高考化学一轮复习考点过关练习考点31 燃烧热与中和热 能源(含解析)

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考点31 燃烧热与中和热 能源

一、燃烧热和中和热
1．燃烧热
（1）概念：在101 kPa时，1 mol纯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−1表示。
燃烧热的限定词有恒压(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。
（2）表示的意义：例如C的燃烧热为393.5 kJ·mol−1，表示在101 kPa时，1 mol C完全燃烧放出393.5 kJ的热量。
（3）书写热化学方程式：燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：
C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)　ΔH=−5 518 kJ·mol−1，即C8H18的燃烧热为5 518 kJ·mol−1。
（4）燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放=n(可燃物)×ΔH
式中：Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；ΔH为可燃物的燃烧热。
2．中和热
（1）概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热叫中和热。
（2）注意几个限定词：
①稀溶液；
②产物是1 mol液态H2O；
③用离子方程式可表示为OH−(aq)+H+(aq)H2O(l) ΔH=−57.3 kJ·mol−1。
3．燃烧热与中和热的异同

燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热
ΔH
ΔH0，则金刚石比石墨稳定
C．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则该反应中和热的热化学方程式为NaOH＋HCl===NaCl＋H2O　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1
D．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2；则ΔH10，则石墨能量较低、更稳定，故B错误；含20.0 g(即0.5 mol) NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则该反应中和热的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，选项中没有标明物质的状态，故C错误；已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2，完全反应放出的能量高，故ΔH1异丁烷
C．乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多
6．下列有关反应热的分析中正确的是
选项
A
B
C
D
已知条件
中和热：
57.3 kJ/mol
中和热：
57.3 kJ/mol
H2的燃烧热：
285.8 kJ/mol
碳的燃烧热：
393.5 kJ/mol
对应反应
H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)
NH3·H2O(aq)+H+(aq) (aq)+H2O(l)
H2(g)+O2(g)
H2O(g)
2C(s)+O2(g)
2CO(g)
ΔH
=-114.6 kJ/mol
=-57.3 kJ/mol
>-285.8 kJ/mol
=-787 kJ/mol
7．下列说法正确的是
A．已知2C(s) + O2(g)2CO(g)　ΔH=－221 kJ·mol−1，则C(碳)的燃烧热为110.5 kJ·mol−1
B．已知氢气燃烧热△H=－285.5 kJ·mol−1，则2H2O(l)2H2(g)+ O2(g)  △H=＋285.5 kJ·mol－1
C．已知中和热ΔH=－57.3 kJ·mol−1，若将含0.5 mol H2SO4的稀溶液与1 mol NaOH固体混合，放出的热量小于57.3 kJ
D．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出热量28.7 kJ，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为：NaOH(aq) + CH3COOH(aq)CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH>－57.4 kJ·mol－1
8．强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为：H+(aq)+OH−(aq) H2O(l) △H=−57.3 kJ•mol−1，又知在溶液中反应有：CH3COOH(aq)+NaOH(aq) CH3COONa(aq)+H2O(l) △H=−Q1 kJ•mol−1，H2SO4(浓)+NaOH(aq) Na2SO4(aq)+H2O(l) △H=−Q2 kJ•mol−1，HNO3(aq)+KOH(aq) KNO3(aq)+H2O(l) △H=−Q3 kJ•mol−1，则Q1、Q2、Q3的关系正确的是
A．Q1=Q2=Q3 B．Q2＞Q1＞Q3
C．Q2＞Q3＞Q1 D．Q2=Q3＞Q1
9．在如图所示的量热计中，将100 mL 0.50 mol·L－1 CH3COOH溶液与100 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液混合。温度从25.0 ℃升高到27.7 ℃。已知量热计的热容常数(量热计各部件每升高1 ℃所需的热量)是150.5 J·℃－1，生成溶液的比热容为4.184 J·g－1·℃－1，溶液的密度均近似为1 g·cm－3。

（1）试求CH3COOH的中和热ΔH＝__________。
（2）CH3COOH的中和热的文献值为－56.1 kJ·mol－1，则请你分析在（1）中测得的实验值偏差可能的原因：______________________________________________。
（3）实验中NaOH过量的目的是_____________________________________。
10．盐酸或稀硫酸和氢氧化钠溶液的中和反应，没有明显的现象。某学习兴趣小组的同学为了证明氢氧化钠溶液与盐酸或稀硫酸发生了反应，从中和反应的热效应出发，设计了下面几种实验方案。请回答有关问题。

