高二化学中和热和燃烧热苏教版知识精讲

高二化学中和热和燃烧热苏教版 【本讲教育信息本讲教育信息】 一. 教学内容： 中和热和燃烧热 二. 教学目标 1. 理解中和反应反应热测定的实验原理 2. 掌握中和反应反应热测定的操作步骤、注意事项和数据处理 3. 使学生理解燃烧热并掌握有关燃烧热的计算。 4. 常识性介绍使用化石燃料的利弊及新能源的开发，培养学生综合分析问题的能力，使 学生具有经济效益的观念。 三. 教学重点、难点 重点：中和热的测定实验原理的理解和操作要点的把握燃烧热的概念，有关燃烧热计 算 难点：中和热的测定，中和热和燃烧热的有关计算 知识分析 一、中和热： 强酸和强碱的稀溶液完全中和生成 1mol 水时所放出的热量称为中和热；常温常压下， 酸和碱的稀溶液反应产生的中和热为H57.4kJ/mol。 中和热的测定：在 50mL 烧杯中加入 20mL 2mol/L 的盐酸，测其温度。另用量筒量取 20mL 2mol/L NaOH 溶液，测其温度，并缓缓地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察 反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。 盐酸温度/NaOH 溶液温度/中和反应后温度/ t(HCl)t(NaOH)t2 数据处理：HQ/ncmt/n水 其中：c4.18J/(g)，m 为酸碱溶液的质量和，tt2t1，t1是盐酸温度与 NaOH 溶液温度的平均值，n水为生成水的物质的量。 说明：说明： 1. 中和热必须是强酸和强碱的溶液之间的反应，如果有一种是弱酸或弱碱，则由于弱酸 和弱碱在反应过程中要不断电离，而电离过程是一个吸热过程，就会导致放出的热量减少， 中和热的值减小。 2. 酸和碱的溶液必须是稀溶液，因为酸和碱的浓溶液或固体在溶解和稀释时会放出热量， 使所测定的中和热的数值偏大。 3. 酸和碱的中和热还必须是生成 1mol 水时所放出的热量。因此，只要温度和压强保持 不变，酸和碱的中和热理论上是应该保持恒定的。 4. 中和反应实验时的注意事项： 所用装置要尽可能做到保温、隔热 所用药品溶液浓度的配制必须准确，且浓度尽可能的要小 为保证盐酸完全被氢氧化钠中和，须使氢氧化钠的浓度稍大于盐酸溶液的浓度 温度计刻度要小点，读数要尽可能准确，且估读至小数点后两位 水银球部位一定要完全浸没在溶液中，且要稳定一段时间后再读数，以提高测量的 精度 两次读数的时间间隔要短，这样才能读到最高温度，即最终温度 实验操作时动作要快，以尽量减少热量的损失 中和反应时只能用环形玻璃搅拌棒搅拌，不能用一般的玻璃棒搅拌（以免打破温度 计的水银球） ，也不能用铜搅拌棒（铜散热快，使测得的温度不准） 可采用多次测量取平均值的方法，减少实验误差。 5. 中和热的计算中要注意水的物质的量与所放出的热量和中和热之间的关系 二、燃烧热： 物质所发生的剧烈的发热发光的氧化反应称为燃烧，燃烧不一定要有氧气参与。在 25、101kPa 时，1mol 纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫做该物质的 燃烧热。燃烧热的单位一般用 kJmol 表示。 说明：说明： 1. 燃烧不一定要有氧气参与，如氢气在氯气中燃烧，钠在氯气中燃烧等。 2. 物质在氧气中燃烧的条件是：要与空气（即氧气）接触；并且温度要达到物质的着火 点；而燃料充分燃烧的条件则是：要有适当过量的氧气，可燃物与空气要有足够多的接触 面积。以上两者既有相同的地方，也有不同的地方。 3. 燃料不完全燃烧时主要存在以下问题：浪费能源的同时可能对环境产生污染。 4. 理解燃烧热时，我们要从四个方面入手：25、101kPa；1mol 纯物质；完全燃 烧；稳定的化合物。 5. 一般情况下，物质燃烧生成的稳定的化合物有：CCO2；HH2O（液态） ； SSO2。 6. 燃烧热表示的意义：C 的燃烧热为 393.5kJmol，表示在 25、101kPa 时，1molC 完全燃烧生成 CO2时放出 393.5kJ 的热量。 7. 书写热化学方程式时，燃烧热是以 1mol 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 1mol 可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数。 8. 计算一定量物质完全燃烧时所放出的热量：Qn（可燃物）Hc；式中 Q 为可燃物燃 烧反应放出的热量，n（可燃物）为可燃物的物质的量，Hc为可燃物的燃烧热。 