g)
+
3O2(g)
=
2CO2(g)
+
2H2O(l)
△H
=
—1409.6kJ/mol
C2H2(g)
+
O2(g)
=
2CO2(g)
+
H2O(l)
△H
=
—1298.35kJ/mol
C3H8(g)
+
5O2(g)
=
3CO2(g)
+
4H2O(l)
△H
=
—2217.8kJ/mol
现有1mol
上述气态烃的混合物经充分燃烧后,放出1518.8kJ得热量,则混合烃的组成可能是(
)
A.CH4
和
C2H2
B.C3H8
和C2H2
C.C2H6
和
C3H8
D.C2H6
和
CH4
【总结与反思】
通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。
【参考答案】
【自主预习】略
【预习检测】
1.△H
=
-—486.7kJ/mol
【合作探究】
1.根据热化学方程式进行物质和反应热之间的求算
例1.
A
解析:已知4.5
g水蒸气生成时放热60.45
kJ,要求方程式中生成2
mol
H2O(g)的ΔH,
比例关系:=
解得Q=483.6
kJ,故ΔH=-483.6
kJ·mol-1。
【学以致用】1.
D
2.利用燃烧热数据,求算燃烧反应中的其它物理量
例2.
C
解析:16
g
CH4燃烧放出890.3
kJ热量,1
kg
CH4燃烧放出的热量
为×1
000
g=55
643.75
kJ≈5.56×104
kJ。
【学以致用】2.
A
3.利用盖斯定律的计算
例3. A
解析:根据盖斯定律,首先考虑目标反应与三个已知反应的关系,三个反应中,FeO、CO、Fe、CO2是要保留的,而与这四种物质无关的Fe2O3、Fe3O4要通过方程式的叠加处理予以消去:因此将①×3-②-③×2得到:
6FeO(s)+6CO(g)=6Fe(s)+6CO2(g)
ΔH=+43.65
kJ·mol-1
化简:FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)
ΔH=+7.28
kJ·mol-1
【巩固练习】1.
1:1
2.C
3.AC
4.B
5.D
6.C
7.D
8..C
9.BD(共16张PPT)
第3节
化学反应热的计算
第1课时
——盖斯定律
第一章
化学反应与能量
学习目标
1.
理解并掌握盖斯定律;
2.
能正确运用盖斯定律解决具体问题;
3.
初步学会化学反应热的有关计算。
学习重点
盖斯定律的应用
学习难点
盖斯定律的应用
如何测出这个反应的反应热:
①
C(s)+1/2O2(g)==CO(g)
ΔH1=
(1)能直接测出吗?如何测?
(2)若不能直接测出,怎么办?
交流研讨
1、盖斯定律的含义
△H=△H1+△H2
不管化学反应是分一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。
化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
A
B
登山的高度与上山的途径无关,只与起点和终点的相对高度有关
能量的释放或吸收是以变化的物质为基础的,二者密不可分,但以物质为主。如果没有物质的变化,就不能引发能量的变化。
如何测出这个反应的反应热:
①
C(s)+1/2O2(g)==CO(g)
ΔH1=
(1)能直接测出吗?如何测?
(2)若不能直接测出,怎么办?
已知:
②CO(g)+1/2O2(g)==
CO2(g)
ΔH2=-283.0kJ/mol
③C(s)+O2(g)==CO2(g)
ΔH3=-393.5kJ/mol
交流研讨
C(s)+1/2O2(g)==CO(g)
△H1=?
CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)
△H2=-283.0
kJ/mol
C(s)+O2(g)==CO2(g)
△H3=-393.5
kJ/mol
+)
△H1
+
△H2
=
△H3
∴△H1
=
△H3
-
△H2
=
-393.5
kJ/mol
-(-283.0
kJ/mol)
=
-110.5
kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)
△H1=-241.8kJ/mol
H2O(g)==H2O(l)
△H2=-44kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)
△H=
△H=△H1+△H2=-285.8kJ/mol
①
②
③
①+②=③
学以致用
有些化学反应进行很慢或不易直接发生,有些反应的产物不纯,很难直接测得这些反应的反应热,可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。
2、盖斯定律的应用---求反应热
关键:目标方程式的“四则运算式”的导出。
方法:写出目标方程式确定“过渡物质”(要消去的物质)
然后用消元法逐一消去“过渡物质”,导出“四则运算式”。
B
ΔH3
A
C
ΔH1
ΔH2
ΔH3=ΔH1+ΔH2
ΔH1=ΔH3-ΔH2
例1:写出石墨变成金刚石的热化学方程式
(25℃,101kPa时)
解:查燃烧热表知:
①C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g)
△H1=-393.5kJ/mol
②C(金刚石,s)+O2(g)=CO2(g)
△H2=-395.0kJ/mol
所以,
①-
②得:
C(石墨,s)=C(金刚石,s)
△H=+1.5kJ/mol
解题策略:写出目标方程式确定“过渡物质”(要消去的物质)然后用消元法逐一消去“过渡物质”,导出“四则运算式”。
学以致用
例2:同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢,有时还很不完全,测定反应热很困难。已知:
①P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)△H1=-2983.2
kJ/mol
②P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)
△H2=
-738.5
kJ/mol
试写出白磷转化为红磷的热化学方程式
。
P4(s、白磷)=4
P(s、红磷)
△=-29.2kJ/mol
①-4×②:
解题策略:写出目标方程式确定“过渡物质”(要消去的物质)然后用消元法逐一消去“过渡物质”,导出“四则运算式”。
学以致用
例3:已知下列各反应的焓变
①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)
△H
=
-1206.8
kJ/mol
