人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第一章 化学反应与能量第二节 燃烧热 能源导学案

燃烧热　能源

1．了解热化学方程式或判断热化学方程式的正误。                                                                                

2．了解燃烧热和中和热。                                                     

3．了解反应热与能源问题。           

一、燃烧热

1．概念： 101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物（二氧化碳、二氧化硫、液态水H2O）时所放出的热量。燃烧热的单位用kJ/mol表示。

※注意以下几点：

①研究条件：101 kPa

②反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。

③燃烧物的物质的量：1 mol

④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位kJ/mol）

2. 燃烧热和中和热的表示方法都是有ΔH时才有负号。

3. 石墨和金刚石的燃烧热不同。不同的物质燃烧热不同。

二、中和热

1．概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。

2．强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应，其热化学方程式为：

H+(aq) +OH-(aq) =H2O(l)    ΔH=－57.3kJ/mol

3．弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。

4．中和热的测定实验：看课本装置图

（1）一般用强酸和强碱做实验，且碱要过量（如果酸和碱的物质的量相同，中和热会偏小），一般中和热为57.3kJ/mol。

（2）若用弱酸或弱碱做实验，放出的热量会偏小，中和热会偏小。

（3）若用浓溶液做实验，放出的热量会偏大，中和热会偏大。

（4）在试验中，增大酸和碱的用量，放出的热量会增多但中和热保持不变。

三、能源

注：水煤气是二次能源。

知识点一：燃烧热

例1．下列关于燃烧热的说法中正确的是(　　)

解析：根据概念：在101 kPa时，1mol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。燃烧热的单位一般用kJ/mol表示。可见只有D正确。

答案：D

例2．以下几个热化学方程式，能表示有关物质燃烧时的燃烧热的热化学方程式是(　　)

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．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)   ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)    ΔH＝－241.8 kJ·mol－1

解析：燃烧热的热化学方程式要注意两个要素：1 mol物质完全燃烧和生成稳定氧化物，故B项正确。

答案：B

例3．由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ，写出该反应的热化学方程式：________。若1g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ，则反应H2(g)＋O2(g)===H2O(l)的ΔH＝________kJ/mol。氢气的燃烧热为________kJ/mol。

解析：根据热化学方程式的书写规则可得

①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ/mol

1 g水蒸气转化成液态放热2.444 kJ，由此可计算1 mol (18 g)水蒸气转化成液态水放热18 g×2.444 kJ/g＝44.0 kJ，此过程可表示为：

②H2O(g)＝H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ/mol

①＋②得热化学方程式：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mo1

答案：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)

ΔH＝－241.8 kJ/mol ；－285.8  285.8

知识点二：中和热

例4．(1)在101 kPa时，足量H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol液态水，放出571.6 kJ的热量，H2的燃烧热为______，表示H2燃烧热的热化学方程式为______________________________________。

(2)1.00 L 1.00 mol·L－1硫酸与2.00 L 1.00 mol·L－1 NaOH溶液完全反应，放出114.6 kJ的热量，该反应的中和热为________，表示其中和热的热化学方程式为______________________________。

解析：(1)足量H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol液态水，放出571.6 kJ的热量，故1 mol H2的燃烧放出热量为571.6 kJ/2＝285.8；故表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

(2)中和热概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1 mol H2O，这时的反应热叫中和热。故生成1 mol H2O时放出热量为＝57.3 kJ。

答案：(1)－285.8 kJ·mol－1　H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

(2)－57.3 kJ·mol－1　H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1

知识点三：能源

例5．关于能源，以下说法中不正确的是(　　)

A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能

B．柴草燃烧时释放的能量是生物能

C．核能和地热能来自地球自身

D．潮汐能来源于月球引力做功

解析：柴草燃烧是剧烈的氧化反应，燃烧时化学能转变为热能，而柴草具有的化学能的最初来源也可追溯到太阳能，因为绿色植物的生长过程必须依靠阳光，通过光合作用，叶绿体将H2O和CO2转化成淀粉，在此过程中，太阳能转化成化学能贮存在植物中，通过燃烧，又释放出来，故B项错误。

