高考化学考点一遍过考点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·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 的燃烧热为 393.5 kJ·mol−1，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 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)+ 25 2 O2(g) 8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=−5 518 kJ·mol−1，即 C8H18 的燃烧热为 5 518 kJ·mol−1。 （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·mol−1。 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 ΔH ΔH0)，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ΔH 为 A．＋8Q kJ/mol B．＋16Q kJ/mol C．－8Q kJ/mol D．－16Q kJ/mol 4．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A．若 2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g)ΔH=−483.6 kJ·mol－1，则 H2 燃烧热为 241.8 kJ·mol－1 B．若 C(石墨，s) C(金刚石，s) ΔH>0，则石墨比金刚石稳定 C．已知 NaOH(aq)＋HCl(aq) NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH=−57.4 kJ·mol−1，则 20.0g NaOH 固体与稀盐酸 完全中和，放出 28.7 kJ 的热量 D．已知 2C(s)＋2O2(g) 2CO2(g) ΔH1；2C(s)＋O2(g) 2CO(g) ΔH2，则ΔH1>ΔH2 5．一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 2 221.5 2-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 3 540 kJ·mol-1 B．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) ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1 D．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 A B C D 已知条件 中和热： 57.3 kJ/mol 中和热： 57.3 kJ/mol H2 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) + 4NH (aq)+H2O(l) H2(g)+ 1 2 O2(g) H2O(g) 2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH =-114.6 kJ/mol =-57.3 kJ/mol >-285.8 kJ/mol =-787 kJ/mol 7．下列说法正确的是 A．已知 2C(s) + O2(g) 2CO(g) ΔH=－221 kJ·mol−1，则 C(碳)的燃烧热为 110.5 kJ·mol−1 B．已知氢气燃烧热 △ H=－285.5 kJ·mol−1，则 2H2O(l) 2H2(g)+ O2(g) △ H=＋285.5 kJ·mol－1 C．已知中和热ΔH=－57.3 kJ·mol−1，若将含 0.5 mol H2SO4 的稀溶液与 1 mol NaOH 固体混合，放出的热 量小于 57.3 kJ D．含 20.0 g NaOH 的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出热量 28.7 kJ，则稀醋酸和稀 NaOH 溶液反应的热 化学方程式为：NaOH(aq) + CH3COOH(aq) CH3COONa(aq) + H2O(l) ΔH>－57.4 kJ·mol－1 8．强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为：H+(aq)+OH−(aq) H2O(l) △ H=−57.3 kJ•mol−1，又知在溶液 中反应有：CH3COOH(aq)+NaOH(aq) CH3COONa(aq)+H2O(l) △ H=−Q1 kJ•mol−1， 1 2 H2SO4(浓)+NaOH(aq) 1 2 Na2SO4(aq)+H2O(l) △ H=−Q2 kJ•mol−1，HNO3(aq)+KOH(aq) KNO3(aq)+H2O(l) △ H=−Q3 kJ•mol−1，则 Q1、Q2、Q3 的关系正确的是 A．Q1=Q2=Q3 B．Q2＞Q1＞Q3 C．Q2＞Q3＞Q1 D．Q2=Q3＞Q1 9．请完成下列填空： （1）化学反应可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程。