②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s)
△H
=
-635.1
kJ/mol
③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)
△H
=
-393.5
kJ/mol
试求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓变
△H=178.2
kJ/mol
④=②+③-①
解题策略:写出目标方程式确定“过渡物质”(要消去的物质)然后用消元法逐一消去“过渡物质”,导出“四则运算式”。
学以致用
例4:已知
①
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)
ΔH1=
-283.0
kJ/mol
②
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)
ΔH2=
-285.8
kJ/mol
③C2H5OH(l)+
3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH3=-1370
kJ/mol
试计算④2CO(g)+4H2(g)=H2O(l)+C2H5OH(l)的ΔH
【解】:①×2
+
②×4
-
③
=
④
所以,ΔH=ΔH1×2
+ΔH2×4
-ΔH3
=-283.2×2
-285.8×4
+1370
=-339.2
kJ/m
解题策略:写出目标方程式确定“过渡物质”(要消去的物质)然后用消元法逐一消去“过渡物质”,导出“四则运算式”。
学以致用
1.盖斯定律
不管化学反应是分一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
2、盖斯定律的应用
关键:目标方程式的“四则运算式”的导出。
方法:写出目标方程式确定“过渡物质”(要消去的物质)
然后用消元法逐一消去“过渡物质”,导出“四则运算式”。
归纳总结
1/2H2SO4(浓)+NaOH(aq)=
1/2Na2SO4(aq)+H2O(l);
△H1
=
–
Q1
kJ/mol
HAc(aq)+NaOH(aq)=
NaAc(aq)+H2O(l);
△H2
=
–
Q2
kJ/mol
HCl(aq)+NaOH(aq)=
NaCl(aq)+H2O(l);
△H3
=
–
Q3
kJ/mol
则Q1、Q2、Q3;
△H1
、
△H2
、△H3之间的关系为
,
。
巩固练习
一个人追求的目标越高,他的才力就发展的越快,对人类就越有贡献。
——高尔基(共25张PPT)
燃烧过程中放出的热量怎样计算?
第2节
燃烧热
能源
第一章
化学反应与能量
学习目标
1.
了解燃烧热的概念,并能进行简单的计算。
2.
知道化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。
学习重点
燃烧热的概念及相关计算。
学习难点
燃烧热的概
一、燃烧热:
注意点2:
2C8H18(l)+
25O2(g)=16CO2+18H2O(l)
△H=-11036KJ/mol
思考:C8H18的燃烧热为多少
在25℃、101KPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量叫该物质的燃烧热。
△H=-5518KJ/mol
注意点1:
C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g)
1、定义:
研究的条件
燃烧物的量
反应程度
反应程度
单位一般用kJ/mol
2、表示的意义:
如:CH4的燃烧热为890.3KJ/mol,
含义:
在101KPa时,
1molCH4完全燃烧时,放出
890.3KJ的热量。
3、燃烧热的热化学方程式的书写:
应以1mol物质的标准来配平其余物质的化学
计量数(常出现分数)
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)
ΔH=-285.8
kJ/mol
2H2(
g
)
+
O2
(
g)
=
2H2O
(
l
)
ΔH=-571.6
kJ/mol
H2(
g
)
+1/2
O2
(
g)
=
H2O
(
g
)
ΔH=-241.8
kJ/mol
求氢气的燃烧热。
1、已知:
2、石墨与金刚石的燃烧热是否相同,为什么?
请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式。
答:ΔH=-285.8
kJ/mol
不相同,因为石墨与金刚石的晶体结构不同,共具有的能量也不相同
C(石墨s)+
O2(g)=
CO2(g)
ΔH=
-393.5
kl/mol
C(金刚石s)+
O2(g)=
CO2(g)
ΔH=
-395.0
kl/mol
说明金刚石具有的总能量高,不稳定
学以致用
3、0.3mol的气态高能燃料乙炔(C2H2)
在氧气中完全燃烧,生成气态CO2和液态
水,放出389.88kJ热量,其热化学方程式
为
;
其燃烧热为
。
表示燃烧热的热化学方程式为_________
___________________________________。
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)
△H=-2599.2kJ/mol
1299.6kJ/mol
C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)
△H=-1299.6kJ/mol
学以致用
根据你对燃烧热的理解,参照课本表1-1数据,任意写出三到四种物质燃烧反应的热化学方程式。
名称
化学式
ΔH/kJ/mol
名称
化学式
ΔH/kJ/mol
石墨
C(s)
-393.5
乙烷
C2H6(g)
-1559.8
金刚石
C(s)
-395.0
乙烯
C2H4(g)
-1411.0
氢气
H2(g)
-285.8
乙炔
C2H2(g)
-1299.6
一氧化碳
CO(g)
-283.0
乙醇
C2H5OH(l)
-1366.8
甲烷
CH4(g)
-890.31
丙烷
C3H8(g)
-2219.9
甲醇
CH3OH(l)
-726.51
苯
C6H6(l)
-3267.5
4、可燃物完全燃烧时放出的热量
Q放=n(可燃物)
×△H
5、燃烧热的计算及应用
[例题1]在101kPa时,1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890.3
kJ的热量,CH4的燃烧热为多少?1000
L
CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?
