高中化學中和熱和燃燒熱的知識點
化學的學習中,有很多的知識點,學生想要學好化學需要了解各方面的知識點,下面學習啦的小編將為大家?guī)碇泻蜔岷腿紵裏岬闹R點的介紹,希望能夠幫助到大家。
高中化學中和熱和燃燒熱的知識點介紹
重點:中和熱的測定實驗原理的理解和操作要點的把握燃燒熱的概念,有關燃燒熱計算
難點:中和熱的測定,中和熱和燃燒熱的有關計算
[知識分析]
一、中和熱:
強酸和強堿的稀溶液完全中和生成1mol水時所放出的熱量稱為中和熱;常溫常壓下,酸和堿的稀溶液反應產(chǎn)生的中和熱為△H=-57.4kJ/mol。
中和熱的測定:在50mL燒杯中加入20mL 2mol/L的鹽酸,測其溫度。另用量筒量取20mL 2mol/L NaOH溶液,測其溫度,并緩緩地傾入燒杯中,邊加邊用玻璃棒攪拌。觀察反應中溶液溫度的變化過程,并作好記錄。
鹽酸溫度/℃ | NaOH溶液溫度/℃ | 中和反應后溫度/℃ |
t(HCl) | t(NaOH) | t2 |
數(shù)據(jù)處理:△H=-Q/n=-cm△t/n水
其中:c=4.18J/(g?℃),m為酸堿溶液的質(zhì)量和,△t=t2-t1,t1是鹽酸溫度與NaOH溶液溫度的平均值,n水為生成水的物質(zhì)的量。
說明:
1. 燃燒不一定要有氧氣參與,如氫氣在氯氣中燃燒,鈉在氯氣中燃燒等。
2. 物質(zhì)在氧氣中燃燒的條件是:要與空氣(即氧氣)接觸;并且溫度要達到物質(zhì)的著火點;而燃料充分燃燒的條件則是:要有適當過量的氧氣,可燃物與空氣要有足夠多的接觸面積。以上兩者既有相同的地方,也有不同的地方。
3. 燃料不完全燃燒時主要存在以下問題:浪費能源的同時可能對環(huán)境產(chǎn)生污染。
4. 理解燃燒熱時,我們要從四個方面入手:①25℃、101kPa;②1mol純物質(zhì);③完全燃燒;④穩(wěn)定的化合物。
5. 一般情況下,物質(zhì)燃燒生成的穩(wěn)定的化合物有:C→CO2;H→H2O(液態(tài));S→SO2。
6. 燃燒熱表示的意義:C的燃燒熱為393.5kJ/mol,表示在25℃、101kPa時,1molC完全燃燒生成CO2時放出393.5kJ的熱量。
7. 書寫熱化學方程式時,燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的,因此在書寫它的熱化學方程式時,應以1mol可燃物為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù)。
8. 計算一定量物質(zhì)完全燃燒時所放出的熱量:Q=n(可燃物)×△Hc;式中Q為可燃物燃燒反應放出的熱量,n(可燃物)為可燃物的物質(zhì)的量,△Hc為可燃物的燃燒熱。
三、能源:
能源是指提供能量的自然資源,它包括化石能源(煤、石油、天然氣)、陽光、風力、流水、潮汐以及柴草等。我國目前使用的能源主要是化石燃料。
一級能源指在自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源,需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。如化石能源、流水、潮汐等為一級能源,而氫氣、電能等則為二級能源。
解析:①題中指出,只有自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源,因此,煤、石油、天然氣等化石燃料屬于一級能源,水煤氣、干餾煤氣都是煤經(jīng)一系列處理后,間接制取的,應屬于二級能源,而水力則是利用水的動能和勢能,一般應屬于一級能源。
②題中選項A的方向是錯誤的。眾所周知,原子與分子是兩種不同層次的微觀粒子,水中的氫元素完全不同于單質(zhì)的氫氣。氫氣可以燃燒,氫分子可以與氧分子反應。但指出“在水不分解的情況下,使氫成為二級能源”不僅違背科學,也與常識不符。更何況A選項中還稱氧是可燃燒的物質(zhì)。選項B的方向是正確的。水分解成氫氣和氧氣的反應是吸熱反應,在常溫常壓下幾乎不能進行,利用太陽能產(chǎn)生高溫,以分解水,是目前正在實際進行并且已經(jīng)取得初步成果的一項研究。從能量的角度看,這是太陽能的間接利用。選項C是錯誤的。眾所周知,催化劑只能改變反應的速率,而其本身在反應前后質(zhì)量和性質(zhì)均保持不變,因而不能改變化學反應的熱效應。也就是說,利用催化劑改變水的分解這是一個需要供給能量的事實,是徒勞的,因此這個研究方向也不正確。選項D應是一個可以肯定的研究方向。水分解需要吸收能量。尋找可提供廉價能源的有效方法,當然可以解決由水制氫氣的問題。
