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人教版 (2019)选择性必修1第一节 反应热优质学案
展开1、理解燃烧热的概念
2、学会利用燃烧热进行相关的计算
3、了解家用燃料和火箭推进剂燃料的选择。
【学习重难点】
重点:燃烧热的概念及其计算
难点:燃烧热的相关计算
【自主预习】
1、请结合以下数据计算2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的反应热 ,写出该反应的热化学方程式?
①断开1mlH-H键要吸收436kJ的能量
②断开1mlO-O键要吸收498kJ的能量
③形成2mlH—O键要放出431kJ的能量
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6KJ/ml
2.燃烧热定义: 101kPa时 ,1ml纯物质完全燃烧生成 生成指定产物时 时所放出的热量。
【合作探究】
一.理解燃烧热的概念
1、燃烧热的定义:
【思考讨论1】我们知道物质燃烧都会放出热量,那么是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢?
①研究条件: 101kPa
②反应物及其物质的量: 1ml纯物质
③反应程度: 完全燃烧
④生成物: 指定产物,没有特别说明,一般是在氧气中进行,且产物为稳定氧化物。如:C→CO2,H→H2O(l),S→SO2等。
⑤燃烧热与物质的多少无关,只与物质的种类有关
⑥符号: △H<0 单位: kJ/ml
【思考讨论2】燃烧放出的热量与燃烧热有什么不同?
答:① 燃烧放出的热量与物质的多少有关,燃烧的物质越多,放出的热量就越多,而燃烧热规定是1 ml的纯物质;
② 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态,而研究燃烧热必须是生成稳定的氧化物。
【思考讨论3】可燃物的物质的量发生变化,其燃烧热变吗?
答:不变。燃烧热指1 ml可燃物燃烧放出的热量,与可燃物的物质的量无关。
2、燃烧热表示的意义:
【想一想】1、已知CH4的燃烧热为890.31KJ/ml,表示的含义是什么?
在101KPa时, 1mlCH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出890.31KJ的热量。
【写一写】2、已知CH4的燃烧热为890.31KJ/ml,表示甲烷燃烧热的热化学方程式:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.31kJ/ml
【注意事项】中文叙述燃烧热、中和热时可以不带“负号”,
但凡用ΔH表示时一定要有“负号”
例:语言表述——CH4的燃烧热为890.3 kJ/ml
符号表示——△H= -890.3 kJ/ml
【知识检测】
【典例1】分析以下几个热化学方程式,哪个是表示碳的燃烧热( B )
A.C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5 kJ/ml
B.C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/ml
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/ml
D.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/ml
【变式1】下列说法正确的是( B )
A.1mlH2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫H2的燃烧热
B.25℃、101kPa时,1mlS和2mlS的燃烧热相等
C.已知S(s)+ O2(g)=SO3(g) ∆H =-269.8kJ/ml,则硫生成SO3的反应热为269.8kJ/ml
D.25℃、101kPa时,碳的燃烧热为-393.5kJ/ml
【变式2】书写表示下列燃料燃烧热的热化学方程式
(1)1 ml 甲烷在氧气中完全燃烧释放的能量为890 kJ
CH4(g)+ 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) △H = – 890 kJ/ml
(2)28 g CO在氧气中燃烧生成CO2(g)释放的能量为283 kJ
CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) △H = – 283 kJ/ml
【合作探究】
燃烧热的相关计算
【例2】 在101 kPa时,1 ml CH4 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(标况)燃烧后所产生的热量为多少?