解:(1)根据题意,在101
kPa时,1
molCH4完全燃烧的热化学方程式为:
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)
ΔH
=-890.3
kJ/mol
即CH4的燃烧热为890.3
kJ/mol。
1mol
CH4完全燃烧放出890.3kJ的热量,44.6
molCH4完全燃烧
放出的热量为:
44.6
mol×890.3kJ/mol=3.97×104kJ
[例题1]在101kPa时,1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890.3
kJ的热量,CH4的燃烧热为多少?1000
LCH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?
(2)1000LCH4(标准状况)的物质的量为:
解:
【例题2】葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为:
C6H12O6(s)+6O2(g)==
6CO2(g)+6H2O(l)
ΔH
=-2
800
kJ/mol
葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算100
g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。
解析:根据题意,葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol
100g葡萄糖的物质的量为:n(C6H12O6)==0.556mol
1molC6H12O6完全燃烧放出2800
kJ的热量,0.556
molC6H12O6完全燃烧放出的热量为:
0.556mol×2800
kJ/mol=1557kJ
答案:100g葡萄糖在人体中完全氧化时产生1557
kJ的热量。
燃烧热、中和热、溶解热等都属于特殊条件下的反应热。
归纳总结
若2.6g乙炔(C2H2,气态)完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放热130kJ。则乙炔燃烧的热化学方程式为
C2H2(g)+
O2(g)=
2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1300
kJ/mol
2C2H2(g)+5O2(g)=
4CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-2600
kJ/mol
5
2
学以致用
应根据什么标准来选择燃料?举例说明。
提示:可从物质的燃烧热、燃料的储量、
开采、运输、储存的条件、价格、对生态
环境的影响等各方面综合考虑。
思考与交流
二、能源
阅读教材,小组内展开讨论,弄清楚以下问题
什么是能源?
可从能源的储量、在世界所占地位、
能源总消费与人均消费情况等方面
讨论
我国目前的能源状况如何?
解决能源危机有哪些办法
能
源
①化石燃料——煤、石油、天然气
②阳光、风力、流水、潮汐、地热…
③柴草
二、能源
1、能源
能提供能量的资源
定义:
分类
地位:
是国民经济和社会发展的重要物质基础
2、我国目前的能源状况
(1)主要能源是化石燃料
(2)化石燃料的特点
蕴藏量有限
不能再生
污染严重
最终将会枯竭
(3)能源利用率低
3、解决能源危机的方法
(1)科学地控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,提高能源的使用效率是节约能源的重要措施。
(2)寻找新能源,现正在探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。它们资源丰富,可以再生,没有污染或很少污染,是未来的主要能源。
1.下列燃料中,不属于化石燃料的是(
)
A.煤
B.石油
C.天然气
D.水煤气
2.酸雨危害可包括(
)
①对人体的直接危害,引起肺部疾病而使人致死,②引起河流,湖泊的水体酸化,严重影响水生动杆物的生长,③破坏土壤,植被,森林
④腐蚀金属,油漆,皮革,纺织品及建筑材料等,⑤渗入地下,可能引起地下水酸化.
A.①③⑤
B.①②③④
C.①③④⑤
D.①②③④⑤
D
C
学以致用
1.
写出下列反应的热化学方程式(常温常压条件)
1)
1molN2与适量O2反应生成NO2,吸收68kJ的热量
2)
1molCu与适量O2反应生成CuO(s),放出157kJ热量;
N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)
△H=+68
kJ/mol
2Cu(s)+
O2(g)==
2CuO(s)
△H=-314
kJ/mol
2
1
Cu
(
s
)
+
O
2
(
g
)
==
CuO
(
s
)
△
H
=
-
157
kJ/mo
l
巩固练习
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)
△H=-4b
kJ/mol
B.
C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)
△H=+2b
kJ/mol
C.
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)
△H=-2b
kJ/mol
D.
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)
△H=+b
kJ/mol
2.
已知充分燃烧a
g
乙炔(C2H2)
气体时生成
1
mol二氧
化碳气体和液态水,并放出热量b
kJ,则乙炔燃烧的
热化学方程式正确的是(
)
A
巩固练习
3.