（1）方案一：按上图组装好实验装置，图中小试管用细线吊着，细线的上端拴在细铁丝上。开始时使右侧U形管两端红墨水相平。实验开始后，向下插细铁丝，使小试管内盐酸和广口瓶内氢氧化钠溶液混合，此时观察到的现象是　　　　　　，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）方案二：该小组借助反应混合液温度的变化来判断反应的发生。如果氢氧化钠溶液与盐酸混合前后有温度的变化，则证明发生了化学反应。该小组同学将不同浓度的氢氧化钠溶液和盐酸各10 mL混合，用温度计测量反应前后温度的变化，测得的部分数据如下表所示：
编号
盐酸
氢氧化钠
Δt/℃
1
0.1 mol·L-1
0.05 mol·L-1
0.35
2
0.1 mol·L-1
0.1 mol·L-1
x
3
0.2 mol·L-1
0.2 mol·L-1
1.4
则x等于　　　　　　　　　　　　。
（3）方案三：该小组还设计了如图所示装置来证明氢氧化钠溶液确实与稀硫酸发生了反应。他们认为若洗气瓶中导管口有气泡冒出，则说明该反应放出热量，从而证明锥形瓶内发生了反应。

①实验时，打开分液漏斗活塞，发现导管流出液体不畅，原因可能是　　　　　　　　。
②从原理上讲，该实验设计的不合理之处为　 。
请你在此实验装置的基础上提出修改方案　 。
11．化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。
（1）蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。甲烷气体燃烧和水汽化的热化学方程式分别为：
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ·mol－1
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ·mol－1
则356 g“可燃冰”(分子式为CH4·9H2O)释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出的热量为________。
（2）0.3 mol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649.5 kJ热量，其热化学方程式为______________________________。
（3）家用液化气中主要成分之一是丁烷(C4H10)。常温常压时，当1 g丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出热量50 kJ。试写出该状态下表示丁烷燃烧热的热化学方程式：______________________。
（4）环境保护问题正越来越受到关注，二氧化碳是主要的温室气体，而节能减排可以有效地降低二氧化碳的排放量。有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是________(填序号)。
A．电解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
B．高温使水分解制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
C．太阳光催化分解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
D．天然气制氢：CH4＋H2OCO↑＋3H2↑

1．[2016海南]油酸甘油酯（相对分子质量884）在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)+80O2(g) 57CO2(g)+52H2O(l)已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为
A．3.8×104 kJ·mol−1 B．－3.8×104 kJ·mol−1
C．3.4×104 kJ·mol−1 D．－3.4×104 kJ·mol−1
2．[2015海南]己知丙烷的燃烧热△H=−2215 kJ·mol−1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为
A．55 kJ B．220 kJ
C．550 kJ D．1108 kJ



变式拓展

1．【答案】B
【解析】A项，所列热化学方程式中有两个错误，一是中和热是指反应生成 1 mol H2O(l)时的反应热，二是当有BaSO4沉淀生成时，反应的热效应会有所变化，生成 1 mol H2O(l)时产生的热量不再是57.3 kJ，A项错误；B项正确；C项，燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量，产物中的水应为液态水，C项错误；D项，当2 mol辛烷完全燃烧时，产生的热量为11 036 kJ，且辛烷应为液态，D项错误。
2．【答案】（1）环形玻璃搅拌棒
（2）减少实验过程中的热量损失
（3）偏小
（4）不相等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)所放出的热量，与酸碱的用量无关
（5）偏小 偏小
【解析】（1）本实验成败的关键是准确测量反应后的温度。因此所用装置必须保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致，故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒。
（2）碎纸条的作用为减少实验过程中的热量损失。
（3）不盖硬纸板会损失部分热量，故所测结果偏低。
（4）由中和热的概念可知，中和热是以生成1 mol水为标准的，而与过量部分的酸碱无关。
（5）由于弱酸、弱碱的中和反应放出热量的同时，还有弱酸、弱碱的电离吸热，所以用氨水代替NaOH，测得的中和热数值偏小；用50 mL 0.50 mol·L−1 NaOH溶液进行上述实验会导致反应不充分，测得的反应热会偏小。
3．【答案】D
【解析】①开发使用新型清洁能源，减少化石燃料的燃烧，可从根本上防止酸雨的产生，故正确；②二氧化氯具有较强的氧化性，则杀菌、消毒能力强，持效长，故正确；③氧化镁、氧化铝的熔点高，则可用来制造耐火砖和坩埚等，故正确；④明矾中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，能吸附水中的悬浮颗粒，故可作为净水剂，故正确；⑤水泥的成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙属于硅酸盐材料，故正确；⑥机动车尾气含有氮的氧化物能形成光化学烟雾，所以安装尾气净化器可以减少氮的氧化物的排放，故正确。
考点冲关

