人教版 (2019)选择性必修1第一节 反应热第2课时学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第一节 反应热第2课时学案，共9页。

第一节　反应热
第2课时　热化学方程式　燃烧热

1.能进行反应焓变的简单计算，能正确书写热化学方程式，能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
宏观辨识与微观探析
2.了解燃烧热的概念，并掌握有关燃烧热的计算。
宏观辨识与微观探析

要点一　热化学方程式
1．概念
(1)化学方程式与热化学方程式的比较——以H2与Cl2反应为例
①H2＋Cl22HCl，只表明了化学反应中的物质变化。
②H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ/mol，除了表明化学反应中的物质变化，还表明反应中的能量变化，且表明了物质的聚集状态。
(2)概念
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。例如：在25 ℃、101 kPa下，1 mol气态H2和0.5 mol气态O2反应生成1 mol气态H2O时，放出241.88 kJ的热量，而生成1 mol液态H2O放出285.8 kJ的热量，热化学方程式分别为：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ/mol；H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol。
2．书写热化学方程式应注意的几点
(1)需注明反应时的温度和压强，若在25 ℃、101 kPa下进行的反应，可不注明。
(2)在化学方程式右边注明ΔH的“＋”“－”、数值和单位。
(3)需注明反应物和生成物的聚集状态。常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体和溶液。
(4)化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(5)化学计量数和反应热数值可以同时增大或减小相同的倍数。
3．意义
热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。
要点二　燃烧热
1．概念
在101_kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
2．衡量标准
燃料标准为1_mol纯物质，指定产物标准：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。
3．单位及符号：kJ·mol－1。
4．意义
25 ℃、101 kPa时，1 mol氢气完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量，这就是氢气的燃烧热，热化学方程式可表示为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1。

判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)热化学方程式前面的系数代表分子数或物质的量。(　　)
(2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)和H2(g)＋O2(g)===H2O(g)的ΔH前者较大。(　　)
(3)1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物所放出的热量即为该可燃物的燃烧热。(　　)
(4)12 g碳在O2中燃烧产生稳定的CO气体，放出的总热量为碳的燃烧热。(　　)
(5)1 mol H2完全燃烧生成水蒸气放出的热量叫作H2的燃烧热。(　　)
(6)燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变。(　　)
答案 (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×

(1)热化学方程式中物质的系数仅表示物质的量，因此可以是整数或分数，而普通的化学方程式中物质的系数只能是整数。
(2)一个化学反应的热化学方程式可以写出若干个，但是要保证焓变和化学方程式的计量数对应。
(3)关于燃烧热概念中所说的“指定产物”，此产物应不能继续燃烧，如碳元素转化为CO就不是指定的产物，因为CO可以继续燃烧生成CO2；产物所处的状态必须稳定，如氢元素生成液态水，而不是气态水。

考点一　热化学方程式

1．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，若向一定体积密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后，放出热量__(填“＞”“＜”或“＝”)92.4 kJ，说明判断的理由：___________________________。
答案 ＜　上述反应为可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应，因而放出的热量小于92.4 kJ。
2．根据图示，写出反应的热化学方程式。

答案 (1)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝－41 kJ·mol－1
(2)CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH＝＋41 kJ·mol－1

1．ΔH单位中“mol－1”的含义
ΔH单位一般为kJ·mol－1，其中“mol－1”不是指每摩尔某种物质，而是指每摩尔反应，即ΔH必须与热化学方程式一一对应。例如，对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ/mol，“每摩尔反应”是指1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)反应生成2 mol HCl(g)，“每摩尔反应”放出184.6 kJ的热量。而对于反应H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)　ΔH＝－92.3 kJ/mol，“每摩尔反应”是指0.5 mol H2(g)与0.5 mol Cl2(g)反应生成l mol HCl(g)，“每摩尔反应”放出92.3 kJ的热量。这就是ΔH必须与化学方程式一一对应的原因。
2．反应热与物质固有能量、化学稳定性、键能之间的关系
(1)同一种物质在不同状态时本身固有能量：
＞＞
(2)
3．“五步”突破热化学方程式的书写