根据下面事实,写出热化学方程式。
实验测得在25℃、101kPa时,1molCH4完全燃烧放出890.31kJ的热量。
CH4(g)+2O2
(g)
=CO2
(g)
+2H2O
(l)
ΔH=
-
890.31kJ/mol
巩固练习1-2
燃烧热
能源
1.下列关于燃烧热的说法中正确的是( )
【答案】D
【解析】A.燃烧的物质不同,燃烧热不同,A错误;B.燃烧热与物质的状态有关,B错误;C.燃烧热指的是1mol的物质燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,C错误;D.单位是kJ/mol,D正确。故答案D。
2.“能源分类相关图”如图所示,四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是( )
A.煤炭、石油、潮汐能
B.水能、生物质能、天然气
C.太阳能、风能、沼气
D.地热能、海洋能、核能
【答案】C
【解析】太阳能、风能、沼气这三种能源既是新能源,可再生能源,又是来自太阳的能源。故答案C。
3.已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=-566
kJ/mol;
Na2O2(s)+CO2(g)===Na2CO3(s)+O2(g)
ΔH=-226
kJ/mol。
根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是( )
A.CO的燃烧热为283
kJ
B.上图可表示出CO生成CO2的反应过程和能量关系
C.2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g)
ΔH>-452
kJ/mol
D.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509
kJ热量时,电子转移数为6.02×1023
【答案】C
【解析】A.燃烧热的单位是kJ/mol,A错误;B.2molCO与1molO2反应,生成2molCO2,因此上图不能表示CO生成CO2的反应过程,B错误;C.
CO2(s)===CO2(g)
ΔH>0,因此,2Na2O2(s)+2CO2(s)===2Na2CO3(s)+O2(g)
ΔH>-452
kJ/mol,C正确;D.
CO(g)与Na2O2(s)反应放出509
kJ热量时,电子转移数为2NA,D错误。故答案C。
4.甲醇属可再生能源,可代替汽油作为汽车的燃料,下列能正确表示甲醇燃烧热的热化学方程式为( )
A.CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=+763.3
kJ/mol
B.CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-763.3
kJ/mol
C.CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-675.3
kJ/mol
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-1526.6
kJ/mol
【答案】B
【解析】据燃烧热的定义,书写表示燃烧热的热化学方程式时要以1
mol可燃物为标准,其他物质的计量数可用分数,且生成物为稳定氧化物。故答案B。
5.“发电地板”是通过行人踩踏地板来产生电能,为路灯供电。下列有关能量转换的说法中,错误的是( )
A.上述发电地板能将机械能转化为电能
B.煤燃烧能将化学能转化为热能
C.植物通过光合作用能将太阳能转化为化学能
D.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
【答案】D
【解析】葡萄糖被氧化释放出热量,是化学能转化为热能,D错误。故答案D。
6.下列说法正确的是( )
A.在101
kPa时,1
mol纯物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热
B.酸和碱发生中和反应生成1
mol水,这时的反应热叫中和热
C.燃烧热或中和热是反应热的种类之一
D.在稀溶液中,1
mol
CH3COOH和1
mol
NaOH完全中和时放出的热量为57.3
kJ
【答案】C
【解析】燃烧热应生成稳定的氧化物,A错;中和热应是稀酸和稀碱发生中和反应生成1
mol
H2O的反应热,此时的酸或碱应是强电解质。故答案C。
7.下列表述中正确的是( )
A.现在人们使用的能源正向多元化发展,许多新能源不断被开发利用,其中氢能和太阳能均属于清洁
能源
B.已知反应CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802.3
kJ/mol,说明甲烷的燃烧热为802.3
kJ/mol
C.反应热的大小与反应物和生成物的键能无关
D.1
mol
NaOH分别和1
mol
CH3COOH、1
mol
HNO3反应,放出的热量相等
【答案】A
【解析】1
mol甲烷完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出的热量才是燃烧热,B错误;反应热ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,C错误;醋酸是弱酸,电离时要吸收热量,故NaOH与CH3COOH反应时放出的热量少,D错误。故答案A。
8.下列性质中,能说明乙醇适宜做燃料的是( )
①燃烧时发生氧化反应 ②充分燃烧的产物不污染环境
③乙醇是一种再生能源 ④燃烧时放出大量的热
A.①②③
B.①②④
C.①③④
D.②③④
【答案】D
【解析】有机物燃烧时都能发生氧化还原反应,这不是乙醇作为燃料的优点。故答案D。
9.下列热化学方程式中ΔH能表示物质燃烧热的是(假设数值均正确)( )
A.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=-566
kJ·mol-1
B.P(s)+O2(g)===P2O5(g)
ΔH=-777.5
kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-571.6
kJ·mol-1
D.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)
ΔH=-184.6
kJ·mol-1
【答案】D
【解析】燃烧热对应的可燃物是1
mol,所以A和C均错;25℃、101
kPa下P2O5为固态,B错。故答案D。
10.已知,乙炔和乙烯燃烧的热化学方程是
2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-2600
kJ/mol
C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-1411
kJ/mol
又已知,氧炔焰的温度比乙烯火焰温度高。据此,下列叙述错误的是( )
A.每摩尔烃完全燃烧时,放热多的,火焰温度也高
B.烃完全燃烧时,火焰温度高低不仅仅决定于燃烧的反应热大小
C.相同条件下,等体积乙炔和乙烯完全燃烧时,乙炔放的热稍小,耗氧少,生成物的物质的量也少
D.每摩尔乙烯完全燃烧,生成气态产物时,放热小于1411
kJ
【答案】A
【解析】化学反应中能量变化通常或主要以热能的形式表现出来,但绝不是唯一的形式,化学反应发生的时候常伴有发光等现象,故放热多的火焰温度不一定高。故答案A。
