第二节燃烧热能源中和热

1、第二节 燃烧热 能源 中和热教学目标：1.了解燃烧热概念，并能进行简单的计算。2. 认识中和热的概念，掌握中和热的测定原理及方法。3. 认识能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。教学重点、难点：1.燃烧热概念及相关计算。2.中和热的测定实验教学过程：一、燃烧热1定义：在 25 、101 kPa时，lmol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。注意：如何理解燃烧热的定义 ？(1)条件：25 、101 kPa(2)可燃物的用量：lmol (3)生成稳定的氧化物：“稳定的化合物”是指在常温、常压能稳定存在且不能再燃烧的物质。如C完全燃烧应生成

2、CO2(g)， H2燃烧生成H2O(l)，S生成SO2 (4)单位：kJ / mol 燃烧热指每摩尔可燃物燃烧放出的热量，只有数值，无正 、负；但用H表示时，因是放热，必须带“-”号。如：CH4的燃烧热为890.31 kJ/mol或H890.31 kJ/mol。2.表示的意义： 如: CH4的燃烧热为890.3KJ/mol.含义: 3.燃烧热的热化学方程式的书写： 应以燃烧 1 mol物质的标准来配平其余物质的化学计量数(常出现分数)例如：C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJ/mol，即C8H18的燃烧热为5 518 kJ/mol。4研究物质燃烧热的意义了

3、解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。【思考与交流】分析教材中表1-1，讨论应根据什么标准来选择燃料。试举例说明根据物质的燃烧热、燃料的储量、开采、储存的条件、价格、对生态环境的影响等综合考虑。表中较理想的燃料是：氢气、甲烷、甲醇等。5有关燃烧热的计算一定量可燃物完全燃烧时放出的热量：Q 放=n(可燃物)H (只取数值，无正负)例1已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（ ） A. 2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l) H2b kJ / molB. C2H

4、2(g)5/2O2(g)2CO2(g)H2O(l) H+2b kJ / molC. 2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l) H4b kJ / molD. 2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l) H+b kJ / mol解析：以上各式中化学计量数及物质状态标注都正确；该反应放热，H应为负值；生成1mol二氧化碳气体，放出热量 bkJ，则生成4mol二氧化碳气体，放出热量4bkJ 。 答案：C。例210 g硫磺在 O2中完全燃烧生成气态SO2，放出的热量能使 500 g H2O温度由18升至62.4，则硫磺的燃烧热为 ，表示硫磺燃烧热的热化学方程式为 。解析：1

5、0 g硫磺燃烧共放出热量为：Q = mC(t2t2)500 g 4.18 103kJ/(g) (62.418) = 92.8 kJ，则l mol(32g)硫磺燃烧放热为 92.8 kJ32g/mol = 297 kJ/mol ， 10g故硫磺的燃烧热为 297 kJ/mol，表示硫磺燃烧热的热化学方程式为 S(s)+ O2 (g) SO2 (g) H= 297 kJ / mol例3下列热化学方程式中，H能正确表示物质的燃烧热的是（ ） ACO(g) +1/2O2(g) =CO2(g) H283.0 kJ/molB C(s) +1/2O2(g) =CO(g) H110.5 kJ/molC H2(

6、g) +1/2O2(g)=H2O(g) H241.8 kJ/molD2C8H18(l) +25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l) H 11036 kJ/mol解析： 本题旨在考查燃烧热的定义，选项B不是物质完全燃烧生成稳定的氧化物，选项C生成物H2O(g)不是稳定的氧化物，其稳定的氧化物为H2O(l)，选项D不是1mol可燃物完全燃烧，不符合燃烧热的概念。答案：A过渡我们已经知道利用物质燃烧放出的热量，那么怎样合理的利用这些物质的燃烧，这是世界各国普遍关注的能源问题。二、能源1.能源的定义及分类定义：能源就是能提供能量的自然资源。它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐及柴草等等。我

7、国目前使用的主要能源是化石燃料。分类：能源的分类方法有多种：一次能源和二次能源从自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等；一次能源经过加工转换后获得的能源称为二次能源，如各种石油制品、煤气、蒸汽、电力、氢能、沼气等。常规能源与新能源在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛利用的能源称为常规能源，如煤、石油、天然气、水能、生物质能等；随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发展的利用先进技术所获得的能源都是新能源，如核聚变能，用以发电的风能、太阳能、海洋能等。可再生能源和非再生能源可连续再生、永久利用的一次能源称为可再生能源，如水能、风能

8、等；经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称之为非再生能源，如石油、煤、天然气等。分类依据种 类举 例来 源来自太阳辐射的能量太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能来自地球内部的能量地热能、核能、水能来自天体引力的能量潮汐能转换过程一 次 能 源太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能等二 次 能 源石油制品、煤气、电能、酒精等利用历史常 规 能 源煤、石油、天然气、水能等新 能 源太阳能、风能、地热能、核能、氢能、生物质能性 质可再生能源太阳能、风能、水能、生物质能等不可再生能源煤、石油、天然气、核能讨论1 分析教材中资料卡片并阅读教材讨论我国能源的现状如何？1主要是化石燃料蕴藏量有限，