答案：B

例6．下列有关能源与能量的说法正确的是(　　)

A．煤和石油是经过亿万年形成的，亿万年后煤和石油还会生成，故二者属可再生能源

B．蒸汽属于一次能源

C．凡经过加热而发生的反应都是吸热反应，常温下进行的反应都是放热反应

D．反应物和生成物的总能量决定反应是放热还是吸热

解析：煤和石油是化石燃料，属不可再生能源，A错；蒸汽属于二次能源，B错；放热反应有时候也要加热才能进行，如碳的燃烧，C错；反应是放热还是吸热，决定于反应物和生成物的总能量的相对大小，D对。

答案：D

【基础演练】

1．2012年世界环境日中国主题：绿色消费，你行动了吗？下列做法不符合该主题的是(　　)

A．开发利用太阳能、生物质能等清洁能源

B．推广垃圾的分类回收，研发各种材料的再生技术

C．减少化石燃料的使用，以降低PM2.5对环境的污染

D．充分开发利用纯天然纤维，停止使用各种化学合成材料

答案：D

2．下列热化学方程式中的ΔH能正确表示物质的燃烧热的是(　　)

A．CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ/mol

B．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ/mol

C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ/mol

D．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－11 036 kJ/mol

答案：A

3．根据碘与氢气反应的热化学方程式

①I2(s)＋H2(g)2HI(g)　ΔH1＝＋26.48 kJ/mol

②I2(g)＋H2(g)2HI(g)　ΔH2＝－9.48 kJ/mol。

下列判断正确的是(　　)

A．反应②的产物比反应①的产物稳定

B．1 mol I2(s)比1 mol I2(g)总能量低35.96 kJ

C．254 g I2(g)中通入2 g H2(g)充分反应放热9.48 kJ

D．反应②反应物的总能量比反应①反应物的总能量高17 kJ

答案：B

4．(2014·哈尔滨市高三模拟)已知：NH3·H2O(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol(NH4)2SO4的ΔH＝－24.2 kJ·mol－1；强酸、强碱的稀溶液反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。则NH3·H2O在水溶液中电离的ΔH等于(　　)

A．＋45.2 kJ·mol－1　　 B．－45.2 kJ·mol－1

C．＋69.4 kJ·mol－1   D．－69.4 kJ·mol－1

答案：A

5．(2014·湖南三十二校高三联考)已知：

①H2O(g)===H2O(l)　ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1

②C2H5OH(g)===C2H5OH(l)ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1

③C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)

ΔH3＝－Q3 kJ·mol－1

若使23 g液态无水酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为(单位：kJ)(　　)

A．Q1＋Q2＋Q3

B．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3

C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3

D．0.5(Q1＋Q2＋Q3)

答案：B

【巩固提高】

6． (2014·洛阳模拟)参考下列图表和有关要求回答问题：

(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________，ΔH的变化是________(填“增大”、“减小”或“不变”)。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：__________________________________。

(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：

①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)

ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1

②CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)

ΔH＝－192.9 kJ·mol－1

又知③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1

则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为____________________________________。

答案： (1)减小　不变　NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1

(2)CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝－764.7 kJ·mol－1

7.能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。

(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是________(填序号)。

a．大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源

b．大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求

c．开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料

d．减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生

(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧氧气不足时生成一氧化碳，充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。

①在通常状况下，金刚石和石墨中________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热为________。

②12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程放出的热量________。

(3)已知：N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol－1、497 kJ·mol－1。

N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝180.0 kJ·mol－1。

NO分子中化学键的键能为________kJ·mol－1。

(4)综合上述有关信息，请写出CO和NO反应的热化学方程式_______________________。

答案： (1)acd　(2)①石墨　393.5 kJ·mol－1

②252.0 kJ　(3)631.5

(4)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－746.0 kJ·mol－1

8. (1)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：

(1)①反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。

②甲烷的燃烧热为ΔH2，则ΔH2________ΔH1(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)物质(t­BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(t­BuNO)22(t­BuNO)　ΔH。实验测得该反应的ΔH＝＋50.5 kJ·mol－1，活化能Ea＝90.4 kJ·mol－1。下列能量关系图合理的是________。