三、能源： 能源是指提供能量的自然资源，它包括化石能源（煤、石油、天然气） 、阳光、风力、 流水、潮汐以及柴草等。我国目前使用的能源主要是化石燃料。 一级能源指在自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需依靠其他能源的能量 间接制取的能源称为二级能源。如化石能源、流水、潮汐等为一级能源，而氢气、电能等 则为二级能源。 说明：说明： 1. 在选择燃料时我们可从：物质的燃烧热、燃料的储量、开采、运输、储存的条件、价 格、对生态环境的影响等各方面综合考虑。 2. 煤作为燃料在开采时造成地面塌陷，煤的燃烧产生有毒气体和烟尘对环境造成严重污 染，同时化石能源不可再生，储量也极其有限。 3. 提高煤的燃烧效率，减少污染的方法：可以将煤气化或液化。如煤和水蒸气反应生成 CO 和 H2（水煤气） ，也可以把煤经过处理变成甲醇、乙醇等液体燃烧，从而提高煤的燃烧 效率。 4. 未来的新能源主要有：太阳能、燃料电池、风能、氢能、生物能、地热能、海洋能等， 新能源的特点是：资源丰富、可以再生、对环境污染少或没有污染等。 5. 我国的能源政策是以提高资源利用效率为核心，以节能、节水、节材、节地、资源综 合利用和发展循环经济为重点。 【典型例题典型例题】 例 1能源可分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源； 需要依靠其它能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二 级能源，它可以由自然界中大量的水来制取：2H2O(l)2H2(g)O2(g)H=517. 6kJ/mol。 根据上面的叙述回答，下列叙述正确的是： （ ） A、电能是二级能源 B、水力是二级能源 C、煤、石油、天然气是一级能源 D、水煤气、干馏煤气是一级能源 关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向正确的是 （ ） A、构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 成为二级能源 B、设法将太阳光聚集，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、寻找特殊化学物质，并用于开发廉价能源，以分解水制取氢气 解析：解析：题中指出，只有自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，因此，煤、 石油、天然气等化石燃料属于一级能源，水煤气、干馏煤气都是煤经一系列处理后，间接 制取的，应属于二级能源，而水力则是利用水的动能和势能，一般应属于一级能源。 题中选项 A 的方向是错误的。众所周知，原子与分子是两种不同层次的微观粒子， 水中的氢元素完全不同于单质的氢气。氢气可以燃烧，氢分子可以与氧分子反应。但指出 “在水不分解的情况下，使氢成为二级能源”不仅违背科学，也与常识不符。更何况 A 选 项中还称氧是可燃烧的物质。选项 B 的方向是正确的。水分解成氢气和氧气的反应是吸热 反应，在常温常压下几乎不能进行，利用太阳能产生高温，以分解水，是目前正在实际进 行并且已经取得初步成果的一项研究。从能量的角度看，这是太阳能的间接利用。选项 C 是错误的。众所周知，催化剂只能改变反应的速率，而其本身在反应前后质量和性质均保 持不变，因而不能改变化学反应的热效应。也就是说，利用催化剂改变水的分解这是一个 需要供给能量的事实，是徒劳的，因此这个研究方向也不正确。选项 D 应是一个可以肯定 的研究方向。水分解需要吸收能量。寻找可提供廉价能源的有效方法，当然可以解决由水 制氢气的问题。 答案：答案：AC BD 例 2在相同的温度和压强下，将 32g 硫分别置于纯氧中和空气中完全燃烧，令前者放 出的热量为 H1，后者放出的能量为 H2，则关于 H1和 H2的相对大小，正确的判断是 A、H1H2 B、H1H2 C、H1Q2 B、Q1Q2 C、Q1Q2 D、无法比较 15. 已知乙炔和乙烯燃烧的热化学方程式是： 2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l) H2600kJ/mol C2H4(g)3O2(g)2CO2(g)2H2O(l) H1411kJ/mol 又已知，氧炔焰的温度比乙烯火焰的温度高，据此，下列说法错误的是 （ ） A、1mol 烃完全燃烧时，放热多的，火焰温度也高 B、烃完全燃烧时，火焰温度高低不仅仅决定于燃烧反应热的大小 C、相同条件下，等体积乙炔和乙烯完全燃烧时，乙炔放热稍小耗氧较少，生成物的 物质的量也较少 D、1mol 乙烯完全燃烧时，生成气态产物时，放出热量小于 1411kJ 16. 