高中化学选修4之知识讲解_燃烧热 化学反应热的计算_基础-

燃烧热化学反应热的计算【学习目标】1、了解燃烧热、中和热的概念，并能进行简单的计算；2、了解化学在解决能源危机中的重要作用。

知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义；3、知道盖斯定律，能用盖斯定律进行反应热的简单计算。

【要点梳理】要点一、反应热的类型1、燃烧热：在101kPa时，1mol物质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表示。

要点诠释：燃烧热是反应热的一种形式。

使用燃烧热的概念时要理解下列要点。

①规定是在101 kPa压强下测出热量。

书中提供的燃烧热数据都是在101kPa下测定出来的。

因为压强不同，反应热有所不同。

②规定可燃物的物质的量为1mol(这样才有可比性)。

因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数常出现分数。

例如，C8H18的燃烧热为5518kJ/mol，用热化学方程式表示则为C8H18(l)+O2(g)= 8CO2(g)+9H2O(l)△H=－5518kJ/mol③规定生成物为稳定的氧化物．例如C→ CO2、H →H2O(l)、S →SO2等。

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=－393.5kJ/mol2、中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。

中和热的表示：H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l)△H=－57.3kJ/mol。

要点诠释：①这里的稀溶液一般要求酸溶液中的c(H＋)≤1mol/L，碱溶液中的c(OH－)≤1mol/L。

这是因浓酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。

②强酸与强碱的中和反应其实质是H＋和OH－反应(即与酸、碱的种类无关)，通过许多次实验测定，1molH ＋和1molOH－反应生成1molHO时，放出热量57.3kJ。

其热化学方程式为2H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l)；△H=－57.3kJ/mol因此，所有中和反应的△H相同，都为－57.3kJ/mol。

③中和热是以生成1molH2O为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1，其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数；中和反应对象为稀溶液；强酸与强碱中和时生成1mol H2O均放热57.3kJ，弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。

【：燃烧热化学反应热的计算】要点诠释：比较燃烧热与中和热要点二、能源1、含义：能源就是能提供能量的自然资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐及柴草等等。

我国目前使用的主要能源是化石燃料。

2、我国能源的现状(1)主要是化石燃料蕴藏量有限，而且不能再生，最终将枯竭。

(2)能源利用率低，浪费严重。

(3)能源储量丰富，我国的人均能源拥有量较低。

(4)近年来能源的总消费量与人均消费量情况呈下降趋势，但是，仍然出现了能源危机问题。

3．新能源类型：太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能和生物质能等。

特点：资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染。

要点三、盖斯定律1、盖斯定律的内容不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。

.换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

2、盖斯定律直观化△H＝△H1+△H23、盖斯定律的应用(1)有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。

例如：C(s)＋0.5O2(ｇ)=CO(g)上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2、O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。

因此该反应的△H无法直接测得。

但是下述两个反应的△H却可以直接测得：C(s)＋O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/molCO(g)＋0.5 O2(g)＝CO2(g) △H2＝-283.0kJ/mol根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的△H。

分析上述反应的关系，即知△H1＝△H2＋△H3△H3＝△H1－△H2＝-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol)＝-110.5kJ/mol由以上可知，盖斯定律的实用性很强。

(2)在化学计算中，可利用热化学方程式的组合，根据盖斯定律进行反应热的计算。

(3)在化学计算中，根据盖斯定律的含义，可以根据热化学方程式的加减运算，比较△H的大小。

要点四、反应热的计算根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据，可以计算一些反应的反应热。

反应热、燃烧热的简单计算都是以它们的定义为基础的，只要掌握了它们的定义的内涵，注意单位的转化即可。

热化学方程式的简单计算的依据：(1)热化学方程式中化学计量数之比等于各物质物质的量之比；还等于反应热之比。

(2)热化学方程式之间可以进行加减运算。

【典型例题】类型一、概念的应用例1下列热化学方程式中，△H能正确表示物质的燃烧热的是()A．CO(g) +1/2O2(g) =CO2(g) △H＝-283.0 kJ/molB．C(s) +1/2O2(g) =CO(g) △H＝-110.5 kJ/molC．H2(g) +1/2O2(g)=H2O(g) △H＝-241.8 kJ/molD．2C8H18(l) +25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l) △H＝-11036 kJ/mol【思路点拨】解题时注意燃烧热定义的要点：“1 mol、充分燃烧、生成稳定的氧化物”。

