高三化学一轮复习 燃烧热、中和热、能源(学案)
更新时间:2024-06-15 20:02:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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高三化学一轮复习 燃烧热、中和热、能源(学案)
基础知识梳理
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ΔH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:燃烧热是以1 mol纯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:
25--C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ·mol1,即C8H18的燃烧热ΔH为-5 518 kJ·mol1。
2(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)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol1。
-
-
+
3.中和热的测定 (1)实验装置
(2)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·mol1
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,故测定的中和热的数值小于57.3 kJ·mol1;若用浓硫酸与强碱反应测定反应热,因浓硫酸稀释要放热,故测定的反
-
+
-
应热的数值大于57.3 kJ·mol1。
-
(3)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
-1
盐酸与50 mL 0.55 mol·L1 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 搅拌不充分 所用酸、碱浓度过大 用同浓度的氨水代替NaOH溶液 用同浓度的醋酸代替盐酸 用50 mL 0.50 mol·L1 NaOH溶液 -t终-t始 偏小 偏小 偏大 偏小 偏小 偏小 |ΔH| 偏小 偏小 偏大 偏小 偏小 偏小
4.能源 (1)能源分类
(2)解决能源问题的措施
①提高能源的利用效率:a.改善开采、运输、加工等各个环节;b.科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧。 ②开发新能源:开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
3-
1.(1)S(s)+O2(g)===SO3(g) ΔH=-315 kJ·mol1(燃烧热) (ΔH的数值正确)( )
2
1
(2)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-
2192.9 kJ·mol1,则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol1( )
-
-
1--(3)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol1,则C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJ·mol
2
1
( )
-
-
(4)已知101 kPa时,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol1,则该反应的反应热为221 kJ·mol1( ) (5)NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol1(中和热) (ΔH的数值正确)( )
-
(6)已知稀溶液中,H(aq)+OH(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol1,则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生
+
-
-
成1 mol水时放出57.3 kJ的热量( )
(7)H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol1,则2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol1( )
-
-
(8)CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol1,则2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反应的ΔH=+2×283.0 kJ·mol1( )
-
-
(9)已知H(aq)+OH(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH=2×(-
+
-
-
57.3) J·mol1( )
-
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)√ (9)×
题组一 对燃烧热、中和热的理解
1.(2017·临川第一中学高三模拟)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·mol1,辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol1。下列热化学方程式书写正确的是( )
-
-
2A.2H(aq)+SO2mol1 4(aq)+Ba(aq)+2OH(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·
+
-
+
-
-
11-B.KOH(aq)+H2SO4(aq)===K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol1
2225-
C.C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-5 518 kJ·mol1
2D.2C8H18(g)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=-5 518 kJ·mol1
-
答案 B
解析 A项,所列热化学方程式中有两个错误,一是中和热是指反应生成1 mol H2O(l)时的反应热,二是当有BaSO4沉淀生成时,反应放出的热量会增加,生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ,错误;B项正确;C项,燃烧热是指1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量,产物中的水应为液态水,错误;D项,当2 mol辛烷完全燃烧时,产生的热量为11 036 kJ,且辛烷应为液态,错误。
(1)描述反应热时,无论是用“反应热”“焓变”表示还是用ΔH表示,其后所跟数值都需要带“+”“-”符号。如:某反应的反应热(或焓变)为ΔH=-Q kJ·mol
-1
或ΔH=+Q kJ·mol1。
-
(2)由于中和反应和燃烧均是放热反应,表示中和热和燃烧热可不带“-”号。如:某物质的燃烧热为ΔH=-Q kJ·mol
-1
或Q kJ·mol1。
-
(3)
题组二 中和反应反应热的测定
2.(2018·柳州调研)在测定中和热的实验中,下列说法正确的是( ) A.使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率,减小实验误差
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C.用0.5 mol·L1NaOH溶液分别与0.5 mol·L
-
-1
的盐酸、醋酸溶液反应,如所取的溶液体积相等,则测得
的中和热数值相同
D.在测定中和热实验中需要使用的仪器有:容量瓶、量筒、烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒 答案 A
3.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L
-1
-1
盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L
NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混
合液最高温度。回答下列问题:
(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量?_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填字母)。 A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入
C.一次迅速倒入
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______(填字母)。 A.用温度计小心搅拌 B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌 C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、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________________。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g1·℃1。
-
-
-
为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
实验 序号 1 2 3
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=__________(结果保留一位小数)。
(6)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸,理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
答案 (1)确保盐酸被完全中和 (2)C (3)D (4)ΔH1=ΔH2<ΔH3 (5)-51.8 kJ·mol1 (6)不能 H2SO4与
-
起始温度t1/ ℃ 盐酸 20.0 20.2 20.5 氢氧化钠溶液 20.1 20.4 20.6 终止温度t2/ ℃ 混合溶液 23.2 23.4 23.6 Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀,沉淀的生成热会影响反应的反应热
解析 (1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和,常常使加入的一种反应物稍微过量一些。 (2)为了减少热量损失,倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作:用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。
(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,它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量,故反应热的数值要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。 (5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。
(6)硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热,故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
题组三 反应热大小的比较 4.试比较下列各组ΔH的大小。 (1)同一反应,生成物状态不同时 A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0
则ΔH1____(填“>”“<”或“=”,下同)ΔH2。 答案 >
解析 因为C(g)===C(l) ΔH3<0 则ΔH3=ΔH2-ΔH1,ΔH2<ΔH1。 (2)同一反应,反应物状态不同时 S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0 则ΔH1____ΔH2。 答案 <
解析
ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。 (3)两个有联系的不同反应相比 C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
1
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2<0
2则ΔH1____ΔH2。 答案 <
1
解析 根据常识可知,CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3<0,又因为ΔH2+ΔH3=ΔH1,所以ΔH2>ΔH1。
2
利用状态,迅速比较反应热的大小
若反应为放热反应
(1)当反应物状态相同,生成物状态不同时,生成固体放热最多,生成气体放热最少。 (2)当反应物状态不同,生成物状态相同时,固体反应放热最少,气体反应放热最多。
(3)在比较反应热(ΔH)的大小时,应带符号比较。对于放热反应,放出的热量越多,ΔH反而越小。 题组四 能源的开发和利用
5.(2017·天津高三模拟)未来新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列属于未来新能源的是( )
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能 A.①②③④ C.③⑤⑥⑦⑧ 答案 D
解析 新能源要符合污染小,可再生性强等特点,选D。
6.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。
B.③④⑤⑥⑦⑧ D.⑤⑥⑦⑧
下列说法正确的是( )
A.H2O的分解反应是放热反应 B.氢能源已被普遍使用
C.2 mol 液态H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量 D.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值 答案 C
解析 2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)是吸热反应,说明2 mol 液态H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输,所以氢能源利用并未普及,但发展前景广阔。
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