4．“五审”判断热化学方程式的正误

【例题1】 写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol葡萄糖晶体在氧气中完全氧化生成二氧化碳气体和液态水时放出2 804.0 kJ热量：_______________________________________________。
(2)32 g铜粉在足量氧气中反应生成氧化铜固体时放出78.5 kJ热量：
_____________________________________________________________。
(3)标准状况下，2.8 L CO气体在氧气中完全燃烧生成二氧化碳气体时放出35.35 kJ热量：______________________________________________。
(4)一氧化碳气体还原磁铁矿得到1 mol单质铁时放出14.7 kJ 热量：
_____________________________________________________________。
思维导引：先将相关物质的物理量转化为物质的量→确定物质的物质的量与焓变之间的数量关系→书写热化学方程式需注意相关要求。
解析 (1)根据题中信息可以写出热化学方程式：
C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 804.0 kJ·mol－1，要注意标明反应物和生成物的状态。(2)32 g铜的物质的量为0.5 mol，故1 mol铜反应放出的热量为157.0 kJ，热化学方程式为Cu(s)＋O2(g)===CuO(s)　ΔH＝－157.0 kJ·mol－1，要注意热化学方程式中的化学计量数与ΔH的对应关系。(3)标准状况下，2.8 L CO的物质的量为 mol，故1 mol CO气体参与反应时放出热量为282.8 kJ，热化学方程式为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.8 kJ·mol－1，注意气体体积与物质的量的转化。(4)生成1 mol Fe，则参与反应的Fe3O4的物质的量为 mol，故热化学方程式为Fe3O4(s)＋4CO(g)===4CO2(g)＋3Fe(s)　ΔH＝－44.1 kJ·mol－1。
答案 (1)C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 804.0 kJ·mol－1
(2)Cu(s)＋O2(g)===CuO(s)　ΔH＝－157.0 kJ·mol－1
(3)CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.8 kJ·mol－1
(4)Fe3O4(s)＋4CO(g)===4CO2(g)＋3Fe(s)
ΔH＝－44.1 kJ·mol－1
【变式1】 N2与H2反应生成NH3的能量变化如图所示，下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是(　　)

A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)　ΔH＝2(a－b－c) kJ/mol
B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝2(b－a) kJ/mol
C．N2(g)＋H2(g)===NH3(g)　ΔH＝(b－a) kJ/mol
D．N2(g)＋H2(g)===NH3(l)　ΔH＝(a＋b) kJ/mol
答案　A
解析　由题图可以看出， mol N2(g)和 mol H2(g)的化学键断裂需吸收的总能量为a kJ,1 mol N(g)和3 mol H(g)形成1 mol NH3(g)放出的能量为b kJ，所以有N2(g)＋H2(g)===NH3(g)　ΔH＝(a－b) kJ/mol，而1 mol NH3(g)转化为1 mol NH3(l)放出c kJ的能量，故有N2(g)＋H2(g)===NH3(l)　ΔH＝(a－b－c) kJ/mol，即N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)　ΔH＝2(a－b－c) kJ/mol，A项正确。
考点二　燃烧热

3．乙烷燃烧的相关热化学方程式有如下几种形式：
①2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－3 119.6 kJ/mol
②C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 427.8 kJ/mol
③C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 559.8 kJ/mol
(1)表示乙烷燃烧热的热化学方程式是哪一项？
(2)对于不能表示乙烷燃烧热的热化学方程式，说明理由。
答案 (1)第③项。
(2)①中C2H6(g)的物质的量是2 mol；②中水为气态

1．燃烧热的概念理解及规范表达
(1)物质的燃烧热要求的是纯物质。
(2)测定条件：25 ℃和101 kPa(书中给出的燃烧热数值均在此条件下测得)。
(3)“完全燃烧生成指定产物”中不同元素对应的产物：C―→CO2(g)、H―→H2O(l)、S―→SO2(g)。
注意：C―→CO不是完全燃烧，SO3不是S的燃烧产物，生成的水应呈液态而不能呈气态。
(4)文字叙述燃烧热时，用正值；ΔH表示时一律加“－”号。例如，CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol或ΔH＝－890.3 kJ/mol。
(5)表示燃烧热的热化学方程式，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，可能会出现用分数表示的情况。例如：C8H18(l)＋O2(g)=== 8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5 518 kJ/mol。
(6)热量＝可燃物物质的量×燃烧热。
2．“四看法”判断表示燃烧热的热化学方程式
一看：可燃物的化学计量数是否为1。
二看：碳元素完全燃烧生成的氧化物是否为CO2(g)。
三看：氢元素完全燃烧生成的氧化物是否为H2O(l)。
四看：ΔH是否为“－”及单位是否正确。
【例题2】 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燃烧热的热化学方程式为__(填序号，下同)；表示C燃烧热的热化学方程式为__。
(2)燃烧1 g H2生成液态水，放出的热量为____________________。
(3)液态水的稳定性____(填“大于”“小于”或“等于”)气态水的稳定性。
思维导引：结合“燃烧热”概念确定热化学方程式中的产物及其状态→根据热化学方程式进行热量计算→同一物种能量越小，物质越稳定。
解析 (1)燃烧热是指在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，热化学方程式①和④符合燃烧热的概念。(2)依据热化学方程式H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1可知，燃烧1 mol(2 g)H2生成液态水，放出的热量为285.8 kJ，则燃烧1 g H2生成液态水，放出的热量为142.9 kJ。(3)液态水的能量低于气态水的能量，能量越低越稳定，所以液态水的稳定性大于气态水的稳定性。
答案 (1)①　④　(2)142.9 kJ　(3)大于
【变式2】 已知反应：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1；②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。下列结论正确的是(　　)
A．碳的燃烧热等于110.5 kJ·mol－1
B．①的反应热为221 kJ·mol－1
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时，放出57.3 kJ热量
D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时，放出57.3 kJ热量
答案　C
解析　表示碳的燃烧热的热化学方程式中生成物应是CO2(g)，A项错误；①的反应热为－221 kJ·mol－1，B项错误；H2SO4是强酸，NaOH是强碱，二者的稀溶液反应生成1 mol H2O(l)时，放出57.3 kJ热量，C项正确；稀醋酸中存在CH3COOH分子，CH3COOH电离吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时，放出的热量小于57.3 kJ，D项错误。