答案：(1)①－41.2　②<　(2)D

9. (1)将CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，可发生反应：

①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，该反应的ΔH＝＋206 kJ·mol－1

已知：②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802 kJ·mol－1，写出由CO2和H2O(g)生成CO的热化学方程式_______________________。

(2)汽车尾气中主要含有CO、NO2、SO2、CO2，目前采用的是在汽车排气装置中安装一个净化器可以有效地将尾气中的有害气体转化。如：CO(g)＋NO2(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)

2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－b kJ·mol－1(b>0)

则用标准状况下的3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中放出的热量为________kJ(用含有a和b的代数式表示)。

答案： (1)CO2(g)＋3H2O(g)===2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1

(2)

1．下列描述或热化学方程式均正确的是(　　)

A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－57.3 kJ/mol，则稀盐酸与稀氨水反应生成1 mol H2O(l)时放出57.3 kJ的热量

B．氢气的燃烧热为285.5 kJ/mol，则水电解的热化学方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋285.5 kJ/mol

C．已知CH4的燃烧热为890 kJ·mol－1，则CH4燃烧的热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890 kJ/mol

D．已知2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH＝－566 kJ·mol－1，则CO的燃烧热

ΔH＝－283 kJ·mol－1

答案：D

2．下列反应中Q2>Q1的是(　　)

A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝Q1 kJ/mol

H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　ΔH＝Q2 kJ/mol

B．H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝Q1 kJ/mol

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝Q2 kJ/mol

C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝Q1 kJ/mol

S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝Q2 kJ/mol

D．HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)

ΔH＝Q1 kJ/mol

CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH＝Q2 kJ/mol

答案：AD

3． (1)4.0 g硫粉在O2中完全燃烧生成SO2，放出37 kJ热量，计算S的燃烧热为________。

(2)1.00 g CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出55.6 kJ热量，计算CH4的燃烧热ΔH为________。

(3)2.00 g C2H2完全燃烧生成液态水和CO2，放出99.6 kJ热量，3.00 mol C2H2完全燃烧能放出的热量为________。

答案：(1)296 kJ/mol　(2)－889.6 kJ/mol

(3)3884.4 kJ

4．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25 ℃， 101 kPa)：

①C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)     ΔH＝－2 878 kJ/mol

②C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)     ΔH＝－2 658 kJ/mol

③C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l)       ΔH＝－1 746 kJ/mol

④C4H10(g)＋O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g)       ΔH＝－1 526 kJ/mol

由此判断，正丁烷的燃烧热(ΔH)是(　　)

A．－2 878 kJ/mol　　　　 B．－2 658 kJ/mol

C．－1 746 kJ/mol           D．－1 526 kJ/mol

答案：A

5． O3将I－氧化成I2的过程由3步反应组成：

①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g)　ΔH1

②IO－(aq)＋H＋(aq) HOI(aq)　ΔH2

③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l)　ΔH3

总反应的化学方程式为________________________，其反应热ΔH＝________________。

答案：O3(g)＋2I－(aq)＋2H＋(aq)===O2(g)＋I2(aq)＋H2O(l)　ΔH1＋ΔH2＋ΔH3

6．已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：

WO2(s)＋2H2(g) W(s)＋2H2O(g)

ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1

WO2(g)＋2H2(g) W(s)＋2H2O(g)