11.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燃烧的热化学方程式是________________,表示C不完全燃烧的热化学方程式是____________________。表示H2、C的燃烧热的热化学方程式分别是________、________。
H2的燃烧热ΔH为______________________________________
__________________________________;
C的燃烧热为__________________________。
(2)燃烧1
g
H2生成液态水,放出的热量为________。
(3)已知CO的燃烧热为283.0
kJ·mol-1,现有CO、H2和CO2组成的混合气体116.8
L(标准状况),完全燃烧后放出总能量为867.9
kJ,且生成18
g液态水,则混合气体中H2为__________L,CO在混合气体中的体积分数约为________(精确至小数点后2位)。
【答案】(1)①② ③ ① ④ -285.8
kJ·mol-1
393.5
kJ·mol-1
(2)142.9
kJ
(3)22.4 0.39
【解析】(2)热量Q=n·|ΔH|=×285.8
kJ/mol
=142.9
kJ。
(3)m
(H2O)=18
g→n(H2O)=1
mol→n(H2)=1
mol→V(H2)=22.4
L
n(CO)=mol←Q(CO)=582.1
kJ←Q(H2)=285.8
kJ
V(CO)=mol×22.4
L/mol
所以CO的体积分数=≈0.39。
12.
城市使用的燃料,现大多用煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气,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:________________________________。
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=-2219.9
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=-283.0
kJ·mol-1
试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧,产生的热量比值约为________。
(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6
kJ·mol-1
试比较同质量的氢气和丙烷燃烧,产生的热量比值约为________。
(4)氢气是未来的能源,除产生的热量大之外,还具有的优点是________。
【答案】(1)C+H2O(g)CO+H2
(2)39∶5
(3)14∶5
(4)来源丰富,产物无污染等
【解析】(1)由题意“它由煤炭与水(蒸气)反应制得,故又称水煤气”知,煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气,反应方程式为C+H2O(g)CO+H2。(2)同物质的量的C3H8和CO燃烧,产生的热量比值为=39∶5。
13.能源可以划分为一级能源和二级能源,自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源;需依靠其他形式间接制取的能源称为二级能源。例如自然界中的煤即为一级能源,而H2是一种高效而没有污染的二级能源,它可以由自然界中大量存在的水来制取:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6
kJ/mol,根据以上叙述回答:
(1)下列叙述中正确的是________。
a.电能是二级能源
b.水能是二级能源
c.天然气是一级能源
d.水煤气是一级能源
(2)请你再列举一些一级能源和二级能源
一级能源:____________________;
二级能源:____________________。
(3)我国是世界上少数以煤为主要燃料的国家,下列关于煤作燃料的论点不正确的是________(填字母)。
a.煤是重要的化工原料,把煤作燃料简单燃烧掉太可惜,应该综合利用
b.煤是发热很高的固体燃料,我国煤炭资源相对集中,开采成本低,用煤作燃料实惠
c.煤燃烧时产生大量二氧化硫和烟尘,对环境污染严重
d.通过洁净煤技术,如煤的气化和液化,以及烟气脱硫,不仅减轻了燃煤污染,还能提高煤燃烧的热利用率
(4)关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向正确的是________。
a.组成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢成为二级能源
b.设法将太阳光聚焦,产生高温,使水分解产生氢气
c.寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放能量
d.寻找特殊催化剂,用于开发廉价能源,以分解水制取氢气
【答案】(1)ac
(2)煤、石油、风能等 氢能、核能等
(3)b (4)bd
【解析】(1)直接获得的为一级能源,例如水、天然气、煤、石油等,需要其他形式间接制取的为二级能源,例如电能、氢能、水煤气等能源。(3)应该充分利用煤,不应过多地把煤作燃料。(4)利用氢,关键是廉价地获得H2。H2O的分解是吸热反应,不可能释放能量。1-2
燃烧热
能源
教学目标
知识与技能:
了解燃烧热的概念,并能进行简单的计算。
知道化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。
了解资源、能源、环保是当今社会的重要热点问题。
过程与方法:
通过学习及查阅资料了解研究燃烧热的实际意义。
通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。
情感态度与价值观:
发展学习化学的兴趣,乐于探究物质变化的奥秘,体验科学探究的艰辛与喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。
有参与化学科技活动的热情,有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学有关的社会问题和生活问题做出合理的判断。
教学重点:
燃烧热的概念及相关计算。
教学难点:
燃烧热的概念
教学过程:
【引言】复习热化学方程式的意义,书写热化学方程式的注意事项,引入新课,我们知道物质的燃烧可以放出大量的热,那么不同的物质燃烧放出的热量是否相等呢?下面我们来学习燃烧热。
【板书】第二节
燃烧热
能源
一、燃烧热
【讲述】反应热种类:燃烧热、中和热、溶解热等
【板书】1.定义:在
101
kPa时,lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。
【学生讨论、归纳概念要点】
(1)在101
kPa时,生成稳定的氧化物。
如C完全燃烧应生成CO2(g),而生成CO(g)属于不完全燃烧。又如H2燃烧生成液态
H2O,而不是气态水
蒸气。
(2)燃烧热通常是由实验测得的。
(3)可燃物以lmol作为标准进行测量。
(4)计算燃烧热时,热化学方程式常以分数表示。
例:H2(g)十O2
(g)=H2O(l);△H=-285.8kJ/mol
【板书】2.研究物质燃烧热的意义
了解化学反应完成时产生热量的多少,以便更好地控制反应条件,充分利用能源。
【投影】
【思考与交流】应根据什么标准来选择燃料?