1．(热化学方程式的理解)已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)ΔH＝－270 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　)
A．2 L氟化氢气体分解生成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氟气的总能量大于2 mol氟化氢气体的总能量
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
答案　C
解析　热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，A、D项错误；由HF(g)到HF(l)会放热，所以生成液态氟化氢放出的热量应大于270 kJ，B项错误。
2．(燃烧热的计算)燃烧a g液态乙醇生成CO2气体和液态H2O，放出Q kJ热量，经测定a g液态乙醇与足量Na反应生成标准状态下5.6 L H2。则液态乙醇燃烧的热化学方程式表示正确的是(　　)
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－Q kJ/mol
B．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－2Q kJ/mol
C．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2Q kJ/mol
D．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝＋Q kJ/mol
答案　C
解析　根据2C2H5OH＋2Na―→2C2H5ONa＋H2↑及生成标准状态下5.6 L H2可知，a g液态乙醇的物质的量为0.5 mol，根据0.5 mol液态乙醇燃烧放出Q kJ热量，可知1 mol液态乙醇燃烧放出2Q kJ热量，故热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－2Q kJ/mol，C项正确。
3．(热化学方程式的正误判断)N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式正确的是(　　)
A．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋267 kJ·mol－1
B．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol－1
C．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋534 kJ·mol－1
D．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－133.5 kJ·mol－1
答案　B
解析　该反应为放热反应，A、C项错误；0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时放出133.5 kJ热量，则1 mol N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)时放出的热量为534 kJ，B项正确，D项错误。
4．(热化学方程式的正误判断)101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ热量。下列热化学方程式的书写正确的是(　　)
A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(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(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
答案　B
解析　甲烷的燃烧为放热反应，ΔH＜0，A项错误；1 mol甲烷完全燃烧生成H2O(l)和CO2(g)时，放出890.3 kJ热量，B项正确，C项错误；2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出的热量为285.8 kJ×2＝571.6 kJ，D项错误。
5．(热化学方程式的书写)根据要求，写出下列反应的热化学方程式。
(1)已知乙醇的燃烧热为－1 366.8 kJ·mol－1，写出相应的热化学方程式：
____________________________________________________________。
(2)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：_____________________________________________________________。
(3)1 mol Al(s)与适量O2(g)发生反应，生成Al2O3(s)，放出834.9 kJ的热量：
_____________________________________________________________。
(4)23 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成27 g液态水和22.4 L CO2(标准状况)并放出683.5 kJ的热量：
_____________________________________________________________。
解析 (1)燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物时放出的热量，乙醇的燃烧热为－1 366.8 kJ·mol－1，燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1。(4)结合生成液态水和CO2的量可得，23 g有机物中m(H)＝3 g，m(C)＝12 g，则m(O)＝8 g，则N(C)∶N(H)∶N(O)＝2∶6∶1，有机物的化学式为C2H6O，书写出化学方程式后注明每种物质的聚集状态，再计算ΔH即可。
答案 (1)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1
(2)C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411 kJ·mol－1
(3)2Al(s)＋O2(g)===Al2O3(s)　ΔH＝－1 669.8 kJ·mol－1
(4)C2H6O(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 367 kJ·mol－1