燃烧热-能源-反应热的计算

第二节燃烧热能源反应热的计算全局性掌控全局性掌控本节重要知识点有燃烧热的概念，盖斯定律，反应热的计算，能源的利用．主要考查燃烧热的概念及有关热化学方程式的判断，应用盖斯定律进行有关反应热的计算，比较反应热的大小．化学反应与能量是高考的新增热点，预测2012年高考还会继续考查燃烧热、反应热的计算、盖斯定律在反应热计算的应用.选项式诊断诊断判断正误，在诊断一栏内打“√”或“×”×1.发展氢能和太阳能违背发展低碳经济(2010·天津高考T1－A)√2.对于同一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的焓变相同(2010·福建高考T8－B)×3.实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源(2010·江苏高考T1－C)×4.甲烷完全燃烧放出的热量为890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1(2010·浙江高考T12－A)一、燃烧热1．定义：在25℃、101kPa时，纯物质完全燃烧生成时所放出的热量．2．单位：.1molkJ/mol稳定的氧化物3．意义：CH4的燃烧热为890.31kJ/mol，表示．用热化学方程式表示为：.在25℃、101kPa条件下，1molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时，放出890.31kJ的热量CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.31kJ/mol如何理解燃烧热定义中的稳定的氧化物？提示：C―→CO2(g)H―→H2O(l)S―→SO2(g)二、能源1．化石燃料(1)种类：、、．(2)特点：蕴藏量有限，属于能源．(3)解决化石燃料枯竭的办法：开源节流，即开发新的能源和节约现有的能源．煤石油天然气不可再生2．新能源(1)种类：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等．(2)特点：资源丰富，可以，没有污染或污染很小．再生三、盖斯定律1．内容：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是的，即化学反应的反应热只与反应体系的有关，而与反应的途径无关．2．应用：间接计算某些反应的反应热．相同始态和终态3．举例：如ΔH＝.ΔH1＋ΔH21．下列关于热化学反应的描述中正确的是()A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1C．H2(g)的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.6kJ·mol－1D．葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则1/2C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1解析：A项，没有指明H2SO4、Ba(OH)2的浓度和体积，所以无法确定反应热的大小，况且反应SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓也放热；B项中氢元素并未转化为稳定的氧化物；C项中的水应为液态．答案：D2．(2010·西安质量检测)氯原子对O3的分解有催化作用：O3＋Cl===ClO＋O2ΔH1；ClO＋O===Cl＋O2ΔH2；大气臭氧层的分解反应是O3＋O===2O2ΔH，该反应的能量变化示意图如图所示，下列叙述中正确的是()A．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E1－E3B．反应O3＋O===2O2的ΔH＝E2－E3C．O3＋O===2O2是吸热反应D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2解析：O3＋O的总能量高于2O2的能量，反应O3＋O===2O2为放热反应，ΔH＜0，ΔH＝E3－E2，故A、B、C错误；根据盖斯定律可得ΔH＝ΔH1＋ΔH2，D正确．答案：D3．(2010·广东高考)在298K、100kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是()A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2解析：本题考查盖斯定律，意在考查考生对盖斯定律的运用能力及对反应热的计算能力．设提供的三个热化学方程式分别为①、②、③，根据盖斯定律，由①＋②×2可以得到③，故ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3，A项正确．答案：A4．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/molC3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220kJ/mol根据上面两个热化学方程式，试回答下列问题：(1)H2的燃烧热为________，C3H8的燃烧热为_______．(2)1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为________．解析：(1)根据燃烧热的概念可知：H2、C3H8的燃烧热分别为285.8kJ/mol、2220kJ/mol.(2)释放总热量的计算式为：Q放＝1mol×285.8kJ/mol＋2mol×2220kJ/mol＝4725.8kJ.答案：(1)285.8kJ/mol2220kJ/mol(2)4725.8kJ燃烧热与中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热ΔHΔH＜0，单位常用kJ/mol不同点反应物的量1mol(O2不限量)不限量生成物的量不限量1molH2O反应热的含义1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，燃烧热不同生成1molH2O时放出的热量；不同的反应物的中和热大致相同，均约为57.3kJ/mol[例1]下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃，101kPa)：①C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)ΔH＝－2878kJ/mol②C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)ΔH＝－2658kJ/mol③C4H10(g)＋92O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l)ΔH＝－1746kJ/mol④C4H10(g)＋92O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g)ΔH＝－1526kJ/mol由此判断，正丁烷的燃烧热是()A．