解析:硫無論在空氣中還是在純氧中燃燒都是生成 SO2氣體,而由于空氣中氧氣的濃度遠不及在純氧中,硫等可燃物在純氧中的燃燒較在空氣中的燃燒反應激烈,速率快,放熱也集中。但是我們應該知道下述兩個基本事實:第一是題設相同條件下(32g,同溫同壓),這樣的反應物和生成物之間的能量差應為定值?;瘜W反應中的能量變化主要是以熱能的形式表現(xiàn)出來,但絕不是唯一的形式?;瘜W反應發(fā)生時,常伴隨有“發(fā)光、發(fā)熱”等現(xiàn)象。硫在純氧中燃燒發(fā)出“明亮的藍紫色火焰”,在空氣中燃燒“產(chǎn)生淡藍色火焰”。顯然,無論是在什么情況下燃燒,都有一部分化學能轉(zhuǎn)化成為光能。而且轉(zhuǎn)化成光能的越多,轉(zhuǎn)變成熱能的就越少。不言而喻,前者轉(zhuǎn)化成光能的多。
[例3]已知充分燃燒ag乙炔氣體時生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水,并放出熱量bkJ,則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是
A、C2H2(g)+2.5O2(g)=2CO2(g)+H2O(l);ΔH=-2bkJ/mol
B、C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+ H2O(l);ΔH=2bkJ/mol
C、2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g);ΔH=-4bkJ/mol
D、2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=bkJ/mol
答案:A
[例4]試回答下列中和熱測定的有關問題。
(1)實驗桌上備有燒杯(大、小兩個燒杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、環(huán)形玻璃攪拌棒、0.50mol?L-1鹽酸、0.55mol?L-1 NaOH溶液,尚缺少的實驗用品是__________。
(2)實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒__________,其原因是______________________________________________。
(3)實驗時所用鹽酸及NaOH溶液的體積均為50mL,各溶液密度為1g/cm3,生成溶液的比熱容c=4.18J/(g?℃),實驗起始溫度為t1℃,終止溫度為t2℃。試推斷中和熱的計算式:△H=___________________________________。
答案:
(1)溫度計
(2)不能,因為銅具有很好的導熱性能,易使能量散發(fā)出去,使測定結(jié)果偏小。
(3)△H=-1. 672(t2-t1)kJ/mol
【模擬試題】
1. 厄爾尼諾現(xiàn)象產(chǎn)生的原因之一是大氣中CO2的含量劇增,要減緩這一現(xiàn)象發(fā)生,最理想的燃料是: ( )
A、天然氣 B、氫氣 C、無煙煤 D、汽油
2. 為了提高煤的熱效率,并減少CO等有害物質(zhì)的污染,可采取的措施是( )
A、通入大量的空氣 B、將煤粉碎,使之充分燃燒
C、將煤經(jīng)過處理,使之轉(zhuǎn)化為氣體燃料 D控制煤的生產(chǎn)
3. 已知天然氣的主要成分甲烷是一種會產(chǎn)生溫室效應的氣體,相同分子數(shù)目的甲烷和CO2產(chǎn)生的溫室效應,前者大。下面是有關天然氣的幾種敘述:①天然氣與煤相比是比較清潔的能源;②等質(zhì)量的甲烷和CO2產(chǎn)生的溫室效應也是前者大;③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的是: ( )
A、①②③ B、只有① C、只有③ D、①和②
4. 能源可分為一級能源和二級能源。自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源;需要依靠其它能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。氫氣是一種高效而沒有污染的二級能源,它可以由自然界中大量的水來制取:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+517. 6kJ/mol。根據(jù)上面的敘述回答,下列敘述正確的是 ( )
A、電能是二級能源 B、水力是二級能源
C、天然氣是一級能源 D、焦爐氣是一級能源
