(新)2022届高考化学考点31 燃烧热与中和热 能源-备战年高考化学考点一遍过.doc
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1、考点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·mol1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“完全燃烧”,是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物:CCO2(g),HH2O(l),SSO2(g)等。(2)表示的意义:例如C的燃烧热为393.5 kJ·mol1,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
2、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:C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)H=5 518 kJ·mol1,即C8H18的燃烧热为5 518 kJ·mol1。(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)×H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;H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:稀溶液;产物
3、是1 mol液态H2O;用离子方程式可表示为OH(aq)+H+(aq)H2O(l) H=57.3 kJ·mol1。3燃烧热与中和热的异同燃烧热中和热相同点能量变化放热HH<0,单位:kJ·mol1不同点反应物的量1 mol(O2不限量)不限量生成物的量不限量H2O(l)是1 mol反应热的含义1 mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量;不同的可燃物,其燃烧热一般不同在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应,生成1 mol H2O(l)和可溶性盐时放出的热量;不同的反应物中和热大致相同,均约为57.3 kJ·mol1表示方法燃烧热为akJ·mol1
4、或H=a kJ·mol1酸与碱反应的中和热为57.3 kJ·mol1或H =57.3 kJ·mol1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)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C燃烧应生成CO2而不是CO,H2燃烧应生成液态水而非气态水弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱),因电离吸热,放出的热量减小,中和热增大;若用浓硫酸(或NaOH固体),放出热量增多,中和热减小二、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
5、和热。H+(aq)+OH(aq)H2O(l)H=57.3 kJ·mol1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。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H= kJ/mol(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
6、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|H|偏大;若(t终t始)偏小,则|H|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t终t始|H|保温措施不好偏小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溶液偏小偏小用同浓度的醋酸代替盐酸偏小偏小用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(1)化石
7、燃料种类:煤、石油、天然气。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。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。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。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)生物质能的利用直接燃烧。生物化学转换:用含糖较多的农作物转化成乙醇。热化学转换:转化成热值较高可燃性气体。3)氢能的利用氢能的优点氢能的开发方式a.以天然气、石油和煤为原料,高温下与水蒸气反应
8、:CH4H2O(g)CO3H2;CH2O(g)COH2。b.电解水:2H2O2H2O2。c.使用催化剂,利用太阳能分解水:2H2O2H2O2。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。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改善开采、运输、加工等各个环节。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)
9、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。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A2H2(g)O2(g)2H2O(g)H483.6 kJ·mol1,则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol1B已知C(石墨,s)=C(金刚石,s)H>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为NaOHHCl=NaClH2OH57.4 kJ·mol1D已知2C(s)2O2(g)=2CO2(g)H1,2C(s)O2(g)=2CO(g)H
10、2;则H1<H2【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)H>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)H57.4 kJ·mol1,选项中没有标明物质的状态,故C错误;已知2C(s)2O2(g)=2CO2(g)H1,2C(s)O2(g)=2CO(g)H2,完全反应放出的能量高,故H1<H2,故D正确。【答案】D12
11、5 、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A2H+(aq)+(aq)+Ba2+(aq)+2OH(aq)BaSO4(s)+2H2O(l) H=57.3 kJ/molBKOH(aq)+H2SO4(aq)K2SO4(aq)+H2O(l) H=57.3 kJ/molCC8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(g) H=5 518 kJ/molD2C8H18(g)+25O2(g)16CO2(g)+18H2O(l) H=5 518 kJ/mol过关秘籍(1)中和反应的实质是H+和