1．【答案】D
【解析】天然气、煤、石油都是化石能源，不是新能源，常见的新能源有：沼气能、太阳能、核能、地热能、潮汐能、风能、氢能、生物质能等，所以D符合。
2．【答案】D
【解析】醋酸是弱酸电离时吸收能量，浓硫酸溶解时放热，所以A、B项错误；测中和热时为了使反应进行的充分，一般让酸或碱中的一种物质过量，C项不正确；环形玻璃搅拌棒是通过上下移动使溶液混合均匀的，D项正确。
3．【答案】D
【解析】5 mol/L KOH溶液100 mL含有0.5 mol的KOH，生成正盐K2CO3，吸收CO2为0.25 mol。而1 mol丁烷中有4 mol碳原子，所以会生成4 mol CO2，现在生成0.25 mol CO2，可知燃烧了0.062 5 mol丁烷。那么完全燃烧1 mol丁烷，会产生16Q kJ热量，燃烧热的ΔH均小于零，故为－16Q kJ/mol，选D。
4．【答案】C
【解析】CO的燃烧热是283.0 kJ·mol－1，则有CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，从而可得2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋566.0 kJ·mol－1，A错误。CH3COOH是弱酸，电离过程中要吸收能量，故CH3COOH和Ba(OH)2的中和热不等于－57.3 kJ·mol－1，B错误。等物质的量的S(g)具有的能量高于S(s)，故等物质的量的S(g)和S(s)分别完全燃烧，前者放出的热量多，C正确。已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH-285.8 kJ/mol。
7．【答案】D
【解析】本题考查了化学反应与能量的变化。燃烧热是在一定条件下，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，碳完全燃烧的生成物是CO2，故A错。已知氢气燃烧热△H=－285.5 kJ·mol−1，则H2O(l)H2(g)+ O2(g)  △H=＋285.5 kJ·mol－1，故B错。NaOH固体溶于水放热，则已知中和热ΔH=－57.3 kJ·mol−1，若将含0.5 mol H2SO4的稀溶液与1 mol NaOH固体混合，放出的热量大于57.3 kJ，故C错。含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出热量28.7 kJ，则1mol NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出热量57.4kJ，醋酸是弱酸，电离吸热，所以稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为：NaOH(aq) + CH3COOH(aq)CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH>－57.4 kJ·mol－1，故D正确。
8．【答案】C
【解析】本题主要考查中和热的概念和反应热的比较。HNO3和KOH分别为强酸和强碱，其稀溶液中的中和热可表示为：H+(aq)+OH−(aq) H2O(l) △H=−57.3 kJ•mol−1，即Q3=57.3，CH3COOH为弱酸，电离过程中吸收热量，所以Q1 57.3，则Q1、Q2、Q3的关系正确的是Q2＞Q3＞Q1，故选C。
9．【答案】（1）－53.3 kJ·mol－1
（2）①量热计的保温瓶绝热效果不好；②酸碱溶液混合不迅速；③温度计不够精确等
（3）使碱稍稍过量，为了能保证CH3COOH溶液完全被中和，从而提高实验的准确度
【解析】（1）CH3COOH完全反应，NaOH有剩余，反应中放出热量为Q＝cmΔt＝4.184 J·g－1·℃－1×200 g×(27.7－25.0) ℃＋150.5 J·℃－1×(27.7－25.0) ℃≈2.666 kJ，故CH3COOH的中和热ΔH＝－≈－53.3 kJ·mol－1。
（2）实验值(53.3 kJ·mol－1)比文献值(56.1 kJ·mol－1)偏低，其可能原因是量热计的保温瓶绝热效果不好、酸碱溶液混合不迅速、温度计不够精确等。
（3）中和热测定实验中NaOH稍过量，其目的是保证CH3COOH溶液完全被中和，从而提高实验的准确度。
10．【答案】（1）U形管内液面左边下降，右边升高　盐酸和氢氧化钠发生中和反应放出热量，使瓶内气体温度升高，压强增大
（2）0.7
（3）①没打开分液漏斗上部塞子(其他合理答案也可)　②稀硫酸具有一定的体积，冒出气泡的原因可能是加入稀硫酸引起的
在分液漏斗上部塞子和锥形瓶之间连接一橡胶管
【解析】（1）方案一中盐酸和氢氧化钠发生中和反应会放出热量，使广口瓶内气体温度升高，气体受热膨胀，压强增大，U形管内液面左边下降，右边升高。
（2）方案二中由反应的NaOH和HCl的物质的量来看，1号实验中参加反应的NaOH和HCl都是0.5×10-3 mol，温度升高0.35 ℃，3号实验中参加反应的NaOH和HCl都是2×10-3 mol，为1号实验的4倍，而温度变化量也是4倍，由此看出参加反应的物质的量与温度变化量成正比。2号实验中参加反应的NaOH和HCl的物质的量是1号实验的2倍，故温度变化量也应为1号实验的2倍，为0.7 ℃。
（3）方案三中稀硫酸具有一定的体积，冒出气泡的原因可能是加入稀硫酸引起的。可以在分液漏斗上部塞子和锥形瓶之间连接一橡胶管。如图所示。