已知 H—H 键的键能为 436 kJ·mol-1，Cl—Cl 键的 键能为 243 kJ·mol-1 ，H—Cl 键的 键能为 431 kJ·mol-1 ，则 H2(g)+Cl2(g) 2HCl (g) 的反 应热 ΔH= 。 （2）①CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ΔH=-177.7 kJ·mol-1 ② 1 2 H2SO4(l)+NaOH(l) 1 2 Na2SO4(l)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 ③C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1 ④CO(g)+ 1 2 O2(g) CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1 ⑤HNO3(aq)+NaOH(aq) NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 上述热化学方程式中，不正确的有 (填序号，下同)；表示燃烧热的热化学方程式的 是 ；表示中和热的热化学方程式的是 。 10．盐酸或稀硫酸和氢氧化钠溶液的中和反应，没有明显的现象。某学习兴趣小组的同学为了证明氢氧化 钠溶液与盐酸或稀硫酸发生了反应，从中和反应的热效应出发，设计了下面几种实验方案。请回答有 关问题。 （1）方案一：按上图组装好实验装置，图中小试管用细线吊着，细线的上端拴在细铁丝上。开始时使 右侧 U 形管两端红墨水相平。实验开始后，向下插细铁丝，使小试管内盐酸和广口瓶内氢氧化钠溶液 混合，此时观察到的现象是 ，原因是 。 （2）方案二：该小组借助反应混合液温度的变化来判断反应的发生。如果氢氧化钠溶液与盐酸混合前 后有温度的变化，则证明发生了化学反应。该小组同学将不同浓度的氢氧化钠溶液和盐酸各 10 mL 混 合，用温度计测量反应前后温度的变化，测得的部分数据如下表所示： 编号 盐酸 氢氧化钠 Δt/℃ 1 0.1 mol·L-1 0.05 mol·L-1 0.35 2 0.1 mol·L-1 0.1 mol·L-1 x 3 0.2 mol·L-1 0.2 mol·L-1 1.4 则 x 等于 。 （3）方案三：该小组还设计了如图所示装置来证明氢氧化钠溶液确实与稀硫酸发生了反应。他们认为 若洗气瓶中导管口有气泡冒出，则说明该反应放出热量，从而证明锥形瓶内发生了反应。 ①实验时，打开分液漏斗活塞，发现导管流出液体不畅，原因可能是 。 ②从原理上讲，该实验设计的不合理之处为 。 请你在此实验装置的基础上提出修改方案 。 11．将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。在炼铁高炉中发生的关键反应如 下： C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1 CO2(g)+C(s) 2CO(g) ΔH=+172.46 kJ·mol-1 Fe2O3+CO Fe+CO2(未配平) 已知：2Fe(s)+ 3 2 O2(g) Fe2O3(s) ΔH=-824.21 kJ·mol-1。 根据以上信息回答下列问题： （1）CO 的燃烧热为 ；写出表示 CO 燃烧热的热化学方程式： 。 （2）高炉内 Fe2O3 被 CO 还原为 Fe 的热化学方程式为 。 （3）炼制 1 t 含铁量为 96%的生铁所需焦炭的理论用量是 t，实际生产中所需焦炭量远高于理 论用量，其原因是 。 1．[2016 海南]油酸甘油酯（相对分子质量 884）在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)+80O2(g) 57CO2(g)+52H2O(l)已知燃烧 1 kg 该化合物释放出热量 3.8×104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH 为 A．3.8×104 kJ·mol−1 B．－3.8×104 kJ·mol−1 C．3.4×104 kJ·mol−1 D．－3.4×104 kJ·mol−1 2．[2015 海南]己知丙烷的燃烧热 △ H=−2215 kJ·mol−1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成 1.8 g 水，则放出的 热量约为 A．55 kJ B．220 kJ C．550 kJ D．1108 kJ 变式拓展 1．【答案】B 2．【答案】（1）环形玻璃搅拌棒 （2）减少实验过程中的热量损失 （3）偏小 （4）不相等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O(l)所放出的热量，与酸碱的用 量无关 学科&网 （5）偏小 偏小 【解析】（1）本实验成败的关键是准确测量反应后的温度。因此所用装置必须保温、绝热且可使体系温 度尽快达到一致，故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒。 （2）碎纸条的作用为减少实验过程中的热量损失。 （3）不盖硬纸板会损失部分热量，故所测结果偏低。 （4）由中和热的概念可知，中和热是以生成 1 mol 水为标准的，而与过量部分的酸碱无关。 （5）由于弱酸、弱碱的中和反应放出热量的同时，还有弱酸、弱碱的电离吸热，所以用氨水代替 NaOH， 测得的中和热数值偏小；用 50 mL 0.50 mol·L−1 NaOH 溶液进行上述实验会导致反应不充分，测得的反应 热会偏小。 3．【答案】D 考点冲关 1．【答案】C 【解析】A 项，“可燃冰”外观像冰，其化学组成是 CH4·nH2O，水的化学式为 H2O，根据元素守恒知，水 不能变为油，A 错误；B 项，氧气助燃，所以通入足量的空气能使燃料充分燃烧，但通入大大过量的空 气会使热量被空气带走，不利于热量的充分利用，B 错误；C 项，物质的化学能可以转化为热能、光能、 电能等能量形式，C 正确；D 项，根据燃烧热的定义，硫转化成气态的二氧化硫，D 错误。 2．【答案】D 【解析】反应前的温度为起始温度，A 项正确；为保证实验的准确性，可使酸或碱过量，以保证碱或酸 反应完全，B 项正确；向小烧杯中加碱液时，碱液的温度应与酸的温度相同，以保证起始温度相同，C 项正确；可以用氢氧化钾代替氢氧化钠，但不可以用浓硫酸代替盐酸，因为浓硫酸溶于水会放热，导致 测定的中和热数值偏大，D 项错误。 3．【答案】D 【解析】5 mol/L KOH 溶液 100 mL 含有 0.5 mol 的 KOH，生成正盐 K2CO3，吸收 CO2 为 0.25 mol。而 1 mol 丁烷中有 4 mol 碳原子，所以会生成 4 mol CO2，现在生成 0.25 mol CO2，可知燃烧了 0.062 5 mol 丁 烷。那么完全燃烧 1 mol 丁烷，会产生 16Q kJ 热量，燃烧热的ΔH 均小于零，故为－16Q kJ/mol，选 D。 4．【答案】B 【解析】本题主要考查化学反应与能量。选项 A 中反应物 H2O 不是液态，不能用来计算燃烧热，故 A 错；NaOH 固体溶于水放热，20.0 g (0.5 mol) NaOH 固体与稀盐酸完全中和，放出的热量大于 28.7 kJ，故 C 错；D 中ΔH1 为完全燃烧放出的热量，ΔH2 为不完全燃烧放出的热量，前者放出的热量多于后者，但 ΔH－57.4 kJ·mol－1，故 D 正确。 8．【答案】C 【解析】本题主要考查中和热的概念和反应热的比较。HNO3 和 KOH 分别为强酸和强碱，其稀溶液中的 中和热可表示为：H+(aq)+OH−(aq) H2O(l) △ H=−57.3 kJ•mol−1，即 Q3=57.3，CH3COOH 为弱酸，电 离过程中吸收热量，所以 Q1 57.3，则 Q1、Q2、Q3 的关系正确的 是 Q2＞Q3＞Q1，故选 C。学科&网 9．【答案】（1）-183 kJ·mol-1 （2）①② ③④ ⑤ 10．【答案】（1）U 形管内液面左边下降，右边升高 盐酸和氢氧化钠发生中和反应放出热量，使瓶内气 体温度升高，压强增大 （2）0.7 （3）①没打开分液漏斗上部塞子(其他合理答案也可) ②稀硫酸具有一定的体积，冒出气泡的原因可 能是加入稀硫酸引起的 在分液漏斗上部塞子和锥形瓶之间连接一橡胶管 【解析】（1）方案一中盐酸和氢氧化钠发生中和反应会放出热量，使广口瓶内气体温度升高，气体受 热膨胀，压强增大，U 形管内液面左边下降，右边升高。 （2）方案二中由反应的 NaOH 和HCl 的物质的量来看，1 号实验中参加反应的 NaOH 和HCl 都是 0.5×10-3 mol，温度升高 0.35 ℃，3 号实验中参加反应的 NaOH 和 HCl 都是 2×10-3 mol，为 1 号实验的 4 倍，而 温度变化量也是 4 倍，由此看出参加反应的物质的量与温度变化量成正比。2 号实验中参加反应的 NaOH 和 HCl 的物质的量是 1 号实验的 2 倍，故温度变化量也应为 1 号实验的 2 倍，为 0.7 ℃。 （3）方案三中稀硫酸具有一定的体积，冒出气泡的原因可能是加入稀硫酸引起的。可以在分液漏斗上 部塞子和锥形瓶之间连接一橡胶管。如图所示。学科&网 11．【答案】（1）282.98 kJ·mol-1 CO(g)+ 1 2 O2(g) CO2(g) ΔH=-282.98 kJ·mol-1 （2）Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.73 kJ·mol-1 （3）0.31 焦炭没有被充分利用 直通高考 1．【答案】D 【解析】燃烧热指的是燃烧 1 mol 可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧 1 kg 油酸甘油酯释放出 热量 3.8×104 kJ，则燃烧 1 mol 油酸甘油酯释放出热量为 3.4×104 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热ΔH=－3.4× 104 kJ·mol−1。学科&网 【名师点睛】将化学反应中的物质变化和能量变化综合起来考查将成为一种热门的题型，同时注意到由 于能源日益匮乏，因此有关燃烧热、中和热、盖斯定律等问题必将成为今后命题的重点。新课程背景下 的高考热化学方程式试题大多是一些思路型题型，题目变化较多，但思路变化却较少，主干知识依然是 重点考查的内容。此类试题比较贴近当前的教学实际，虽然形式上有各种各样的变化，但只要学会了基 础题型的解题思路和应对策略，缜密分析、逐层递解，再经过一些变化演绎，就可以准确解答相关题型。 此外，通过此类题型的解题策略探究还有利于培养学生科学素养、创新精神和灵活运用所学知识综合解 决实际问题的能力。 2．【答案】A