12、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H表示时,必须带“”。 如甲烷的燃烧热为890.3 kJ· mol1或甲烷燃烧时H=890.3 kJ· mol1。(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·L1 NaOH溶液和0.50 mol·L1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_。(2)写出该反应的热化学方程式生成1
13、mol H2O(l)时的反应热为57.3 kJ·mol1:_。(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。请填写表格中的空白:温度次数起始温度t1/终止温度t2/温度差平均值(t2t1)/H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4近似认为0.50 mol·L1 NaOH溶液和0.50 mol·L1硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL1,中和后生成溶液的比热容c4.18 J·(g·)1。
14、则生成1 mol H2O(l)时的反应热H_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJ·mol1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·L1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为H1、H2、H3,则H1、H2、H3的大小关系为_。【解析】(3)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 。H(503
15、0)mL×1.0 g·mL1×4.0 ×4.18×103 kJ·g1·1÷0.025 mol53.5 kJ·mol1。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H的关系)。【答案】(1)隔热保温,防止热量的损失(2)H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l) H114.6 k
16、J·mol1(3)4.053.5 kJ·mol1b(4)H1H2<H3250 mL 0.50 mol·L1盐酸与50 mL 0.55 mol·L1 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:(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是_。(2)烧杯间填满碎纸条的作用是_。(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值_(填”偏大”“偏小”或”无影响”)。(4)实验中改用60 mL 0.50 mol·L1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L1 NaOH溶液进行反应,与
17、上述实验相比,所放出的热量_(填”相等”或”不相等”),所求中和热_(填”相等”或”不相等”),简述理由:_。(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会_(填”偏大”“偏小”或”无影响”,下同);用50 mL 0.50 mol·L1 NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会_。考向三 能源的开发和利用典例1 下列说法不正确的是A氢能、太阳能、核能均为新能源B生物质能的利用主要有直接燃烧、生物化学转换和热化学转换等方式C通过煤的气化、液化等物理方法将煤转化为CO、CH4等燃料气体,可以提高煤燃烧的热效率D地球上最基本的能源是太阳能,大自然利用太
18、阳能最成功的是植物的光合作用【解析】A能源分为传统能源和新能源,煤、石油和天然气为传统能源,而氢能、太阳能和核能为新能源,故A正确;B生物质能包括农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等,其利用方式有:直接燃烧、生物化学转化、热化学转化,故B正确;C煤的气化是用煤做原料来生产水煤气的过程,为化学变化;煤的液化是用煤做原料来生产甲醇的过程,也为化学变化,故C错误;D地球上的能源归根结底来自于太阳能,而大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用,故D正确。故选C。【答案】C3下列表述正确的是开发使用新型清洁能源,减少化石燃料的燃烧,可从根本上防止酸雨的产生我国从2 000年起
19、逐渐用二氧化氯取代氯气对饮用水进行消毒,因为二氧化氯杀菌、消毒能力强,持效长氧化镁可用来制造耐火砖和坩埚等明矾能使水中的悬浮物凝聚,可做为净水剂建设三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料给机动车安装尾气净化器,可减少光化学烟雾的发生A BC D全部1随着科技进步,新能源汽车越来越普遍。下列能源组合中,均属于新能源的一组是天然气煤沼气能石油太阳能生物质能风能氢能ABC D2下列说法正确的是A1 mol醋酸与1 mol氢氧化钠反应时生成1 mol水时的能量变化就是中和热B氢氧化钠的稀溶液与浓硫酸反应时生成1 mol水时的能量变化就是中和热C测中和热时所用的盐酸和氢氧化钠溶液的浓度一般是相同的D测
20、中和热时通过环形玻璃棒搅拌的上下移动使溶液混合均匀3一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷(C4H10)生成二氧化碳气体和液态水,放出热量为Q kJ(Q>0),经测定完全吸收生成的二氧化碳需消耗5 mol/L的KOH溶液100 mL,恰好生成正盐,则此条件下丁烷燃烧热的H为A8Q kJ/mol B16Q kJ/molC8Q kJ/mol D16Q kJ/mol4下列关于热化学反应的描述正确的是ACO的燃烧热是283.0 kJ·mol1,则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H283.0 kJ·mol1BHCl和NaOH反应的中和热(H)等于57.3 kJ·mol
21、1,则CH3COOH和Ba(OH)2的中和热也等于57.3 kJ·mol1C等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量少D已知:HH键的键能为a kJ·mol1,ClCl键的键能为b kJ·mol1,HCl键的键能为c kJ·mol1,则生成1 mol HCl放出的能量为 kJ5一些烷烃的燃烧热如下表所示:化合物燃烧热/(kJ·mol-1)化合物燃烧热/(kJ·mol-1)甲烷891.0正丁烷2 878.0乙烷1 560.8异丁烷2 869.6丙烷2 221.52-甲基丁烷3 531.3下列说法正确的是A正戊烷的燃烧热大约为
22、3 540 kJ·mol-1B热稳定性:正丁烷>异丁烷C乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l)H=-1 560.8 kJ·mol-1D相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多6下列有关反应热的分析中正确的是选项ABCD已知条件中和热:57.3 kJ/mol中和热:57.3 kJ/molH2的燃烧热:285.8 kJ/mol碳的燃烧热:393.5 kJ/mol对应反应H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)NH3·H2O(aq)+H+(aq) (aq)+H2O(l)H
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