2019-2020年高三化学教材教案燃烧热和中和热.doc

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2019-2020年高三化学教材教案燃烧热和中和热 　　[重点难点] 　　1．理解燃烧热的概念，利用热化学方程式进行有关燃烧热的计算。 　　2．理解中和热的概念，熟练写出稀溶液中强酸与强碱中和反应的热化学方程式。 　　[知识讲解] 　　一、燃烧热 　　在101kPa时，1mol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。燃烧热是反应热的一种。 　　燃烧热所涉及的燃烧反应是指可燃物在氧气中充分燃烧的狭义燃烧，像H2在Cl2中燃烧不属于燃烧热的范畴，但属于反应热的范畴。 　　“生成稳定的氧化物”的两层涵义：①指燃烧产物不能再燃烧（如生成CO2、H2O、SO2、N2等）；②是生成物的聚集状态在燃烧热测定条件下处于稳定状态，一般燃烧热常用298K时数据，如H2的燃烧热是指1mol氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量。 　　燃烧热的计算标准是以可燃物为1mol来进行测量和计算的，因此在计算燃烧热时，热化学方程式里的化学计量数常常出现分数。 　　二、中和热 　　在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热，中和热也是反应热的一种。 　　强酸和强碱在稀溶液中的中和反应实质是H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1)；△H= －57.3kJmol-1 　　中和热的标准是以生成1molH2O所放出的热量来衡量的。 　　弱酸或者弱碱在稀溶液中发生中和反应时，由于弱电解质的电离需要吸收更多的热量，它们的中和热一般低于57.3kJmol-1；而如果是浓硫酸与碱反应，则由于浓硫酸溶解时表现为放热，则它们的中和热要高于上值。 　　三、使用化石燃料的利弊和新能源的开发 　　1．燃料 　　广义地讲，能够发生燃烧反应放出热量的物质都可称为燃料。 　　2．化石燃料 　　煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。 　　3．煤作燃料的利弊 　　（1）从化学的角度来看，煤虽然燃烧发热量高，但燃烧反应速率小，热量利用效率低，且煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉不仅会产生SO2等有毒气体和烟尘，且太浪费资源。 　　（2）从资源、环境的角度来看，煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用该资源为国家建设服务，但煤的形成需经数亿年的时间，属于不可再生的资源，用一些就少一些，且大量开采虽成本较低，但会造成地面塌陷。煤的直接燃烧是一种低效的利用，对环境还会造成污染。 　　（3）从综合经济效益角度来分析，通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃烧煤对环境的污染，提高煤燃烧的热利用率。 　　4．新能源开发 　　（1）新能源特点：资源丰富、可再生，对环境无污染或很少污染。 　　（2）最有希望的新能源：太阳能、燃料电池、风能和氢能等。 　　（3）我国调整和优化能源结构方向是降低燃煤、节约油气、加快开发水电、核电和新能源。 　　[解题能力培养] 　　1．燃烧热的有关计算 　　例1．在101kPa时，完全燃烧1g甲烷气体，生成液态水和二氧化碳气体并能放出55.6kJ的热量，计算CH4的燃烧热并写出热化学方程式；若完全燃烧5mol甲烷气体，能放出多少热量？ 　　[分析]1g甲烷的物质的量为 mol，完全燃烧 molCH4(g)能放出55.6kJ的热量，则完全燃烧1molCH4(g)能放出55.6kJ16=889.6kJ的热量，即CH4的燃烧热为889.6kJmol-1，故其热化学方程式为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)；△H= －889.6kJmol-1。若完全燃烧5mol甲烷，同放出的热量为889.6kJmol-15mol=4448kJ。 　　[解]甲烷的燃烧热为889.6kJmol-1 　　CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)；△H= －889.6kJmol-1，完全燃烧5mol甲烷气体放出热量4448kJ。 　　例2．在101kPa时，完全燃烧一定量的丁烷气体放出的热量为QkJ，经测定完全吸收它生成的CO2(g)需消耗5molL-1的KOH(aq)100mL恰好生成正盐，求丁烷的燃烧热，并写出热化学方程式。 　　[分析]解决本例题的关键是找出已知量和未知量之间的关系式。由C4H10(g)～4CO2及CO2(g)～2KOH(aq)，可得C4H10(g)～8KOH(aq)的关系，本题中消耗KOH的物质的量为5molL-10.1L=0.5mol。