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專題33 燃燒熱、中和熱 一. 燃燒熱 1. 定義：在101 kPa時，1 mol純物質 完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。單位kJ/mol。 2. 在理解物質燃燒熱的定義時，要注意以下幾點： （1） 研究條件： 101 kPa，溫度通常是25℃。 （2）反應程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。 如H→H2O(l)而不是H2O(g)、C→CO2(g)而不是CO、S→SO2(g)而不是SO3。 （3） 燃燒熱是以1 mol可燃物作為標準來進行測定的，因此書寫表示燃燒熱的熱化學方程式時，應以1 mol可燃物為標準來配平其余物質的化學計量數(shù)，其他物質的化學計量數(shù)常出現(xiàn)分數(shù)。 （4） 燃燒熱的含義：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol，H2的燃燒熱為285.8kJ/mol所表示的含義： 。 特別提醒：因燃燒熱、中和熱是確定的放熱反應，具有明確的含義，故在表述時不用帶負號，如CH4的燃燒熱為890KJ/mol。強酸與強堿反應的中和熱為57.3kJ/mol。 二. 中和熱 1. 定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應，生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。 2. 中和熱的表示：H+(aq) +OH-(aq)=H2O (l)；△H=-57.3kJ／mol。 3. 要點 ①條件：稀溶液。 ②反應物：（強）酸與（強）堿。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、電解質電離的吸熱所伴隨的熱效應。 ③生成1mol水，中和反應的實質是H+和OH-化合生成 H20，若反應過程中有其他物質生成，這部分反應熱也不在中和熱內(nèi)。④放出的熱量：57.3kJ/mol 三. 燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 相同點 燃燒熱 中和熱 能量變化 放熱反應 ΔH ΔH<0 , 單位 kJ/mol 不 同 點 反應物的量 可燃物為1mol 可能是1mol也可以是0.5mol(或不限) 生成物的量 不限量 H2O 1mol 反應熱的含義 1mol反應物完全燃燒時放出的熱量;不同的物質燃燒熱不同 酸堿中和生成1molH2O時放出的熱量,強酸強堿間的中和反應中和熱大致相同,均約為57.3kJ/mol （2） 中和熱的測定步驟： ① 用大、小燒杯、泡沫塑料、溫度計和環(huán)形 攪拌棒組裝反應裝置。(也可在保溫杯中進行) ② 用量筒量取50mL0.5mol的鹽酸倒入小燒杯中并用溫度計測量溫度，記入下表。 ③ 用另一量筒量取50mL0.55mol的NaOH溶液并測量溫度，記入下表。 ④ 把溫度計和環(huán)形攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯，用環(huán)形攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度，記為最終溫度， 記入下表。 ⑤ 重復實驗兩次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均 值作為計算依據(jù)。 ⑥ 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算中和熱。（具體計算不 要求）在理解中和熱的概念時，要注意以下幾點：①研究條件：稀溶液（常用aq來表示稀溶液）； ②反應物：酸與堿 ； ③生成物及其物質的量：1 mol H2O； ④放出熱量：ΔH<0 單位：kJ/mol。 在書寫物質在溶液中發(fā)生化學反應的方程式時，我們常用aq來表示稀溶液，稀溶液是指溶于大量水的離子。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質的溶解熱、電解質電離的吸熱所伴隨的熱效應。 典例1下列說法正確的是 A． 在25℃、101KPa,1mol S(s)和2molS(s) 的燃燒熱相等 B． 1mol H2SO4 (濃)與1mol Ba(OH)2完全中和所放出的熱量為中和熱 C． CO是不穩(wěn)定的氧化物,它能繼續(xù)和氧氣反應生成穩(wěn)定的CO2 ,所以CO的燃燒反應一定是吸熱反應 D． 101KPa時,1mol H2燃燒所放出的熱量為氫氣的燃燒熱 【答案】A 【解析】A、燃燒熱指25℃、101kPa時1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，因此S的燃燒熱相等，A正確；B、中和熱是稀強酸與稀強堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時放出的熱量，濃硫酸遇水放出熱量，B錯誤；C、所有的燃燒都是放熱反應，C錯誤；D、應是生成穩(wěn)定的氧化物，即101kPa時1mol氫氣燃燒產(chǎn)生的H2O是液態(tài)水時，放出的熱量才是燃燒熱，D錯誤。 典例2下列關于說法正確的是 A． HCl和NaOH反應的中和熱為57.3kJ/mol，H2SO3和NaOH反應的中和熱也為57.3kJ/mol B． 已知C2H5OH（l）的燃燒熱是1366.8kJ/mol，則C2H5OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）反應的△H=﹣1366.8kJ/mol C． 