中和热与燃烧热

第一章 第二节 中和热与燃烧热一、学习目标1.了解中和反应的反应热(中和热)的概念及应用。2通过中和反应反应热的测定，初步学习测定化学反应反应热的实验方法。3能正确分析测定反应热时的误差产生的原因，并能采取适当措施减小误差。 二、知识点（一）中和反应与中和热1中和反应中和反应即酸和碱相互作用生成盐和水的反应，其实质是酸电离产生的 H+ 和碱电离产生的 OH- 结合生成难电离的水。强酸、强碱之间的中和反应一般都可用离子方程式HOH=H2O表示。2中和热(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成 mol H2O时的反应热(即所放出的热量)。(2)表示方法：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol。 中和热与中和反应的反应热辨析(1)中和热指中和反应每生成1 mol H2O时的反应热，与强酸、强碱的类别无关。任何中和反应的中和热都相同。但是不同的中和反应，其反应热可能不同。(2)有弱酸或弱碱参加的中和反应，其中和热的数值都小于57.3，这是因为反应时弱酸或弱碱发生电离需要吸收热量。（二）中和热的测定实验1实验方法解析某些化学反应的反应热可以用实验方法测得，用来测量反应热的仪器称为“量热器”，测量操作是：将反应器置于充满水的绝热容器中，当反应放热时，其热量即传入水中，根据水的质量、比热和水温的变化求出反应所放出的热量。2实验过程体验【实验用品】仪器：大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。试剂：0.50 mol/L盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液。【实验方案】1实验步骤(1)设计装置如图。 (2)用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。并将温度计上的酸用水冲洗干净。(3)用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。(4)把套有盖板的 和 ，放入小烧杯中的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯，盖好盖板，用 轻轻搅动，测量混合溶液的 ，记入下表。(5)重复步骤(2)(4)三次。2数据记录及处理数据记录表温度实验次数起始温度t1/终止温度t2/温度差(t2t1)/HClNaOH平均值123【例1】实验室进行中和热的测定的实验时除需要大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)外，其他所用的仪器和试剂均正确的一组是()A0.50 mol/L盐酸，0.50 mol/L NaOH溶液，100 mL量筒1个B0.50 mol/L盐酸，0.55 mol/L NaOH溶液，100 mL量筒2个C0.50 mol/L盐酸，0.55 mol/L NaOH溶液，50 mL量筒1个D0.50 mol/L盐酸，0.55 mol/L NaOH溶液，50 mL量筒2个解析：本实验中为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被中和，采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍过量，故A项不符合；所需酸、碱量均为50 mL，故B项不符合；酸、碱分别用不同的量筒量取，故C项不符合。答案： D 【例2】在800 mL的大烧杯中放入碎纸屑，把盛有50 mL 0.50 molL1盐酸的200 mL烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根玻璃搅拌棒(末端呈半圆环的玻璃棒)和一只温度计，测定溶液的温度。迅速往盐酸溶液中加入50 mL 0.55 molL1烧碱溶液，盖好，搅拌溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读数，取出装反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行三次实验。用这一实验可以粗略测定中和热。 (1)烧杯间填满碎纸屑的作用是_。(2)要重复进行三次实验的目的是_。(3)烧杯如果不盖泡沫塑料板，所求得的中和热数值将_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。(4)实验中若改用60 mL 0.50 molL1盐酸和50 mL 0.55 molL1烧碱溶液进行上述反应，与上述实验相比，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”)，理由是_ _。(5)三次平行操作测得数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差(t2t1)分别为2.3 ，2.4 ，2.9 ，则最终代入计算式的温度差的平均值为_。 答案：(1)保温、隔热，减少实验过程中热量的损失(2)减少实验过程中的误差(3)偏小(4)不相等相等因为60 mL 0.50 molL1盐酸和50 mL 0.55 molL1烧碱溶液反应能生成0.027 5 mol H2O，而50 mL 0.50 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1烧碱溶液反应只能生成0.025 mol H2O，因此所放出的热量不同。但中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等(5)2.35中和反应的反应热的测定实验中要注意以下问题(1)酸碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液(0.10.5 mol/L)。测定中和热不能用浓酸或浓碱，因浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。测定中和热时不能用弱酸或弱碱，因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离，若改用弱酸或弱碱，它们电离时要吸收一部分热量 。 (2)要使用同一支温度计分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。(3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。(4)操作时动作要快，尽量减少热量的散失。(5)实验时亦可选用浓度、体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量小的一种，因为过量的酸碱并不参与中和反应。 （三） 燃烧热1概念25 、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，单位：kJmol。2意义例如：C2H2的燃烧热为1 299.6 kJmol1，表示在25 、101 时， 1 molC2H2完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出1 299.6 kJ的热量。 3燃料充分燃烧的条件是：(1)要有适当过量的空气(或氧气)；(2)燃料和空气(或氧气)要有足够大的接触面。不充分燃烧的危害有：(1) 产热少；(2)产生污染，危害健康。4物质的燃烧热越大，H越小。5.燃烧热与中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热反应放热反应H及其单位H0，kJmol1HH2H3 BH1H3H2CH1H2H3H2解析：稀醋酸电离时吸收热量，故放出热量少，H157.3 kJ/mol；浓硫酸溶于水放出热量，故放出热量多，H20D在101 kPa、25 时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJmol1解析：越稳定的物质具有的能量低，故石墨转化成金刚石吸热，故H0，C选项正确。