【汇报】1、根据物质的燃烧热、燃料的储量、开采、储存的条件、价格、对生态环境的影响等综合考虑。
2、表中较理想的燃料是:氢气、甲烷、甲醇等。
【板书】3.有关燃烧热的计算
【投影】例:10
g硫磺在
O2中完全燃烧生成气态地,放出的热量能使
500
g
H2O温度由18℃升至62.4℃,则硫磺的燃烧热为
,热化学方程式为
。
【分析讨论】
10
g硫磺燃烧共放出热量为:
Q
=
m·C(t2-t2)=500
g
×
4.18
×
10-3kJ/(g·C)(62.4-18)C
=
92.8
kJ,则lmol(32g)硫磺燃烧放热为
=-297
kJ/mol,硫磺的燃烧热为297
kJ/mol,热化学方程式为:S(s)
+
O2(g)
=
SO2(g);
△H=-297
kJ/mol
【板书】二、能源
【指导学生阅读教材】我国能源状况
【回答】能源就是____________,它包括____________。
【讨论】有人说我国已探明的煤和石油储量已足以使用好几百年,我们根本不必要节约能源?(发表自己的见解)
【讲述】
权威部门的最新测算显示,我国能源利用率为33%,与世界先进水平相差10个百分点。我国能源的利用率却很低,矿产资源利用率为40%一50%。例如,1994年我国1000美元GDP耗煤2.401t标吨,是日本的13.7倍,德、意、法的8.7倍,美国的4.6倍,印度的1.9倍,世界平均水平的4.71倍。如此巨大的资源、能源消耗,不仅造成了极大的浪费,而且也成为环境污染的主要来源。
【讨论】
新能源的要求与探索(让学生讨论、想像,激发使命感和求知欲)
【汇报】1、要求:产生能量高、经济、污染少。
新能源有:太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。
调整和优化能源结构,降低燃煤在能源结构中的比率,节约油气资源,加强科技投入,加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和等。这些新能源的特点是资源丰富,且有些可以再生,为再生性能源,对环境没有污染或污染少。
【板书】1、新能源:太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。
【讲述】在现有的能源即将出现危机之时,人们很自然地把目光转向那些储量更丰富、更清洁、可以再生的新能源,并惊奇地发现,这些新能源大多数与我们日常生活一直息息相关。人们在不知不觉地使用着它们,只不过今后我们将采取新的方式利用它们。
【板书】2、新能源介绍:
【副板书】太阳能
【讲解】其实在各种类型的新能源中,并不是都像核能一样让人感到很神秘,其实大多数新能源离我们很近,比如太阳能。大家想一想,太阳能的最大优点是什么?
【学生活动】
思考并回答问题。
太阳是一颗不断发光发热的恒星,其能源可以说是取之不尽用之不竭的。请看这样一个数字,地表每秒钟接受的太阳能相当于燃烧550万吨煤炭时的能量,是太阳给与了地球上生命活动所需的能量,形成了自然界中复杂的阴晴雨雪等天气现象,塑造了不同地区的地表景观……请大家联系自己的生活实际想一想,我们日常是怎样利用太阳能的?