5. 新的替代能源主要包括:①核能;②柴草;③焦炭;④太陽能;⑤氫能;⑥液化石油氣;⑦水煤氣;⑧天然氣 ( )
A、②③⑥⑦ B、①④⑤ C、③⑥⑦⑧ D、①③④
6. 關于用水制取二級能源氫氣,以下研究方向正確的是 ( )
A、構(gòu)成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì),因此,可研究在水不分解的情況下,使氫成為二級能源
B、設法將太陽光聚集,產(chǎn)生高溫,使水分解產(chǎn)生氫氣
C、尋找高效催化劑,使水分解產(chǎn)生氫氣,同時釋放能量
D、尋找特殊化學物質(zhì),并用于開發(fā)廉價能源,以分解水制取氫氣
7. 含NaOH40克的稀溶液與足量稀H2SO4反應放出57.4kJ熱量,則下列表示該反應中和熱的熱化學方程式中正確的是 ( )
A、NaOH(aq)+1/2 H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l);△H =+57.4kJ/mol
B、NaOH(aq) +1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l);△H =-57.4kJ/mol
C、2NaOH(aq) +H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l);△H =+114.8kJ/mol
D、2NaOH(aq) +H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l);△H =-114.8kJ/mol
8. 已知鹽酸和NaOH的稀溶液的中和熱為△H =-57.4kJ/mol,則稀醋酸和NaOH的稀溶液的中和熱一般情況下約為 ( )
A、等于-57.4kJ/mol B、大于-57.4kJ/mol
C、小于-57.4kJ/mol D、無法比較
9. 對熱化學反應方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H =-571.6 kJ/mol,下列說法錯誤的是 ( )
A、2 molH2完全燃燒生成液態(tài)水放出571.6 KJ的熱量
B、1 molH2完全燃燒生成液態(tài)水放出285.8 KJ的熱量
C、二個氫分子完全燃燒生成液態(tài)水放出571.6 KJ的熱量
D、上述熱化學反應方程式也可表示為:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l); △H =-285.8 kJ/mol
10. 1g炭與適量水蒸氣反應生成一氧化碳和氫氣,需吸收10.94kJ的熱量,相應的熱化學反應方程式為 ( )
A、C+H2O=CO+H2;△H =+10.94 kJ/mol
B、C(S)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H =+10.94 kJ/mol
C、C(S)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H=+131.3kJ/mol
D、1/2C(S)+1/2H2O(g)=1/2CO(g)+1/2H2(g);△H =+65.65kJ/mol
11. 含11.2gKOH的稀溶液與1L 0.1mol?L-1的H2SO4溶液反應放出11.46kJ的熱量,該反應的熱化學方程式正確的是( )
A、KOH(aq)+1/2 H2SO4(aq)=1/2 K2SO4(aq)+H2O(l) △H=-11.46kJ/mol
B、2KOH(aq)+H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O(l) △H=-114.6kJ
C、2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O △H=-114.6kJ
D、KOH(aq)+1/2 H2SO4(aq)=1/2 K2SO4(aq)+H2O(l) △H=-57.3kJ/mol
12. 下列反應既屬于氧化還原反應,又是吸熱反應的是 ( )
A、鋁片與稀鹽酸的反應 B、Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl的反應
C、灼熱的碳與CO2的反應 D、甲烷在氧氣中的燃燒反應
13. 下列熱化學方程式中的反應熱下劃線處表示燃燒熱的是 ( )
A、NH3(g)
\* MERGEFORMAT O2(g)
NO(g)
\* MERGEFORMAT H2O(g) Δa kJ?mol-1 B、C6H12O6(s) 6O2(g)
