高中化学中和热和燃烧热的知识点
化学的学习中,有很多的知识点,学生想要学好化学需要了解各方面的知识点,下面百文网的小编将为大家带来中和热和燃烧热的知识点的介绍,希望能够帮助到大家。
高中化学中和热和燃烧热的知识点介绍
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△H=-57.4kJ/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:△H=-Q/n=-cm△t/n水
其中:c=4.18J/(g?℃),m为酸碱溶液的质量和,△t=t2-t1,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:
1. 燃烧不一定要有氧气参与,如氢气在**中燃烧,钠在**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:①25℃、101kPa;②1mol纯物质;③完全燃烧;④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:C→CO2;H→H2O(液态);S→SO2。
6. 燃烧热表示的意义:C的燃烧热为393.5kJ/mol,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:Q=n(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。
解析:①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。
②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。
解析:硫无论在空气中还是在纯氧中燃烧都是生成 SO2气体,而由于空气中氧气的浓度远不及在纯氧中,硫等可燃物在纯氧中的燃烧较在空气中的燃烧反应激烈,速率快,放热也集中。但是我们应该知道下述两个基本事实:第一是题设相同条件下(32g,同温同压),这样的反应物和生成物之间的能量差应为定值。化学反应中的能量变化主要是以热能的形式表现出来,但绝不是唯一的形式。化学反应发生时,常伴随有“发光、发热”等现象。硫在纯氧中燃烧发出“明亮的蓝紫色火焰”,在空气中燃烧“产生淡蓝色火焰”。显然,无论是在什么情况下燃烧,都有一部分化学能转化成为光能。而且转化成光能的越多,转变成热能的就越少。不言而喻,前者转化成光能的多。
[例3]已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量bkJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是
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]试回答下列中和热测定的有关问题。
(1)实验桌上备有烧杯(大、小两个烧杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、环形玻璃搅拌棒、0.50mol?L-1盐酸、0.55mol?L-1 NaOH溶液,尚缺少的实验用品是__________。
(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒__________,其原因是______________________________________________。
(3)实验时所用盐酸及NaOH溶液的体积均为50mL,各溶液密度为1g/cm3,生成溶液的比热容c=4.18J/(g?℃),实验起始温度为t1℃,终止温度为t2℃。试推断中和热的计算式:△H=___________________________________。
答案:
(1)温度计
(2)不能,因为铜具有很好的导热性能,易使能量散发出去,使测定结果偏小。
(3)△H=-1. 672(t2-t1)kJ/mol
【模拟试题】
1. 厄尔尼诺现象产生的原因之一是大气中CO2的含量剧增,要减缓这一现象发生,最理想的燃料是:()
A、天然气B、氢气C、无烟煤D、汽油
2. 为了提高煤的热效率,并减少CO等有害物质的污染,可采取的措施是()
A、通入大量的空气B、将煤粉碎,使之充分燃烧
C、将煤经过处理,使之转化为气体燃料D控制煤的生产
3. 已知天然气的主要成分甲烷是一种会产生温室效应的气体,相同分子数目的甲烷和CO2产生的温室效应,前者大。下面是有关天然气的几种叙述:①天然气与煤相比是比较清洁的能源;②等质量的甲烷和CO2产生的温室效应也是前者大;③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是:()
A、①②③B、只有①C、只有③D、①和②
4. 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)ΔH=+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、天然气是一级能源D、焦炉气是一级能源
5. 新的替代能源主要包括:①核能;②柴草;③焦炭;④太阳能;⑤氢能;⑥液化石油气;⑦水煤气;⑧天然气()
A、②③⑥⑦B、①④⑤C、③⑥⑦⑧D、①③④
6. 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
7. 含NaOH40克的稀溶液与足量稀H2SO4反应放出57.4kJ热量,则下列表示该反应中和热的热化学方程式中正确的是 ()
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. 已知盐酸和NaOH的稀溶液的中和热为△H=-57.4kJ/mol,则稀醋酸和NaOH的稀溶液的中和热一般情况下约为()
A、等于-57.4kJ/mol B、大于-57.4kJ/mol
C、小于-57.4kJ/mol D、无法比较
9. 对热化学反应方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6 kJ/mol,下列说法错误的是()
A、2 molH2完全燃烧生成液态水放出571.6 KJ的热量
B、1 molH2完全燃烧生成液态水放出285.8 KJ的热量
C、二个氢分子完全燃烧生成液态水放出571.6 KJ的热量
D、上述热化学反应方程式也可表示为:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H=-285.8 kJ/mol
10. 1g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,需吸收10.94kJ的热量,相应的热化学反应方程式为()
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的稀溶液与1L 0.1mol?L-1的H2SO4溶液反应放出11.46kJ的热量,该反应的热化学方程式正确的是( )
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. 下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是( )
A、铝片与稀盐酸的反应 B、Ba(OH)2?8H2O与NH4Cl的反应
C、灼热的碳与CO2的反应 D、甲烷在氧气中的燃烧反应
13. 下列热化学方程式中的反应热下划线处表示燃烧热的是( )
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)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60mL0.50mol?L-1盐酸与50mL0.55mol?L-1NaOH 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50mL0.50mol?L-1NaOH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 mol?L-1的酸溶液和1.1mol?L-1的碱溶液各50mL混合[溶液密度均为1g/mL,生成溶液的比热容c=4.184J/(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 |
HCl+NaOH | 13 | 19.8 | △H1 |
13 | 19.3 | △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】
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 6H2O→C6H12O6 6O2 水
(4)C O2=CO2; CnH2n 2 (3n 1)/2O2→nCO2 (n 1)H2O
CH4 2O2→CO2 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,燃烧产物对环境无影响。
18. ⑴环形玻璃搅拌棒 ⑵保温隔热 ⑶偏小
⑷不相等 相等 中和热是酸碱完全中和生成1mol水时所放出的热量,只与温度等影响反应热的因素有关,与酸碱的物质的量无关
⑸偏小 偏小
⑹偏大 浓盐酸稀释时放出大量的热量
19. (1)中和热:△H1=-56.9 kJ/mol;△H2=-52.72 kJ/mol。
(2)确保盐酸完全被中和。
(3)氢氧化钠属于强碱,而氨水属于弱碱,电离时需要吸收热量。
20. 燃烧热为放出586.16 kJ/mol热量
H2S(g) 1.5O2(g)=SO2 (g)H2O (l) △H2=-586.16 kJ/mol
21. 9072 kJ 228.5g