解析:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);ΔH =-890.3 kJ/ml
即CH4的燃烧热为890.3 kJ/ml。
1000 L CH4(标况)的物质的量为:n(CH4)=44.6 ml,
44.6 ml CH4 完全燃烧放出的热量为:44.6 ml×890.3 kJ/ml=3.97×104 kJ
[归纳]一定量可燃物完全燃烧时放出的热量 Q放= n(可燃物)×|ΔH|
【思考讨论4】归纳一下中和热、燃烧热的异同点
【知识检测】
【典例2】中和热与57.3 kJ·ml-1的关系
已知:H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) ΔH =﹣57.3 kJ·ml-1
试比较下列反应中放出的热量与 57.3 kJ 的大小:
(1)浓酸与浓碱反应生成 1 ml 水,Q1 _>____57.3 kJ, ΔH1 __<___ ΔH;
(2)弱酸与弱碱反应生成 1 ml 水,Q2 __<___57.3 kJ, ΔH2 __>___ ΔH;
(3)强酸与强碱反应生成 1 ml 水和难溶性盐,Q3 __>___57.3 kJ, ΔH3 ___<__ ΔH。
【变式1】已知充分燃烧a g乙烯气体时生成1 ml二氧化碳气体和液态水,并放出热量b kJ,则乙烯燃烧的热化学方程式正确的是(A )
A.C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2b kJ/ml
B.C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+2b kJ/ml
C.C2H4(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2b kJ/ml
D.C2H4(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+b kJ/ml
【变式2】已知下列两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) △H=-571.6 kJ•ml-1
C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4 H2O(l) △H=-2 220 kJ•ml-1
(1)H2的燃烧热为___285.8 kJ•ml-1___________, C3H8的燃烧热为___2 220 kJ•ml-1
(2)2 g H2和2 ml C3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为___4725.8 kJ
(3)现有H2和 C3H8的混合气体5 ml,完全燃烧时放出热量3847 kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比为____3:1________
【合作探究】
三.了解家用燃料和火箭推进剂燃料的选择
【思考讨论4】你会选择哪种家用燃料,选择的依据是什么?
【提示】可从物质的燃烧热、燃料的储量、开采、运输、价格、对生态环境的影响等方面综合考虑。
学习燃烧热的意义:通过对燃烧热的学习,可帮助我们更充分地利用能源。
①燃烧产物大气污染,一般不作燃料
②不易制备、运输,但无污染且燃烧热较大,是未来新能源
③西气东输工程,家庭常用燃料
④可再生能源,液体易运输,且燃烧热较大,逐渐被应用于乙醇汽油中
1、液体火箭推进剂的发展
【合作探究】长征五号火箭推进剂为什么选择液氢而不用CO呢?
火箭荷载的绝大部分质量来自于推进剂,产生同样推力所需要的推进剂质量越小,火箭的荷载就越低。计算每克液氢-液氧推进剂恰好完全反应释放的热量
能源
(1)定义:能源就是能提供能量的自然资源,它包括化石燃料(煤、石油、天然气)、 阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。
(2)节约能源的重要措施:科学地控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,提高能源的利用率。
(3)一级能源:来自自然界未经转化的能源。 比如:风能、水能、煤炭、石油、天然气、太阳能、海洋能、地热能、波浪能、潮汐能等。
二级能源:一级能源经过转化得到的能源形式。 比如:电能、氢能、煤气、水煤气、蒸汽、焦炭、煤油、柴油、液化石油气、沼气能等
【知识检测】
【典例3】火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水,当它们混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。已知0.4 ml液态肼与足量液态双氧水反应,生成氮气和水蒸气,放出256 kJ的热量。
(1)写出该反应的热化学方程式:N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=-640 kJ·ml-1____。
(2)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是_产物不会造成环境污染_______