【学生活动】
思考并回答问题。
利用太阳能的另外一个优点是对环境无污染,但我们也应该看到太阳能在利用时的不足之处,即非常分散,必须制造出一些装置来收集太阳能。
【投影】
【副板书】氢能
【讲述】氢能是一种理想的、极有前途的二次能源。氢能有许多优点:氢的原料是水,资源不受限制;氢燃烧时反应速率快,高发热值大;更突出的优点是氢燃烧的产物是水,不会污染环境,是最干净的燃料。另外,氢能的应用范围广,适应性强。
液态氢已被用作人造卫星和宇宙飞船中的能源。1980年我国研制成功了第一辆氢能汽车。1985年原苏联也利用Ti、Fe、V合金氢化物进行了用氢气和汽油作为混合燃料的汽车的试验,若在汽油中加入质量分数约为4%的氢气,则可节油40%,废气中的CO也可减少90%。预计不久的将来,氢能不仅可以广泛地作为汽车、飞机、轮船、火车等的动力,而且可以成为工业和生活中的重要能源。
【副板书】地热能
【投影】
【讲述】地热能约为全球煤热能的1.7亿倍。地热资源有两种:一种是地下蒸汽或地热水(温泉);另一种是地下干热岩体的热能。利用地热能发电,在工业上可用于加热、干燥、制冷与冷藏、脱水加工、淡化海水和提取化学元素等;在医疗卫生方面,温泉水可以医治皮肤和关节等的疾病,许多国家都有供沐浴医疗用的温泉。
【副板书】
风能
【讲解】同太阳能相似,风能也早已被人们熟悉和利用,现代随着新能源时代的到来,变得越来越具有魅力。有哪位同学知道,人们是如何利用风能的?
【学生活动】
讨论并回答问题。
早期人们只是简单地把风能通过一定的装置转换成机械能,如风帆助航。近代人们则将风能应用到了发电、供暖、通讯、灌溉、制冷以及海水淡化等领域,例如丹麦约有600个中心通讯站用风机供电,这样既可节煤、油、气,又可以清洁环境;美国、日本等国正在积极研制风帆货船,以使古老的帆船获得新生。今后大家一定要注意了,再提到风车可能就不再只是荷兰的专利了。
【教师提问】
关于风能利用的问题,它也受到一定条件的限制,大家知道是什么吗?
【学生活动】
思考并回答问题。
【教师小结】
利用风能应选择在经常刮风的地区。
【投影】
【小结】略
【当堂检测】
1.下列关于反应热的表述正确的是
A.当△H<0时,表示该反应为吸热反应
B.由C(s)+0.5O2(g)
=
CO(g)的反应热为110.5kJ·mol—1,可知碳的燃烧热为110.5
kJ·mol—1
C.反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关
D.l
molNaOH分别和l
molCH3COOH、1molHNO3反应放出的热量:CH3COOH<HNO3
2.已知下列两个热化学方程式;
H2(g)+O2(g)===H2O(1);
△H=-285.kJ/mol
C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(1);
△H=-2220.0kJ/mol
(1)实验测得H2和C 3H8的混合气体共5mol,完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是
。
(2)已知:H2O(1)=H2O(g);△H=+44.0kJ/mol,写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式。
3.把煤作为燃料可以通过下列两种途径:
途径I:
途径II:先制水煤气:
再燃烧水煤气:
试回答下列问题:
(1)判断两种途径放热:途径I放出的热量______________(填“大于”、“等于”、“小于”)途径II放出的热量。
(2)的数学关系式是______________。
(3)由于制取水煤气反应里,反应物所具有的总能量______________生成物所具有的总能量,那么在化学反应时,反应物应需要______________能量才能转化为生成物,因此其反应条件为______________
(4)简述煤通过途径II作为燃料的意义。
板书设计:
第一章
化学反应与能量
第二节
燃烧热
能源
一、燃烧热
1.定义:在
101
kPa时,lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。
研究物质燃烧热的意义:了解化学反应完成时产生热量的多少,以便更好地控制反应条件,充分利
用能源。
3.有关燃烧热的计算
二、能源
1.
新能源:太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。
2.
新能源介绍:
教学回顾:
本节课通过燃烧热的定义以及实际应用,为学生展示了燃烧热在我们生活中的价值。为了帮助学生掌握燃烧热的计算,应多展示例题帮助学生理解概念。并且通过本节课的学生,让学生认识各种能源,并学会选用合适的能源。(共18张PPT)
第3节
化学反应热的计算
第2课时
——反应热的计算
第一章
化学反应与能量
学习目标
1.
掌握反应热计算的几种常见方法。
2.
了解反应热计算的常见题型。
学习重点
反应热的计算
学习难点
盖斯定律的应用
二、热化学方程式
什么是热化学方程式?