在一定溫度和壓強下，將0.5mol N2和1.5mol H2置于密閉容器中充分反應生成NH3（g），放出熱量19.3kJ，則其熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=﹣38.6kJ/mol D． 一定條件下2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g) △H1 ，2SO2(g)+O2(g)?2SO3(l) △H2 則△H1＞△H2 【答案】D 典例3有關熱化學方程式書寫與對應表述均正確的是( ) A． 稀硫酸與0.1 mol／L NaOH溶液反應：H+(aq)+OH－(aq)= H2O(l)△H = +57.3 kJmol-1 B． 在101KPa下氫氣的燃燒熱△H =－285.5 kJmol-1，則水分解的熱化學方程式：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H = +285.5 kJmol-1 C． 已知2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=－221 kJmol-1， 則可知C的燃燒熱大于110.5 kJmol-1 D． 2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0 反應為熵增反應，任何溫度下能自發(fā)進行 【答案】C 【解析】A、酸堿中和是放熱反應，故△H應為負值，A錯誤；B、燃燒熱為1mol H2完全燃燒的熱效應，故在101KPa下氫氣的燃燒熱△H =－285.5 kJmol-1，則水分解的熱化學方程式：H2O(l)=H2(g)+ O2 (g) △H = +285.5 kJmol-1，B錯誤；C、由反應2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=－221 kJmol-1可知，1mol碳燃燒生成CO放出的熱量為110.5 kJ，CO燃燒生成二氧化碳繼續(xù)放出熱量，故1mol碳完全燃燒放出的熱量大于110.5 kJ，所以碳的燃燒熱大于110.5 kJ/mol，C正確；D、2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0 反應為熵增反應，△S＞0，則高溫條件下才有可能滿足△H-T△S<0，反應才能自發(fā)進行，D錯誤。 典例4下列熱化學方程式的反應熱表示可燃物的燃燒熱的是 A． H2(g)+I2(g)2HI(g) △H=-9.48 kJ ? mol-1 B． CH4(g)+2O2(g)=2H2O(g)+CO2(g) △H =-802.3 kJ ? mol-1 C． 2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) △H=-566 kJ ? mol-1 D． H2(g)+ O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ ? mol-1 【答案】D 典例5下列關于反應能量的說法正確的是 A． Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s) ΔH＝－216 kJ/mol，反應物總能量<生成物總能量 B． 相同條件下，如果1 mol氫原子所具有的能量為E1，1 mol 氫分子的能量為E2，則2E1>E2 C． 101 kPa時，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ/mol，H2的燃燒熱ΔH＝－241.8 kJ/mol D． H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol，含1 mol NaOH的氫氧化鈉溶液與含0.5 mol H2SO4的濃硫酸混合后放出57.3 kJ 的熱量 【答案】B 【解析】A、當反應物總能量＞生成物總能量，則反應是放熱反應，△H＜O，A錯誤；B、如果1mol氫原子所具有的能量為E1，1mol氫分子的能量為E2，原子的能量比分子的能量高，所以原子結合成分子形成化學鍵時放出熱量，即2H=H2 放出熱量，則2E1＞E2，B正確；C、H2的燃燒熱必須是1mol物質燃燒生成最穩(wěn)定的氧合物液態(tài)水時所放出的能量，C錯誤；D、中和熱是強酸和強堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1mol水時，所放出的熱量，1molNaOH的氫氧化鈉溶液與含0.5molH2SO4的濃硫酸混合時，濃硫酸溶于水放熱，所以導致△H＜-57.3kJ?mol-1，D錯誤。 典例6（Ⅰ）（1）在25℃、101kPa下，1 g甲醇（CH3OH）燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱22.68 kJ。則甲醇的燃燒熱的熱化學方程式為：_________________________________ （Ⅱ）現(xiàn)用中和滴定測定某鹽酸溶液的濃度，有關數(shù)據(jù)記錄如下： 滴定序號 待測液體積(mL) 所消耗燒堿標準液的體積(mL) 滴定前 滴定后 消耗的體積 1 25.00 0.50 25.12 24.62 2 25.00 / / / 3 25.00 5.00 29.58 24.58 （2）實驗中有石蕊和酚酞兩種指示劑，該實驗應選用_______作指示劑。用______式滴定管盛裝0.2500 mol/L燒堿標準液，錐形瓶中裝有25.00mL待測鹽酸溶液。 （3）下圖表示第二次滴定時50 mL滴定管中前后液面的位置。該次滴定所用標準燒堿溶液體積為 _______mL。 （4）根據(jù)所給數(shù)據(jù)，計算出該鹽酸的物質的量濃度（注意保留合適的有效數(shù)字），c (HCl) = _____________ 。 （5）讀數(shù)時，若滴定前仰視，滴定后俯視，則會使最終測定結果_________。(填“無影響”、“偏高”、“偏低”) 【答案】 CH3OH（l）+3/2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l） ΔH=－725.76 kJ ?mol－1 酚酞 堿 24.60 0.2460 mol?L－1 偏低 （3）滴定前讀數(shù)為：0.20mL，滴定后讀數(shù)為：24.80mL，消耗溶液的體積為24.60mL； （4）消耗的燒堿溶液的體積為V（NaOHl）==24.60mL， 則c（HCl）===0.2460 mol?L－1 ； （5）讀數(shù)時，若滴定前仰視，液面在刻度線上方，滴定后俯視，液面在刻度線下方，導致消耗標準液的體積讀數(shù)偏小，則會使最終測定結果偏低。 典例7金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們在氧氣不足時燃燒生成一氧化碳，在氧氣充足時充分燃燒生成二氧化碳，反應中放出的熱量如圖所示。 （1）在通常狀況下,金剛石和石墨相比較, （填”金剛石”或”石墨”）更穩(wěn)定，石墨的燃燒熱為 。 （2）12 g石墨在一定量空氣中燃燒,生成氣體36 g，該過程放出的熱量為 。 Ⅱ、磷在氧氣中燃燒，可能生成兩種固態(tài)氧化物P2O3和P2O5 ， P2O5在通常狀態(tài)下穩(wěn)定。已知3.1 g的單質磷（P）在3.2 g氧氣中燃燒，至反應物耗盡，放出X kJ熱量。 （3）寫出兩種磷的氧化物對應的質量（g）為 、 。 （4）已知單質磷的燃燒熱為Y kJ/mol，寫出1mol P與O2反應生成固態(tài)P2O3的熱化學方程式 。 【答案】 （1）石墨；-393.5kJ/mol （2）252. 0kJ （3）P2O3、2.75g; P2O5、3.55g； （4）-（20X-Y）kJ/mol 【解析】（1）圖象分析金剛石能量高于石墨，能量越低越穩(wěn)定，所以說明石墨穩(wěn)定，圖象分析1mol石墨完全燃燒生成1mol二氧化碳放出的熱量為393.5kJ，則石墨的燃燒熱為393.5kJ?mol-1； （2）12g石墨物質的量為1mol，在一定量空氣中燃燒，依據(jù)元素守恒，若生成二氧化碳質量為44g，若生成一氧化碳質量為28g，生成氣體36g，28g＜36g＜44g，判斷生成的氣體為一氧化碳和二氧化碳氣體，設一氧化碳物質的量為x，二氧化碳物質的量為（1-x）mol，28x+44（1-x）=36g，x=0.5mol，二氧化碳物質的量為0.5mol；依據(jù)圖象分析，C（石墨，s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5 kJ?mol-1 ；C（石墨，s）+O2（g）═CO（g）△H=-110.5 kJ?mol-1 ，生成二氧化碳和一氧化碳混合氣體放出熱量=393.5 kJ?mol-1 0.5mol+110.5 kJ?mol-1 0.5mol=252KJ；12g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為252.0kJ； （3）3.1g的單質磷（P）的物質的量為=0.1mol，3.2g的氧氣的物質的量為=0.1mol，故P原子與O原子的數(shù)目之比為0.1mol：0.1mol2=1：2，2：5＜1：2＜2：3，故反應產(chǎn)物為P2O3、P2O5，令物質的量分別為xmol、ymol，則：2x+2y=0.1 ①，3x+5y=0.12 ②，解①②得：x=0.025mol，y=0.025mol；故P2O3的質量為0.025mol110g/mol=2.75g，P2O5的質量為0.025mol142g/mol=3.55g。 典例8開源節(jié)流是應對能源危機的重要舉措。 ⑴下列做法有助于能源“開源節(jié)流”的是_____________ (填字母)。 a．大力開采煤、石油和天然氣以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的能源需求 b．大力發(fā)展農(nóng)村沼氣，將廢棄的秸稈轉化為清潔高效的能源 c．開發(fā)太陽能、水能、風能、地熱等新能源、減少使用煤、石油等化石燃料 d．減少資源消耗，增加資源的重復使用、資源的循環(huán)再生 ⑵氫能是理想的清潔能源。下列制氫的方法中，最節(jié)能的是_____________ (填字母)。 a．電解水制氫：2H2O2H2↑+O2↑ b．高溫使水分解制氫：2H2O2H2↑+O2↑ c．太陽光催化分解水制氫：2H2O2H2↑+O2↑ d．天然氣制氫：CH4+H2OCO+3H2 ⑶利用MnFe2O4通過兩步反應使水分解制氫氣，第一步反反應為：MnFe2O4MnFe2O4－X+ O2，則第二步反應的化學方程式為_____________ (不寫條件)。 ⑷下圖是以SO2、I2、H2O為原料，利用核能使水分解制氫氣的一種流程。 反應X的化學方程式為_____________，該流程中循環(huán)使用的原料有_____________。從理論上講，該流程中，1mol原料水制得_____________molH2。 【答案】（1）bcd；（2）c；（3）MnFe2O4－X+xH2O==MnFe2O4+xH2；（4）SO2+I2+2H2O==2HI+H2SO4；SO2、I2 ；1；