2878kJ/molB．2658kJ/molC．1746kJ/molD．1526kJ/mol[名师精析]根据燃烧热的概念，生成物应为稳定的氧化物，C―→CO2(g)，H―→H2O(l)，A选项符合题意．[答案]A1．已知H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，CO的燃烧热为282.8kJ·mol－1.现有H2和CO组成的混合气体56.0L(标准状况)，经充分燃烧后，放出的总热量为710.0kJ，并生成液态水．下列说法正确的是()A．CO燃烧的热化学方程式为：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝＋282.8kJ·mol－1B．H2燃烧的热化学方程式为：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－571.6kJ·mol－1C．燃烧前混合气体中，H2的体积分数为40%D．燃烧后的混合气体与足量的过氧化钠反应，转移电子的物质的量为2mol解析：根据燃烧热的定义可确定A项中正确的热化学方程式为：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－565.6kJ·mol－1，可得B项中生成的H2O应为液态．对于C项可列方程组求解，设56.0L混合气体中含H2的物质的量为xmol，CO的物质的量为ymol，列式x＋y＝56.0÷22.4＝2.5①，285.8x＋282.8y＝710.0②，联立解得x＝1，H2的体积分数为(1/2.5)×100%＝40%，故C项正确．燃烧后生成的H2O、CO2共2.5mol，与Na2O2反应能产生O21.25mol，其转移电子的物质的量为2.5mol.答案：C2．已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221kJ/mol②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol下列结论正确的是()A．碳的燃烧热大于110.5kJ/molB．①的反应热为221kJ/molC．浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水时放出的热量小于57.3kJD．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量解析：A项中燃烧热是指101kPa,1mol物质充分燃烧生成稳定化合物所释放的能量，由题知1molC生成1molCO放热110.5kJ，碳的燃烧热应指氧化产物为CO2时对应能量，要在此基础上继续氧化放热，所以应大于110.5kJ/mol.B项中反应热存在吸热、放热两种情况，可更正为①的反应热为ΔH＝－221kJ/mol.C项中浓硫酸稀释时放热，则与稀NaOH溶液反应生成1mol水放出的热量大于57.3kJ.D项中稀醋酸为弱酸，反应中继续电离吸收一部分热量，故放出热量值比57.3kJ要少．[答案]A1．依据反应物与生成物的能量计算ΔH＝E生成物－E反应物．2．依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量．3．利用热化学方程式进行计算先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与反应热之间的关系直接计算反应热．4．依据燃烧热数据，利用公式直接计算反应热Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)．5．利用盖斯定律计算应用盖斯定律常用以下两种方法．(1)热化学方程式相加或相减，如由C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1；C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH2；可得CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2(2)合理设计反应途径如由图可得：ΔH＝ΔH1＋ΔH2.[例2]已知：Fe2O3(s)＋32C(s)===32CO2(g)＋2Fe(s)ΔH1＝＋234.1kJ·mol－1①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1②则2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是()A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1[名师精析]32×②－①就可得2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)，则ΔH＝32ΔH2－ΔH1＝－824.4kJ·mol－1.[答案]A有关反应热的计算，要注意以下几点：(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值必须乘上该数．(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减．(3)写一个热化学方程式的逆反应时，ΔH的数值不变，符号相反．3．(2010·新课标全国卷)已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6kJ·mol－1.则HCN在水溶液中电离的ΔH等于()A．－67.7kJ·mol－1B．－43.5kJ·mol－1C．＋43.5kJ·mol－1D．＋67.7kJ·mol－1解析：本题考查化学反应热的计算，意在考查考生对盖斯定律的运用能力．题述反应的离子方程式依次为：HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－12.1kJ·mol－1①，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－55.6kJ·mol－1②，①－②得：HCN(aq)===H＋(aq)＋CN－(aq)ΔH＝＋43.5kJ·mol－1.答案：C4．(2011·东城模拟)已知下列热化学方程式：Zn(s)＋1/2O2(g)===ZnO(s)ΔH＝－351.1kJ/molHg(l)＋1/2O2(g)===HgO(s)ΔH＝－90.7kJ/mol由此可知Zn(s)＋HgO(s)=