考点31 燃烧热与中和热 能源-备战2020年高考化学考点

【答案】（1）隔热保温，防止热量的损失
（2）H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6 kJ·mol－1 （3）①4.0 ②－53.5 kJ·mol－1 ③b
（4）ΔH1＝ΔH2<ΔH3
2．50 mL 0.50 mol·L−1 盐酸与 50 mL 0.55 mol·L−1 NaOH 溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定 反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
过关秘籍
（1）中和反应的实质是 H+和 OH−化合生成 H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、 难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。
（2）用文字表述燃烧热和中和热时，不用带“−”，而用 ΔH 表示时，必须带“−”。 如甲烷的燃烧热为 8903. kJ· mol−1 或甲烷燃烧时 ΔH=−890.3 kJ· mol−1。
（1）化石燃料
①种类：煤、石油、天然气。
②特点：蕴藏量有限，且不能再生。 （2）太阳能、生物质能和氢能的利用 1）太阳能的利用
①直接利用：太阳能以光和热的形式传送到地面，人们可以直接利用太阳辐射获得光和热。
②植物的光合作用：在太阳光的作用下，绿色植物把光能转化为化学能。
③间接利用
a.人类所需的能源大多来自于石油、天然气、煤，它们所蕴藏的能量就是远古生物吸收的太阳能。
般不同
大致相同，均约为 57.3 kJ·mol−1
表示方法
燃 烧 热 为 akJ·mol−1 或 酸与碱反应的中和热为 57.3 kJ·mol－
ΔH=−a kJ·mol−1
1 或 ΔH =−57.3 kJ·mol−1
热化学方程式的书 写
以燃烧 1 mol 可燃物为标准 配平其余物质的化学计量数 (常用分数表示)
b.动物食用植物体内的淀粉、纤维素、蛋白质是间接利用太阳能。
2）生物质能的利用
①直接燃烧。
②生物化学转换：用含糖较多的农作物转化成乙醇。
③热化学转换：转化成热值较高可燃性气体。
3）氢能的利用
{ ) a.资源不受限制
①氢能的优点 b.绿色能源 c.热值高
②氢能的开发方式
a.以天然气、石油和煤为原料，高温下与水蒸气反应：
测定的中和热的数值偏小；若用浓硫酸与强碱反应测定中和热，因浓硫酸稀释要放热，故测定的中和热的
数值偏大。
误差分析
（1）分析的依据 看实验中有哪些因素能造成(t 终−t 始)出现误差。若(t 终−t 始)偏大，则|ΔH|偏大；若(t 终−t 始)偏小，则|ΔH| 偏小。 （2）误差分析实例 50 mL 0.50 mol/L 盐酸与 50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液反应的误差分析：
引起误差的实验操作 保温措施不好
t 终−t 始 偏小
|ΔH| 偏小
搅拌不充分
偏小
偏小
所用酸、碱浓度过大
偏大
偏大
用同浓度的氨水代替 NaOH 溶液 用同浓度的醋酸代替盐酸
偏小 偏小
偏小 偏小
用 50 mL 0.50 mol/L NaOH 溶液
偏小
偏小
三、能源
1．概念 能提供能量的自然资源。 2．发展阶段 柴草时期→化石能源时期→多能源结构时期。 3．分类
H2O(l) ΔH=−57.3 kJ·mol−1。
燃烧热
中和热
相同点
能量变化 ΔH
放热 ΔH<0，单位：kJ·mol−1
反应物的量
1 mol（O2 不限量）
不限量
生成物的量
源自文库
不限量
H2O（l）是 1 mol
1 mol 可燃物完全燃烧生成 在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反
不同点
反应热的含义
稳定化合物时放出的热量； 应，生成 1 mol H2O（l）和可溶性盐 不同的可燃物，其燃烧热一 时放出的热量；不同的反应物中和热
实验说明
（1）中和热的测定实验中，NaOH 溶液的浓度稍大于盐酸的浓度是确保 HCl 反应完全。若采用的酸、
碱浓度相等，可采用碱体积稍过量的方法达到这个目的。
（2）中和热的计算公式
(m酸 m碱 ) c (t终 t始 )
ΔH=−
kJ/mol
n水
（3）实验中若用弱酸(或弱碱)代替强酸(或强碱)，因弱酸(或弱碱)电离出 H+(或 OH−)需要吸收热量，故
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：
25 C8H18(l)+ 2 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) 3．燃烧热与中和热的异同
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
【答案】D
1．25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为 5 518
kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是
A．2H+(aq)+
SO
2 4
(aq)+Ba2+(aq)+2OH−(aq)
BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=−57.3 kJ/mol
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 ΔH1<ΔH2
【解析】表示氢气燃烧热时产物中的水应该为液态，且 H2 的化学计量数为 1，故 A 错误；已知 C(石墨， s)===C(金刚石，s) ΔH>0，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
的比热容 c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成 1 mol H2O(l)时的反应热 ΔH＝________(取小数点后一位)。 ③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1 有偏差，产生偏差的原因不可能是________(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取 NaOH 溶液的体积时仰视读数
4．能源问题