ΔH＝－137.9 kJ·mol－1

则WO2 (s)WO2(g)的ΔH＝________。

答案：＋203.9 kJ·mol－1

7. 0.096kg碳完全燃烧时可放出3143.4kJ热量，以下热化学方程式表示正确的是   （   ）

A . C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=392.9kJ/mol

B . C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-392.9kJ/mol

C . C（s）+1/2O2（g）=CO（g）；△H=-196.5kJ/mol

D . C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-196.5 kJ/mol

答案：B

8.0.2molKOH的稀溶液与1L0.1mol/L的H2SO4溶液反应放出11.46kJ的热量。表示该反应中和热的热化学方程式是  （   ）

A . KOH（aq）+1/2H2SO4（aq）=1/2K2SO4（aq）+H2O（l）；△H=-11.46kJ/mol

B . 2KOH（aq）+H2SO4（aq）=K2SO4（aq）+2H2O（l）；△H=-114.6kJ/mol

C . 2KOH（aq）+H2SO4（aq）=K2SO4（aq）+2H2O（l）；△H=+114.6kJ/mol

D . KOH（aq）+1/2H2SO4（aq）=1/2K2SO4（aq）+H2O（l）；△H=-57.3kJ/mol

答案：D

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

1．(2014·山东潍坊期末)已知3.6 g碳在6.4 g氧气中燃烧，至反应物耗尽，测得放出热量a kJ。又知道12.0 g碳完全燃烧，放出热量为b kJ，则热化学方程式C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH，则ΔH等于(　　)

A．－(a－b)kJ·mol－1

B．－(a＋b)kJ·mol－1

C．－(5a－0.5b)kJ·mol－1

D．－(10a－b)kJ·mol－1

答案：C

2．(2014·南昌市高三调研)已知乙炔与苯蒸气完全燃烧的热化学方程式如下：

①C2H2(g)＋5/2O2(g)―→2CO2(g)＋H2O(l)

ΔH＝－1 300 kJ/mol

②C6H6(g)＋15/2O2(g)―→6CO2(g)＋3H2O(l)

ΔH＝－3 295 kJ/mol

下列说法正确的是(　　)

A．1 mol C2H2(g)完全燃烧生成气态水时放热大于1 300 kJ

B．1 mol C6H6(l)完全燃烧生成液态水时放热大于3 295 kJ

C．相同条件下，等质量的C2H2(g)与C6H6(g)完全燃烧，C6H6(g)放热更多

D．C2H2(g)三聚生成C6H6(g)的过程属于放热反应

答案：D

3．(2014·湖南五市十校联考)100 g炭粉燃烧所得气体中，CO占2/3、CO2占1/3，且C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.35 kJ/mol，

CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.57 kJ/mol，

与这些炭粉完全燃烧相比损失的热量是(　　)

A．784.92 kJ   B．2 489.44 kJ

C．1 569.83 kJ   D．3 274.3 kJ

答案： C

4．1.01×105 Pa下，1.0 kg丁烷在空气中完全燃烧生成CO2和液态水放出5×104 kJ的热量。下列判断正确的是(　　)

A．丁烷是一种新型能源

B．丁烷的燃烧热为5×104 kJ·mol－1

C．1.0 kg丁烷在1.01×105 Pa下燃烧生成二氧化碳和气态水放出的热量大于5×104 kJ

D．丁烷燃烧的热化学方程式为C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 900 kJ/mol

答案：D

5．(2014·琼海模拟)一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量161.9 kJ，经测定完全吸收生成的CO2需消耗5  mol/L的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下热化学方程式：C4H10(g)＋13/2O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH为(　　)

A．＋2 590.4 kJ/mol   B．－2 590.4 kJ/mol

C．＋1 295.2 kJ/mol   D．－1 295.2 kJ/mol

答案：B

6.已知：H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）； △H =-184.6kJ/mol，则反应

HCl（g）=1/2 H2（g）+1/2Cl2（g）的△H为   （   ）

   A.+184.6 kJ/mol      B.-92.3 kJ/mol       C.-369.2 kJ/mol     D.+92.3 kJ/mol

答案：D 

7.  4g硫粉完全燃烧时放出37kJ热量，该反应的热化学方程式是：                      

答案：S（g）+O2（g）=SO2（g）；△H =-296kJ/mol

8.25℃、101kPa 下：①2Na(s)＋1/2O2(g)=Na2O(s)   △H1=－414KJ/mol

   ②2Na(s)＋O2(g)=Na2O2(s)   △H2=－511KJ/mol

下列说法正确的是（    ）

A.①和②产物的阴阳离子个数比不相等

B.①和②生成等物质的量的产物，转移电子数不同

C.常温下Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快

D.25℃、101kPa 下，Na2O2（s）+2 Na（s）= 2Na2O（s）  △H=－317kJ/mol

答案：D