11．【答案】（1）1 780.6 kJ
（2）B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)　ΔH＝－2 165 kJ·mol－1
（3）C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 900 kJ·mol－1
（4）C
【解析】（1）题给反应编号为①、②，根据盖斯定律①－2×②可得CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－802.3 kJ·mol－1－2×44 kJ·mol－1＝－890.3 kJ·mol－1,356 g“可燃冰”(分子式为CH4·9H2O)中甲烷的物质的量为2 mol，所以完全燃烧放出的热量为1 780.6 kJ。
（2）根据题目所述，其热化学方程式为B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)　ΔH＝－2 165 kJ·mol－1。
（3）根据燃烧热的定义，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所释放的热量，所以该状态下丁烷燃烧热的热化学方程式为C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2 900 kJ·mol－1。
（4）电解水需要大量的电能，A错误；高温使水分解需要大量的燃料，并产生大量的CO2及其他污染环境的气体，B错误；太阳能是自然存在的，最节能，C正确；天然气高温制氢气也需要大量的燃料，D错误。
直通高考

1．【答案】D
【解析】燃烧热指的是燃烧1 mol可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧1 kg油酸甘油酯释放出热量3.8×104 kJ，则燃烧1 mol油酸甘油酯释放出热量为3.4×104 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热ΔH=－3.4× 104 kJ·mol−1。
【名师点睛】将化学反应中的物质变化和能量变化综合起来考查将成为一种热门的题型，同时注意到由于能源日益匮乏，因此有关燃烧热、中和热、盖斯定律等问题必将成为今后命题的重点。新课程背景下的高考热化学方程式试题大多是一些思路型题型，题目变化较多，但思路变化却较少，主干知识依然是重点考查的内容。此类试题比较贴近当前的教学实际，虽然形式上有各种各样的变化，但只要学会了基础题型的解题思路和应对策略，缜密分析、逐层递解，再经过一些变化演绎，就可以准确解答相关题型。此外，通过此类题型的解题策略探究还有利于培养学生科学素养、创新精神和灵活运用所学知识综合解决实际问题的能力。
2．【答案】A
【解析】丙烷分子式是C3H8，燃烧热为△H=−2215 kJ·mol−1，1 mol丙烷燃烧会产生4 mol水，放热2215 kJ。丙烷完全燃烧产生1.8 g水，物质的量为0.1 mol，消耗丙烷的物质的量为0.025 mol，所以反应放出的热量是Q=0.025 mol×2215 kJ/mol=55.375 kJ，选A。