燃烧热和中和热学案

《燃烧热和中和热》

[重点难点]

1．理解燃烧热的概念，利用热化学方程式进行有关燃烧热的计算。

2．理解中和热的概念，熟练写出稀溶液中强酸与强碱中和反应的热化学方程式。

[知识讲解]

一、燃烧热

在101kPa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。燃烧热是反应热的一种。

“生成稳定的氧化物”的两层涵义：

①指燃烧产物不能再燃烧（如生成CO

2、H

2

O、SO

2

、N

2

等）；

②是生成物的聚集状态在燃烧热测定条件下处于稳定状态，一般燃烧热常用298K时数据，如H

2

的燃烧热是指1mol氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量。

燃烧热的计算标准是以可燃物为1mol来进行测量和计算的，因此在计算燃烧热时，热化学方程式里的化学计量数常常出现分数。

二、中和热

在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1molH

2

O，这时的反应热叫做中和热，中和热也是反应热的一种。

强酸和强碱在稀溶液中的中和反应实质是H+(aq)+OH-(aq)=H

2

O(1)；△H= －57.3kJ·mol-1

中和热的标准是以生成1molH

2

O所放出的热量来衡量的。

弱酸或者弱碱在稀溶液中发生中和反应时，由于弱电解质的电离需要吸收更多的热量，它们的中和热一般低于57.3kJ·mol-1；而如果是浓硫酸与碱反应，则由于浓硫酸溶解时表现为放热，则测得的中和热要高于上值。

三、使用化石燃料的利弊和新能源的开发

1．能源及其分类

凡是能提供某种形式能量的物质或物质的运动，统称为能源。它是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源与经过加工或转换的能量的来源，尚未开采出的能量资源不列入能源的范畴，只是能源资源。

能源的分类方法有多种：

(1)一次能源与二次能源。

从自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等；一次能源经过加工转换后获得的能源称为二次能源，如各种石油制品、煤气、蒸汽、电力、氢能、沼气等。

(2)常规能源与新能源。

在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛利用的能源称为常规能源，如煤、石油、天然气、水能、生物能等。随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发展的利用先进技术所获得的能

源都是新能源，如核聚变能、风能、太阳能、海洋能等。

(3)可再生能源与非再生能源。

可连续再生、永远利用的一次能源称为可再生能源，如水力、风能等；经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称为非再生能源，如石油、煤、天然气等。

2．燃料

广义地讲，能够发生燃烧反应放出热量的物质都可称为燃料。

3．化石燃料

煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。

4．煤作燃料的利弊

（1）从化学的角度来看，煤虽然燃烧发热量高，但燃烧反应速率小，热量利用效率低，且煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉不仅会产生SO

2

等有毒气体和烟尘，且太浪费资源。

（2）从资源、环境的角度来看，煤是我国储量最多的能源资源，应充分利

用该资源为国家建设服务，但煤的形成需经数亿年的时间，属于不可再生的资源，用一些就少一些，且大量开采虽成本较低，但会造成地面塌陷。煤的直接燃烧是一种低效的利用，对环境还会造成污染。

（3）从综合经济效益角度来分析，通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃烧煤对环境的污染，提高煤燃烧的热利用率。

5．新能源开发

（1）新能源特点：资源丰富、可再生，对环境无污染或很少污染。

（2）最有希望的新能源：太阳能、燃料电池、风能和氢能等。

（3）我国调整和优化能源结构方向是降低燃煤、节约油气、加快开发水电、核电和新能源。

四、天于中和热的测定实验

1．实验用品

大烧杯1个(500mL)、小烧杯1个(100mL)、温度计、量筒2个(50mL)、泡沫塑料或硬纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。

0.50mol/L、0.55mol/LNaOH溶液。

2．实验原理

在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫中和热。实验中通过酸碱中和反应，测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。

H+(aq)十OH—(aq)＝H2O(1)；△H≈—57.3kJ/mol

3．实验步骤见教材

4．数据处理

为了使计算简便一些，我们近似地认为：

(1)0.50mol/L盐酸和0.55mol/LNaOH溶液的密度都是1g/cm3，所以

50mL0.50mol/L盐酸的质量m1＝50g，50mL0.55mol/LNaOH溶液的质量m2＝50g。

(2)中和后生成的溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)，由此可以计算出，50mL 0.50mL/L盐酸与50mL 0.55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为：(m1十m2)·c·(t2—t1)＝0.418(t2—t1)kJ。

又因50mL0.50mol/L盐酸中含有0.025mol的HCl，0.025mol的HCl与

0.025molNaOH发生中和反应，生成0.025molH2O，放出的热量是0.418(t2—t1)kJ，所以生成1molH2O时放出的热量即中和热为：

。

5．注意事项

(1)为了保证0.50mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol/LNaOH溶液，使碱稍稍过量。

(2)实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中还有弱酸（碱）电离吸热，会使测得中和热的数值偏低。

例1.在101kPa时，完全燃烧1g甲烷气体，生成液态水和二氧化碳气体，放出55.6kJ 的热量，计算CH4的燃烧热并写出热化学方程式；若完全燃烧5mol甲烷气体，能放出多少热量？

例2．在101kPa时，完全燃烧一定量的丁烷气体放出的热量为QkJ，经测定完全吸收它生成的CO2(g)需消耗5mol·L-1的KOH(aq)100mL恰好生成正盐，求丁烷的燃烧热，并写出热化学方程式。

[分析] 解决本例题的关键是找出已知量和未知量之间的关系式。由C4H10(g)～

4CO2及CO2(g)～2KOH(aq)，可得C4H10(g)～8KOH(aq)的关系，本题中消耗KOH 的物质的量为5mol·L-1×0.1L=0.5mol。假设1molC4H10(g)完全燃烧放出热量为Q'kJ，则：

C4H10(g) ～8KOH(aq) ～△H

1mol8mol Q'kJ

0.5mo lQkJ

解之得Q'==16QkJ 丁烷的燃烧热为16QkJ·mol-1，