表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式,叫做热化学方程式。
阅读思考
题型一:
已知一定量的物质参加反应放出的热量,计算反应热,写出其热化学反应方程式。
【例1】将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ热量,该反应的热化学方程式为_____________。
又已知:H2O(g)=H2O(l);△H2=-44.0kJ/mol,则11.2L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________kJ。
交流研讨
题型二:
利用盖斯定律求反应热
【例2】科学家盖斯曾提出:“不管化学过程是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的。”利用盖斯定律可测某些特别反应的热效应。
则白磷转化为红磷的热化学方程式_____________。相同的状况下,能量较低的是_________;白磷的稳定性比红磷___________(填“高”或“低”)。
交流研讨
题型三:根据一定量的物质参加反应放出的热量(或根据已知的热化学方程式),进行有关反应热的计算或比较大小。
【例3】已知下列两个热化学方程式:
H2
(g)
+
1/2
O2(g)
==
H2O
(l)
H=285.8
kJ·mol1
C3H8(g)+5O2(g)
==
3
CO2(g)
+4H2O
(l)
H=2220.0
kJ·mol1
实验测得氢气和丙烷的混合气体共5
mol,完全燃烧时放热3847kJ,则混合气体中氢气和丙烷的体积比是_______,两者放出的热量之比约为_____
A、1:3
B、3:1
C、1:4
D、5:13
交流研讨
题型四:反应热大小比较
【随堂练习】
氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);
△H=-285.8kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);
△H=-283.0kJ/mol
C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l);△H=-5518kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);
△H=-89.3kJ/mol
相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时,放出热量最少的是
A
、
H2(g)
B
、
CO(g)
C
、
C8H18(l)
D
、
CH4(g)
交流研讨
题型五:利用键能计算反应热
【方法】ΔH=∑E(反应物)-∑E(生成物),即反应热等于反应物的键能总和跟生成物的键能总和之差。常人们把拆开1
mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能常用E表示,单位是kJ/mol。
【例5】CH3—CH3→CH2=CH2+H2;有关化学键的键能如下。
化学键
C-H
C=C
C-C
H-H
键能(kJ/mol)
414.4
615.3
347.4
435.3试计算该反应的反应热。
交流研讨
1.已知:
C(s)+O2(g)=CO2(g)
△H1=-393.5kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)
ΔH=
-241.8
kJ/mol
欲得到相同的热量,需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为(
)
A.
2:3.25
B.
12:3.25
C.
1:1
D.
393.5:241.8
B
学以致用
2.
在
101
kPa时,1mol
CH4
完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出
890
kJ的热量,CH4
的燃烧热为多少?
1000
L
CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?
学以致用
【解】根据题意,在
101
kPa时,1mol
CH4
完全燃烧的热化学方程式为:
CH4(g)+2O2(g)=
CO2(g)+
2H2O(l)
ΔH=-890
kJ/mol
即CH4
的燃烧热为
890
kJ/mol。
由:Q=n×△H
1000
L
CH4
(标准状况)完全燃烧放出的热量为:
Q=
V
(CH4)
/
V
m
×△H
=1000L
/
(22.4L·mol-1)×(—890
kJ/mol
)
=44.6
mol×(-890
kJ/mol)=—3.97×104kJ
答:CH4的燃烧热为
890
kJ/mol,1000
L
CH4(标准状况)完全燃烧产生的热量为3.97×104kJ。
3.
葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为:C6H12O6(s)+6O2(g)=
6CO2(g)+6H2O(l)
ΔH=-2
800
kJ/mol
葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算
100
g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。
【解】 由:
Q=n×△H
=
m(C6H12O6
)/M(C6H12O6
)
×△H
=100g/180g·mol-1
×(-2800
kJ/mol)
=-1560
kJ
答:100g葡萄糖在人体中完全氧化时产生1560
kJ的热量。
已知:
2N2H4(g)+2NO2(g)=
3N2(g)+4H2O(l)
△H=-1135.2kJ/mol
则16g肼完全反应放出的热量为:
。
学以致用
1.1
g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,需吸收10.94
kJ的热量,相应的热化学方程式为
(
)
A.C+H2O=CO+H2
ΔH=+10.9
kJ/
mol
B.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
ΔH=+10.94
kJ/
mol
C.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
ΔH=+131.28
kJ/
mol
D.1/2C(s)+
1/2H2O(g)=
1/2CO(g)+
1/2H2(g
)
ΔH=+65.64
kJ/
mol
CD
巩固练习
2.已知1mol白磷转化成1mol红磷,放出18.39
kJ热量,又知:P4(白,s)+5O2
=
2P2O5(s)
ΔH1,4P(红,s)+5O2
=
2P2O5
(s)ΔH2
则ΔH1和ΔH2的关系正确的是(
)
A.ΔH1>ΔH2
B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH1=ΔH2
D.无法确定
B
巩固练习
3、
今有如下三个热化学方程式:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)
ΔH=a
kJ/
mol
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)
ΔH=b
kJ/
mol
2H2(g)+
O2(g)=2H2O(l)
ΔH=c
kJ/
mol
关于它们的下列表述正确的是
(
)
A.它们都是吸热反应
B.a、b和c均为正值
C.a=b
D.2b=c
D
巩固练习
4.已知25℃、101kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨)+O2(g)=CO2(g)
△H=-393.51kJ·mol-1
C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)
△H=-395.41kJ·mol-1
据此判断,下列说法中正确的是(
)
A、由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
B、由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
C、由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
D、由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
A
巩固练习
5.已知石墨的燃烧热:△H=-393.5kJ/mol
(1)写出石墨的完全燃烧的热化学方程式
(2)二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式
①C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g)
△H
=-393.5kJ/mol
②CO2(g)=C(石墨,s)+O2(g)
△H
=+393.5kJ/mol
巩固练习