（1）我国目前使用的主要能源是化石燃料，它们的蕴藏量有限，而且不能再生，最终将会枯竭。
（2）化石燃料的大量使用带来严重的环境污染问题。
5．解决能源问题的措施
（1）提高能源的使用效率
①改善开采、运输、加工等各个环节。 ②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。 一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大 O2 浓度等。 二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷成雾状等。 （2）开发新的能源 开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
以生成 1 mol 水为标准来配平其余物 质的化学计量数(常用分数表示)
备注
必须生成稳定的氧化物，如 ①弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱)，
C 燃 烧 应 生 成 CO2 而 不 是 因电离吸热，放出的热量减小，中和
CO，H2 燃烧应生成液态水而 热增大；②若用浓硫酸(或 NaOH 固
非气态水
体)，放出热量增多，中和热减小
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<ΔH2，故 D 正确。
1 B．KOH(aq)+ 2 H2SO4(aq)
1 2 K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=−57.3 kJ/mol
25 C．C8H18(l)+ 2 O2(g)
8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=−5 518 kJ/mol
D．2C8H18(g)+25O2(g)
16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=−5 518 kJ/mol
（2）写出该反应的热化学方程式[生成 1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：_______________。 （3）取 50 mL NaOH 溶液和 30 mL 硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。
①请填写表格中的空白：
温度
起始温度 t1/℃
终止温 温度差平均
次数 H2SO4
专题 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
c．分多次把 NaOH 溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定 NaOH 溶液起始温度后直接测定 H2SO4 溶液的温度 （4）若将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和稀氨水分别和 1 L 1 mol·L－1 的稀盐酸恰好完全
反应，其反应热分别为 ΔH1、ΔH2、ΔH3，则 ΔH1、ΔH2、ΔH3 的大小关系为_________________________。 【解析】（3）①第 2 组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值约为 4.0 ℃。②ΔH＝－[(50＋
二、中和热的实验测定
实验原理
在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成 1 mol H2O(l)时的反应热叫中和热。
H+(aq)+OH−(aq)
H2O(l) ΔH=−57.3 kJ·mol−1
实验装置
注意事项： a.泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。 b.为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。
（3）中和反应的对象为稀溶液，且中学阶段一般指稀的强酸与稀的强碱。
考向二 中和热的实验测定
典例 1 某实验小组用 0.50 mol·L－1 NaOH 溶液和 0.50 mol·L－1 硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图 所示。
（1）装置中碎泡沫塑料的作用是_____________________________。
高温
高温
CH4＋H2O(g) = = = = = CO＋3H2；C＋H2O(g) = = = = = CO＋H2。
通电 b.电解水：2H2O = = = = = 2H2↑＋O2↑。
催化剂 c.使用催化剂，利用太阳能分解水：2H2O = = 光= = = 2H2↑＋O2↑。 d.利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解产生氢气。
30)mL×1.0 g·mL－1×4.0 ℃×4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1÷0.025 mol]≈－53.5 kJ·mol－1。③放出的热量少可能是散热、
多次加入碱或起始温度读得较高等原因。（4）稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们
的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中 NH3·H2O 的电离要吸收热量，故中和热要 小一些(注意中和热与 ΔH 的关系)。
考向一 燃烧热、中和热的概念及表示
典例 1 下列有关热化学方程式的叙述正确的是
A．2H2(g)＋O2(g)
2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为 241.8 kJ·mol－1
B．已知 C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，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
NaOH
平均值 度 t2/℃
值(t2－t1)/℃
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为 0.50 mol·L－1 NaOH 溶液和 0.50 mol·L－1 硫酸溶液的密度都是 1.0 g·mL－1，中和后生成溶液