2CO2(g) Δc kJ?mol-1 D、CH3CH2OH(l)
\* MERGEFORMAT O2(g)
(1)從實驗裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是_______。
(2)燒杯間填滿碎紙條的作用是_________________。
(3)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值__________。(填“偏大”、“偏小”、“無影響”)
(4)實驗中改用60mL0.50mol?L-1鹽酸與50mL0.55mol?L-1NaOH 溶液進行反應,與上述實驗相比,所放出的熱量_____________(填“相等”、“不相等”),所求中和熱_____________,(填“相等”、“不相等”),簡述理由 _____________________________________________________________________。
(5)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗,測得的中和熱的數(shù)值會_______________;用50mL0.50mol?L-1NaOH溶液進行上述實驗,測得的中和熱的數(shù)值會_____________。(均填 “偏大”、“偏小”、“無影響”)。
(6)用濃度為36.5%的鹽酸代替稀鹽酸進行上述實驗,測得的中和熱的數(shù)值會_______________;(填“偏大”、“偏小”、“無影響”)為什么? 。
19. 把溫度為13℃,濃度為1.0 mol?L-1的酸溶液和1.1mol?L-1的堿溶液各50mL混合[溶液密度均為1g/mL,生成溶液的比熱容c=4.184J/(g?℃)],輕輕攪動。測得酸堿混合液的溫度變化數(shù)據(jù)如下:
反應物 | 起始溫度t1/℃ | 終了溫度t2/℃ | 中和熱 |
HCl+NaOH | 13 | 19.8 | △H1 |
13 | 19.3 | △H2 |
(1)試計算上述兩組實驗測出的中和熱:△H1=___________;△H2=____________。
(2)實驗中堿液過量的目的是_________________________________________。
(3)兩組實驗結(jié)果差異的原因是_______________________________________。
20. 1gH2S氣體完全燃燒,生成液態(tài)水和二氧化硫氣體,放出17.24 kJ熱量,求H2S的燃燒熱,并寫出該反應的熱化學方程式。
21. 某人浸泡在盛有60. 0升水的浴盆中,在1小時內(nèi),人體所散發(fā)出的熱量使水溫從30℃上升到31. 5℃(假設人體體溫保持恒定,且熱量沒有損失),該人一天可以釋放多少熱量?1克脂肪燃燒放出39. 7kJ的熱量,如果該人在一天所需要的熱量以攝入脂肪來計算,則他一天至少需要食入多少克脂肪?已知水的比熱容為4. 2kJ•(kg•℃)-1
【試題答案】
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 燃煤動力 電力
(2)常規(guī) 新
(3)6CO2 6H2O→C6H12O6 6O2 水
(4)C O2=CO2; CnH2n 2 (3n 1)/2O2→nCO2 (n 1)H2O
CH4 2O2→CO2 2H2O
CH4燃燒產(chǎn)生的CO2最少,對環(huán)境的負面影響最小.
17. (1)煤 人均能源占有量少,能源利用率低,單位產(chǎn)值能耗高
(2)ABCD
(3)H2 不產(chǎn)生CO2,不會因溫室效應而影響大氣,H2的來源豐富,燃燒產(chǎn)物對環(huán)境無影響。
18. ⑴環(huán)形玻璃攪拌棒 ⑵保溫隔熱 ⑶偏小
⑷不相等 相等 中和熱是酸堿完全中和生成1mol水時所放出的熱量,只與溫度等影響反應熱的因素有關,與酸堿的物質(zhì)的量無關
?、善?偏小
?、势?濃鹽酸稀釋時放出大量的熱量
19. (1)中和熱:△H1=-56.9 kJ/mol;△H2=-52.72 kJ/mol。
(2)確保鹽酸完全被中和。
(3)氫氧化鈉屬于強堿,而氨水屬于弱堿,電離時需要吸收熱量。
20. 燃燒熱為放出586.16 kJ/mol熱量
H2S(g) 1.5O2(g)=SO2 (g)H2O (l) △H2=-586.16 kJ/mol
21. 9072 kJ 228.5g
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