其他项错误。答案：C7下列关于反应与能量的说法正确的是()AZn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s) H216 kJmol1，E反应物E生成物BCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.2 kJmol1，E反应物E生成物；B、C选项中的反应均为吸热反应，E反应物0；D选项中含1 mol NaOH的烧碱溶液与含0.5 mol H2SO4的浓硫酸混合后放出的热量多于57.3 kJ。答案：B8(2011武汉高二质检)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量B已知C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，则金刚石比石墨稳定C已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kJD已知2C(s)2O2(g)=2CO2(g)H1，2C(s)O2(g)=2CO(g)H2，则H1H2解析：A项中2 mol SO2和1 mol O2的总能量比2 mol SO3的能量高，但不能说SO2的能量高于SO3的能量；B项中石墨转化为金刚石，吸收能量，即金刚石的能量高于石墨，能量越高越不稳定，B项错误；C项中酸碱中和反应的热效应不仅与生成H2O的物质的量有关，还与酸、碱的浓度及强弱有关，C项错误；D项中，前者完全燃烧，后者未完全燃烧，故前者放出的能量多，但比较H时应带符号比较，数值越大，H越小，故H1192.9 kJmol1解析：燃烧热是指在25 、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，而在选项A中甲醇与氧气反应生成的是氢气，而非H2O(l)，故选项A错误；反应中H0，属于吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量，故选项B错误。由题目所给的将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理可知，该过程可能要吸热，也可能要放热，故选项C错误；由燃烧热的定义和反应可知D项正确。答案：D二、非选择题9(2011临沂高三质检)能源可划分为一次能源和二次能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一次能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。氢气是一种高效而没有污染的二次能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJ/mol。根据以上叙述回答：(1)下列叙述正确的是()A电能是二次能源B水力是二次能源C天然气是一次能源 D焦炉气是一次能源(2)已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ/mol，等质量的氢气和甲烷分别完全燃烧后，放出的热量之比约为()A13.4 B11.7C2.61 D4.61(3)关于用水制取二次能源氢气，以下研究方向不正确的是()A组成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二次能源B设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气C寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量D寻找特殊催化剂，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气解析：(1)电能通常是由其他能源(如煤、石油等)间接制取的，应属二次能源。直接利用水的动能和势能，水力应属一次能源，若用水力发电，则发出的电能应属于二次能源。天然气为一次能源。焦炉气是炼焦的产物，是从煤间接制取的，应属二次能源。(3)构成水的氢、氧两元素与其单质H2和O2性质不同，水不能燃烧，O2也不是可燃物，O2只是能助燃。A错。水的分解是吸热反应，利用太阳能产生高温使水分解，此法可取，B正确。催化剂只能改变反应的速率，却不能把水分解，水分解的反应是吸热反应，C错。D是一个可以肯定的研究方向，以解决分解水制H2的问题。答案：(1)AC(2)C(3)AC10CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H177.7 kJC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3 kJ/molH2SO4(l)NaOH(l)=Na2SO4(l)H2O(l)H57.3 kJ/molC(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ/molCO(g)O2(g)=CO2(g)H283 kJ/molHNO3(aq)NaOH(aq)=NaNO3(aq)H2O(l)H57.3 kJ/mol2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/mol(1)上述热化学方程式中，不正确的有_；不正确的理由分别是_ _。(2)根据上述信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式：_。(3)上述反应中，表示燃烧热的热化学方程式为_ _；表示中和热的热化学方程式为_ _。解析：(1)中反应热的单位应是kJ/mol，式不符合实际反应情况，碳和水的反应属于吸热反应，H0；式中H2SO4、NaOH、Na2SO4的聚集状态应为aq。(2)据可写出表示H2燃烧热的热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ/mol。(3)燃烧热是101 kPa 1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，故、表示燃烧热的热化学方程式；同理，中和热指酸碱的稀溶液中和生成1 mol水时所放出的热量，故可表示中和热的热化学方程式。答案：(1)中H单位有误；不符合客观事实，H应大于零；除H2O外各物质均处于稀溶液中，应用aq 标注(2)H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ/mol(3)11(2011南京高二期末)以下是一些烷烃的燃烧热(kJ/mol)数据，回答下列问题：化合物燃烧热化合物燃烧热甲烷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(1)已知：物质的能量越高越不稳定，根据表中的数据，比较正丁烷、异丁烷的热稳定性：正丁烷_异丁烷(填“”或“”)。(2)写出表示乙烷燃烧热的热化学方程式：_ _。(3)相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量_(填“越多”“越少”或“相同”)。解析：(1)由表中数据可知，正丁烷和燃烧热大于异丁烷，燃烧热越大，能量越高，越不稳定，由此知正丁烷的热稳定性小于异丁烷。(2)由表查得乙烷的燃烧热为1 560.8 kJ/mol，故乙烷燃烧热的热化学方程式为C2H6(g)O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 560.8 kJ/mol(3)16 g CH4(1 mol CH4)完全燃烧放出热量为891.0 kJ,16 g C2H6完全燃烧放出热量为16 g832 kJ891.0 kJ。CH4中m(C)m(H)12431，C2H6中m(C)m(H)24641，乙烷中碳的质量分数大于甲烷，因此得出