能源是人类生存和发展的重点支撑因素，请回答下列有关能源的问题： 人类历史进程的各个阶段，如按照石器时代、铁器时代、蒸汽时代、电气时代划分， 各时代主要的动力来源是 、 、 、 。 煤、石油和天然气、水能及生物能等是多年来大规模使用的能源，被称为 能源。而核能、地热能、海洋能、沼气能以及现在又有新的利用方式的太阳能、风能等被 称为 能源。 人类所使用的能量绝大多数来源于太阳能。捕获太阳能的生物主要是绿色植物。绿 色植物能够通过光合作用把太阳能转化为化学能。光合作用的总反应式是 ；光合作用释放的氧气来自于参加反应的哪种物质？ 。 煤、石油和天然气等能源以热的形式供给人们需要的能量。试以它们各自的主要成 分 C、CnH2n2和 CH4为代表，写出它们燃烧过程的化学方程式。指出它们质量相同时， 哪一种燃料对环境造成的负面影响最小。 17. 能源是人类生存和发展的重点支撑因素。常规能源（煤、石油、天然气等）日益减 少，促使人们去研究能源的利用率和新能源（如太阳能、氢能、核能等）的开发。 我国目前最主要的能源品种是 ，能源利用中 存在的主要问题是 。 为减少污染，提高燃料利用率，下列措施可以达到目的的是 （ ） A、将城市居民燃煤改为使用气体燃料 B、若将原来烧天然气的灶具改烧液化石油气，应增大空气进入量和减少石油气的进 入量 C、研制燃料电池 D、在农村大力发展沼气 某些科学家对以下三个化学反应很感兴趣： 3FeCl24H2OFe3O46HClH2；2Fe3O43Cl212HCl6FeCl36H2OO2；6F eCl36FeCl23Cl2科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是 ，该物质作为燃料的优点有： 、 、 、 。 18. 50mL0.50molL1盐酸与 50mL0.55molL1NaOH 溶液在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” 、 “无影响” ） （4）实验中改用 60mL0.50molL1盐酸与 50mL0.55molL1NaOH 溶液进 行反应，与上述实验相比，所放出的热量_（填“相等” 、 “不相等” ） ，所求中 和热_， （填“相等” 、 “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_；用 50mL0.50molL1NaOH 溶液进行上述实验，测得的中和热的数 值会_。 （均填 “偏大” 、 “偏小” 、 “无影响” ） 。 （6）用浓度为 36.5%的盐酸代替稀盐酸进行上述实验，测得的中和热的数值会 _；（填“偏大” 、 “偏小” 、 “无影响” ）为什么？ 。 19. 把温度为 13，浓度为 1.0 molL1的酸溶液和 1.1molL1的碱溶液各 50mL 混 合溶液密度均为 1g/mL，生成溶液的比热容 c4.184J/(g)，轻轻搅动。测得酸碱混合 液的温度变化数据如下： 反应物起始温度 t1/终了温度 t2/中和热 HClNaOH1319.8 H1 HClNH3H2O1319.3 H2 （1）试计算上述两组实验测出的中和热：H1_； H2_。 （2）实验中碱液过量的目的是_。 （3）两组实验结果差异的原因是_。 20. 1gH2S 气体完全燃烧，生成液态水和二氧化硫气体，放出 17.24 kJ 热量，求 H2S 的燃 烧热，并写出该反应的热化学方程式。 21. 某人浸泡在盛有 60. 0 升水的浴盆中，在 1 小时内，人体所散发出的热量使水温从 30上升到 31. 5（假设人体体温保持恒定，且热量没有损失） ，该人一天可以释放多少 热量？1 克脂肪燃烧放出 39. 7kJ 的热量，如果该人在一天所需要的热量以摄入脂肪来计算， 则他一天至少需要食入多少克脂肪？已知水的比热容为 4. 2kJ（kg）-1 【试题答案试题答案】 1. B 2. BC 3. D 4. AC 5. B 6. BD 7. B 8. B 9. C 10. CD 11. D 12. C 13. B 14. A 15. A 16. （1）人力 畜力 燃煤动力 电力 （2）常规 新 （3）6CO2+6H2OC6H12O6+6O2 水 （4）C+O2=CO2; CnH2n+2+(3n+1)/2O2nCO2+(n+1)H2O CH4+2O2CO2+2H2O CH4燃烧产生的 CO2最少，对环境的负面影响最小. 17. （1）煤 人均能源占有量少，能源利用率低，单位产值能耗高 （2）ABCD （3）H2 不产生 CO2，不会因温室效应而影响大气，H2的来源丰富，燃