【答案】A【解析】A 本题旨在考查燃烧热的定义，选项B不是物质完全燃烧生成稳定的氧化物，选项C生成物H2O(g)不是稳定的氧化物，其稳定的氧化物为H2O(l)，选项D不是1mol的完全燃烧不符合燃烧热的概念。

【总结升华】高中阶段的化学，在学习时尤其注意准确掌握概念的内涵和外延，不可自己凭空想像，做不出不当假设。

举一反三：【变式1】强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应，H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.3kJ/mol，向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓H2SO4、稀硝酸，则恰好完全反应时的热效应△H1、△H2、△H3的关系正确的是A. △H1>△H2>△H3B. △H1<△H3<△H2C. △H2>△H1>△H3D. △H1>△H3>△H2【答案】D【解析】弱电解质电离吸热，中和过程放热少；浓硫酸稀释放热，中和过程放热多。

△H的比较要注意符号，放热越多，△H越小。

【：燃烧热化学反应热的计算】【变式2】已知：2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l); ❒H1= – 572 kJ /molCH4(g) +2O2(g) = CO2(g)+2H2O (l); ❒ H2= – 890 kJ/mol由1 mol H2和2 mol CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。

【答案】2066kJ【解析】1mol H2完全燃烧放出的热量是572kJ/2，2mol CH4完全燃烧放出的热量是890kJ×2，本题释放的总能量应当是(572/2+890×2 )kJ．【变式3】甲烷和氢气燃烧的热化学方程式分别如下：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H12H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H22H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3常温下取体积为4：1的甲烷和氢气混合气体11.2L(标况)，完全燃烧后恢复常温，放出热量为()A、0.4△H1＋0.05△H3B、0.4△H1＋0.05△H2C、0.4△H1＋0.1△H3D、0.4△H1＋0.2△H3【答案】A类型二、能源的利用例2 我国二氧化碳的排放量位居世界第二，为减少二氧化碳这种温室气体的排放，下列措施不对的是：A. 大力发展氢能源B. 充分利用太阳能C. 不使用含碳能源D. 提高能源利用率【答案】C【解析】目前全球能源还主要依靠含碳物质的燃烧。

要减少二氧化碳的排放应在开发新能源，提高能源利用率等方面下功夫。

举一反三：【变式1】（2015 福建泉州五校联考）化学与生活、社会密切相关。

下列说法不正确的是（）A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境B．用废旧皮革生产药用胶囊可以提高原子利用率C．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术D．提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染【答案】B【解析】使用清洁能源可减少大气污染物的排放，还可以节约化石能源，所以A正确；旧皮革中含有有毒物质，不能用来生产药用胶囊，B错误；C正确；白色污染是指废旧塑料制品带来的污染，提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染，D正确。

类型三、盖斯定律反应热的计算例3已知C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g) ΔH＝akJ·mol-1，2C(s)+O2(g)====2CO(g)ΔH＝-220 kJ·mol-1，H—H、O＝O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol-1、496 kJ·mol-1和462 kJ·mol-1，则a为()A.-332B.-118C.+350D.+130【思路点拨】利用盖斯定律找出题中的两个热化学方程式与H-H、O＝O和O—H键的键能之间的关系。

【答案】D【解析】根据题意有①C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g)ΔH＝akJ·mol-1，②2C(s)+O2(g)====2CO(g)ΔH ＝-220 kJ·mol-1，根据盖斯定律②-①×2得2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)ΔH＝-(220+2a)kJ·mol-1，496+2×436-2×2×462＝-(220+2a)，a＝+130，D正确。

【总结升华】利用盖斯定律进行计算的一般步骤：举一反三：【变式1】用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应．①CaSO4（s）+CO（g）⇌CaS（s）+CO2（g）△H1=﹣47.3kJ•mol﹣1②CaSO4（s）+CO（g）⇌CaO（s）+CO2（g）+SO2（g）△H2=+210.5kJ•mol﹣1③CO（g）⇌C（s）+CO2（g）△H3=﹣86.2kJ•mol﹣1反应2CaSO4（s）+7CO（g）⇌CaS（s）+CaO（s）+6CO2（g）+C（s）+SO2（g）的△H=（用△H1、△H2和△H3表示）【答案】4△H1+△H2+2△H3【解析】根据盖斯定律，①×4+②+③×2可得：2CaSO4（s）+7CO（g）⇌CaS（s）+CaO（s）+6CO2（g）+C（s）+SO2（g）的△H=4△H1+△H2+2△H3【变式2】盖斯根据一系列事实于1840年提出“不管化学过程是一步或分数步完成，这一过程热效应相同。