【变式1】(1)已知肼(N2H4)是一种高能燃料,将16 g气态肼在氧气中燃烧,生成氮气和水蒸气,放出267 kJ热量,试写出该反应的热化学方程式:__N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·ml-1。
(2)试用化学反应能量图表示该反应过程中能量的变化。
__________________________________________________
【巩固练习】
1、下列热化学方程式中△H的绝对值能表示可燃物的燃烧热的是( )
A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-184.6kJ/ml
B.C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ/ml
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ/ml
D.CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-283kJ/ml
答案:D
解析:A.氢气的燃烧热是1ml氢气燃烧产生1ml H2O(l)时的反应热,故A不合题意;
B.碳单质的燃烧热是1ml C(s) 燃烧产生1ml CO 2 (g)时的反应热,该反应产物是CO(g),故B不合题意;
C. 氢气的燃烧热是1ml氢气燃烧产生1ml H2O(l)时的反应热,该反应是2ml H2(g)反应,故C不合题意;
D. 1ml CO(g) 燃烧产生1ml CO 2 (g)时的反应热为CO的燃烧热,故D符合题意。
2、燃烧是人们利用热能的重要方式。下列有关燃烧热的说法正确的是( )
A.燃烧热所指的燃烧产物一定是相应元素的最高价氧化物
B.含碳物质燃烧生成时所放出的热量是燃烧热
C.实验测定的燃烧热时与所用量的多少无关
D.燃烧生成CO2时放出的热量是生成CO时放出的热量的2倍
答案:C
解析:A. 燃烧热所指的燃烧产物是指25℃,101kPa下稳定的氧化物,不一定是相应元素的最高价氧化物,如S元素的燃烧产物为SO2,故A错误;
B.燃烧热是指1ml可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物,而不是生成时所放出的热量,B错误;
C. 实验测定的燃烧热时测定生成1ml液态水时释放的热量,与所用量的多少无关,故C正确;
D. 燃烧生成CO2时放出的热量与生成CO时放出的热量无法得出2倍关系,故D错误。
3、下列有关热化学方程式的评价合理的是( )
A.AB.BC.CD.D
答案:D
解析:A、因SO42﹣、Ba2+反应生成BaSO4,需要放出热量,所以反应热小于﹣114.6 kJ•ml﹣1,故A错误;
B、因醋酸是弱酸,电离时需要吸热,所以反应热大于﹣57.3k J•ml﹣1,故B错误;
C、因160 g SO3(2ml)气体与适量水恰好完全反应生成H2SO4,放出热量260.6 kJ,则1mlSO3气体与适量水恰好完全反应生成H2SO4,放出热量130.3 kJ,故C错误;
D、因C有同素异形体,而同素异形体的能量是不同的,则评价合理,故D正确燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热反应
ΔH
ΔH<0,单位常用kJ/ml
不同点
反应物的量
1 ml
不限量
生成物的量
不限量
1 ml H2O(l)
反应热的定义
在101 kPa时,1 ml物质完全燃烧生成稳定的化合物时放出的热量;反应物不同,燃烧热不同
在稀溶液中,酸与碱发生中和反应,生成1 ml H2O(l)
时放出的热量;强酸与强碱反应的中和热都相同,均约为57.3 kJ/ml
燃料
△H(kJ/ml)
①S(s)
-296
②H2(g)
-285.8
③CH4(g)
-890.3
④C2H5OH(l)
-1366.8
实验事实
热化学方程式
评价
A
已知H+(aq)+OH﹣(aq)═H2O(l)
△H=﹣57.3 kJ•ml﹣1,将稀硫酸与稀氢氧化钡溶液混合
H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)
═BaSO4(s)+2H2O(l)
△H=﹣114.6 kJ•ml﹣1
正确
B
醋酸与稀氢氧化钠溶液混合
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)
═NaCl(aq)+H2O(l)
△H=﹣57.3kJ•ml﹣1
不正确;因为醋酸状态为“aq”,而不是“l”.
C
160 g SO3气体与适量水恰好完全反应生成H2SO4,放出热量260.6 kJ
SO3(g)+H2O(l)═H2SO4(aq)
△H=﹣130.3 kJ•ml﹣1
不正确;因为反应热为△H=﹣260.6kJ•ml﹣1
D
已知25℃、101 kPa下,120g石墨完全燃烧放出热量3935.1 kJ
C(s)+O2(g)═CO2(g)
△H=﹣393.51 kJ•ml﹣1
不正确;同素异形体要注名称:C(石墨)
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