9、而且不能再生，最终将枯竭。 2能源利用率低，浪费严重。3能源储量丰富，我国的人均能源拥有量较低。4近年来能源的总消费量与人均消费量情况呈下降趋势，但是，仍然出现了能源危机问题。讨论2 如何解决我国的能源危机问题？1调整和优化能源结构。2加强科技投入，提高管理水平，科学的控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的使用效率。3节约利用现有能源。4研究开发新能源。2新能源太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能和生物质能等为新能源。特点：资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染。新能源优点缺点太阳能能量巨大、清洁、充足，不需要开采、运输能量密度低开发成本高稳定性差氢能燃烧热值高资源丰富无毒、无污染储存

10、、运输困难地热能蕴藏量丰富正开发之中风能能量巨大不稳定，受地区、季节、气候影响甚大三中和热1定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。2.注意事项：中学阶段，我们只考虑稀的强酸、强碱溶液反应的中和热浓的强酸与强碱中和时，稀释过程放热，弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的反应热均不为中和热。强酸与强碱的中和反应其实质是H+ 和OH- 反应，其热化学方程式为：H+(aq) +OH-(aq) = H2O(l) H = 57.3kJ/mol用热化学方程式表示中和热时，以生成1 mol水为标准配平其它物质的系数。如：NaOH(aq) + 1/2 H2S

11、O4(aq) = 1/2 Na2SO4(aq) + H2O(l) H = 57.3kJ/mol中和反应的实质是H+ 和OH-结合生成水，若反应过程中有其它物质生成，这部分反应热不在中和热内。即中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。以下反应热均非中和热： 1/2 H2SO4(aq)+1/2 Ba(OH)2(aq)= 1/2BaSO4(s)+H2O(1) NaOH(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(此处还有NaOH的溶解热)， CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(1)(此处还有CH3COOH的电离热)

12、3. 中和热的测定实验实验用品大烧杯 1个(500mL)、小烧杯1个(100mL)、温度计、量筒2个(50mL)、泡沫塑料或硬纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有 2个小孔)、环形玻璃搅拌棒。0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液。实验原理用50 mL（大约50g） 0. 50 mol/L的盐酸与50mL （大约50g） 0. 55 mol/L 氢氧化钠设t1: 反应前两溶液的平均温度。 t2: 反应后溶液温度 c = 4 .18 J/（g）试求Q 的表达式和中和热表达式 ：Q = mc (t2t1) = 0.418（t2t1）kJ 0.418（t2t1）H = kJ/mol 0.

13、025H+(aq)十OH-(aq) H2O(1)；H 57.3kJ/mol【数据处理】由于是稀溶液，为了计算更简便，我们近似地认为0.50 mol/L的盐酸和0.55 mol/L的NaOH溶液的密度均为1 g/cm3，所用一元酸、一元碱的体积均为50 mL，则所用酸、碱的质量各为50g，且近似认为中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g)，则反应时放出的热量为（m1m2）c（t2t1）=0.418（t2t1）kJ，又因为两者生成的水只有0.025 mol，所以生成1molH2O时的中和热为H = -0.418（t2t1）/ 0.025kJ/mol实验步骤在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使

14、放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的。如下图所示。 用一个量筒最取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。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒

15、轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。实验次数起始温度t1/ 终止温度t2/ 温度差（t2-t1）/ HClNaOH平均值123根据买验数据计算中和热。注意事项：为了保证0.50mol L1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55molL1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中电离吸热，会使测得中和热的数值偏低。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

16、，且要稳定一段时间再记下读数。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。操作时动作要快，尽量减少热量的散失。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加中和反应。【思考与交流】1.大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？2.温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？3.酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？4.实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是11而是NaOH过量？若用HCl过量行吗？

17、答案：1.两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。2.因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。3.因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。4.为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。若使盐酸过量，亦可。例1.已知H(

18、aq)+OH(aq) = H2O(1) H = 57. 3kJmol,计算下列中和反应中放出的热量。 (1).用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出_kJ的热量.(2).用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出_kJ的热量.解:n(NaOH) = 20g/40g.mol= 0. 5moln(KOH) =2 8g/56g.mol= 0.5mol则 放热均为：573kImol05mol = 28 .7kJ。例 250mL0.50 molL-1盐酸和50mL 0.55 molL-1烧碱溶液在如下图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程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，图中尚缺少一种玻璃仪器是 _ 。（2）烧杯间填满碎纸屑的作用是_。（3）大烧杯若不盖硬纸板，求得的中和热数值将_（填偏大、偏小或无影响）。（4）实验中改用6