假设1molC4H10(g)完全燃烧放出热量为QkJ，则： 　　C4H10(g)　 ～　 8KOH(aq) ； 放热 　　1mol　　　　 　　8mol　　　 QkJ 　　　　　　　　　　0.5mol　　　 QkJ 　　解之得 Q= =16QkJ 　　[解] 丁烷的燃烧热为16QkJmol-1，C4H10(g)+ O2= 4CO2(g)+5H2O(1)； △H= －16QkJmol-1 　　例3．已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)；△H=－571.6kJmol-1，C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(1)；△H=－2220kJmol-1。设有氢气和丙烷的混合气体5mol，完全燃烧时放出热量为3847kJ，则混合气体中氢气与丙烷的体积比是（　 ） 　　A．1∶3　 B．3∶1　　 C．1∶4　　 D．1∶1 　　[分析] 本题为涉及燃烧热和混合物计算问题，常规解法可设混合气体中氢气和丙烷分别为xmol和ymol，由燃烧的热化学方程式可知H2的燃烧热为285.8kJmol-1，则可得下列方程式：x+y=5 ①285.8 kJmol-1xmol+2220kJmolymol=3847kJ②联立解得：x=3.75(mol); y=1.25(mol)。因而合适答案为B。 　　混合物计算的另一种常规思维方法是平均值法——十字交叉法，即将5mol混合气看作某纯净气体，该气体的平均燃烧热为：3847kJ/5mol=769.4 kJmol-1，有： 　　 　　得V(H2)∶V(C3H8)=1450.6∶483.6=3∶1 　　答案： B 　　2．中和热 　　例4．由于实验测得当1L1molL-1的稀盐酸跟1L1molL-1的NaOH溶液起中和反应时，放出的热量为57.3kJ，因此当1L1molL-1的醋酸和1L1molL-1的NH3H2O完全反应，放出的热量也必然是57.3kJ。上述叙述是否正确？为什么？ 　　[分析] 所谓中和热，就是在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol水的反应热 ，对于盐酸和氢氧化钠来说，它们分别是强酸与强碱，因此57.3kJ是强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时放出热量。对于醋酸和NH3H2O来说，它们分别为弱酸、弱碱，它们在溶液中仅是部分电离，但由于弱酸、弱碱的电离是个吸热过程，且生成的醋酸铵它是弱酸弱碱盐，在溶液中要水解，水解反应也是一个吸热过程，因此当1L1molL-1的醋酸和1L1molL-1的NH3H2O恰好完全反应时放出的热量一般情况下总是小于57.3kJ。故题中的叙述是错误的。 　　例5．50mL0.50 molL-1盐酸和50mL 0.55 molL-1烧碱溶液在如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）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）大烧杯和不盖硬纸板，求得的中和热数值将_____________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。 　　（4）实验中改用60mL 0.50 molL-1的盐酸跟50mL 0.50 molL-1的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“不等”），所示的中和热________________，（填“相等”或“不等”），简述理由：__________________________________ ______________________________________。 　（5）若三次平行操作测得数据中起始时盐酸与烧碱溶液平均温度相同，而终止温度与起始温度差t2-t1分别为①2.3℃②2.4℃③2.9℃，则最终代入计算式的温差均值为______________℃。 　　 　　[分析] 作为量热器的仪器装置，至少需要测量温度的仪器——温度计，且其保温隔热的效果一定要好。因此在烧杯间填满碎纸屑以利于保温、隔热，减少热量损失；并用纸板盖住烧杯以防止对流散热，减小误差，否则由于热量散失未能全部用于升高混合液温度，最后将导致根据△H= 　kJmol-1求算时，由于t2偏小而导致△H偏大，即中和热的值偏小。对于第（4）问则由于反应液体积不同造成热量不同，但因生成H2O的物质的量相等，故所示中和热相同，第（5）问涉及了定量实验中数据处理的常识，一般来说，定量实验总要平行操作多次，取测量值的平均值代入计算以减小误差，但还应注意如果某个测量值离平均值相等较大，则可能在取得该值的操作中存在较严重的失误，应舍去。 　[解]（1）带0.1分刻度的温度计（2）减少实验过程中放出热量的损失（3）偏小（4）不等，相等（5）2.35