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2019-2020年高三化學(xué)教材教案燃燒熱和中和熱.doc

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2019-2020年高三化學(xué)教材教案燃燒熱和中和熱.doc

2019-2020年高三化學(xué)教材教案燃燒熱和中和熱重點難點1理解燃燒熱的概念,利用熱化學(xué)方程式進行有關(guān)燃燒熱的計算。2理解中和熱的概念,熟練寫出稀溶液中強酸與強堿中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。知識講解一、燃燒熱在101kPa時,1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量,叫做該物質(zhì)的燃燒熱。燃燒熱是反應(yīng)熱的一種。燃燒熱所涉及的燃燒反應(yīng)是指可燃物在氧氣中充分燃燒的狹義燃燒,像H2在Cl2中燃燒不屬于燃燒熱的范疇,但屬于反應(yīng)熱的范疇?!吧煞€(wěn)定的氧化物”的兩層涵義:指燃燒產(chǎn)物不能再燃燒(如生成CO2、H2O、SO2、N2等);是生成物的聚集狀態(tài)在燃燒熱測定條件下處于穩(wěn)定狀態(tài),一般燃燒熱常用298K時數(shù)據(jù),如H2的燃燒熱是指1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量。燃燒熱的計算標(biāo)準(zhǔn)是以可燃物為1mol來進行測量和計算的,因此在計算燃燒熱時,熱化學(xué)方程式里的化學(xué)計量數(shù)常常出現(xiàn)分數(shù)。二、中和熱在稀溶液中,酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O,這時的反應(yīng)熱叫做中和熱,中和熱也是反應(yīng)熱的一種。強酸和強堿在稀溶液中的中和反應(yīng)實質(zhì)是H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1);H= 57.3kJmol-1中和熱的標(biāo)準(zhǔn)是以生成1molH2O所放出的熱量來衡量的。弱酸或者弱堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)時,由于弱電解質(zhì)的電離需要吸收更多的熱量,它們的中和熱一般低于57.3kJmol-1;而如果是濃硫酸與堿反應(yīng),則由于濃硫酸溶解時表現(xiàn)為放熱,則它們的中和熱要高于上值。三、使用化石燃料的利弊和新能源的開發(fā)1燃料廣義地講,能夠發(fā)生燃燒反應(yīng)放出熱量的物質(zhì)都可稱為燃料。2化石燃料煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上重要的化石燃料。3煤作燃料的利弊(1)從化學(xué)的角度來看,煤雖然燃燒發(fā)熱量高,但燃燒反應(yīng)速率小,熱量利用效率低,且煤是重要的化工原料,把煤作燃料簡單燒掉不僅會產(chǎn)生SO2等有毒氣體和煙塵,且太浪費資源。(2)從資源、環(huán)境的角度來看,煤是我國儲量最多的能源資源,應(yīng)充分利用該資源為國家建設(shè)服務(wù),但煤的形成需經(jīng)數(shù)億年的時間,屬于不可再生的資源,用一些就少一些,且大量開采雖成本較低,但會造成地面塌陷。煤的直接燃燒是一種低效的利用,對環(huán)境還會造成污染。(3)從綜合經(jīng)濟效益角度來分析,通過清潔煤技術(shù),如煤的液化和氣化,以及實行煙氣凈化脫硫等,大大減少燃燒煤對環(huán)境的污染,提高煤燃燒的熱利用率。4新能源開發(fā)(1)新能源特點:資源豐富、可再生,對環(huán)境無污染或很少污染。(2)最有希望的新能源:太陽能、燃料電池、風(fēng)能和氫能等。(3)我國調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)方向是降低燃煤、節(jié)約油氣、加快開發(fā)水電、核電和新能源。解題能力培養(yǎng)1燃燒熱的有關(guān)計算例1在101kPa時,完全燃燒1g甲烷氣體,生成液態(tài)水和二氧化碳氣體并能放出55.6kJ的熱量,計算CH4的燃燒熱并寫出熱化學(xué)方程式;若完全燃燒5mol甲烷氣體,能放出多少熱量?分析1g甲烷的物質(zhì)的量為 mol,完全燃燒 molCH4(g)能放出55.6kJ的熱量,則完全燃燒1molCH4(g)能放出55.6kJ16=889.6kJ的熱量,即CH4的燃燒熱為889.6kJmol-1,故其熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1);H= 889.6kJmol-1。若完全燃燒5mol甲烷,同放出的熱量為889.6kJmol-15mol=4448kJ。解甲烷的燃燒熱為889.6kJmol-1CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1);H= 889.6kJmol-1,完全燃燒5mol甲烷氣體放出熱量4448kJ。例2在101kPa時,完全燃燒一定量的丁烷氣體放出的熱量為QkJ,經(jīng)測定完全吸收它生成的CO2(g)需消耗5molL-1的KOH(aq)100mL恰好生成正鹽,求丁烷的燃燒熱,并寫出熱化學(xué)方程式。分析解決本例題的關(guān)鍵是找出已知量和未知量之間的關(guān)系式。由C4H10(g)4CO2及CO2(g)2KOH(aq),可得C4H10(g)8KOH(aq)的關(guān)系,本題中消耗KOH的物質(zhì)的量為5molL-10.1L=0.5mol。假設(shè)1molC4H10(g)完全燃燒放出熱量為QkJ,則:C4H10(g) 8KOH(aq) ; 放熱1mol 8mol QkJ0.5mol QkJ解之得 Q= =16QkJ解 丁烷的燃燒熱為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。設(shè)有氫氣和丙烷的混合氣體5mol,完全燃燒時放出熱量為3847kJ,則混合氣體中氫氣與丙烷的體積比是( )A13 B31 C14 D11分析 本題為涉及燃燒熱和混合物計算問題,常規(guī)解法可設(shè)混合氣體中氫氣和丙烷分別為xmol和ymol,由燃燒的熱化學(xué)方程式可知H2的燃燒熱為285.8kJmol-1,則可得下列方程式:x+y=5 285.8 kJmol-1xmol+2220kJmolymol=3847kJ聯(lián)立解得:x=3.75(mol); y=1.25(mol)。因而合適答案為B?;旌衔镉嬎愕牧硪环N常規(guī)思維方法是平均值法十字交叉法,即將5mol混合氣看作某純凈氣體,該氣體的平均燃燒熱為:3847kJ/5mol=769.4 kJmol-1,有: 得V(H2)V(C3H8)=1450.6483.6=31答案: B 2中和熱例4由于實驗測得當(dāng)1L1molL-1的稀鹽酸跟1L1molL-1的NaOH溶液起中和反應(yīng)時,放出的熱量為57.3kJ,因此當(dāng)1L1molL-1的醋酸和1L1molL-1的NH3H2O完全反應(yīng),放出的熱量也必然是57.3kJ。上述敘述是否正確?為什么?分析 所謂中和熱,就是在稀溶液中,酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1mol水的反應(yīng)熱 ,對于鹽酸和氫氧化鈉來說,它們分別是強酸與強堿,因此57.3kJ是強酸與強堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時放出熱量。對于醋酸和NH3H2O來說,它們分別為弱酸、弱堿,它們在溶液中僅是部分電離,但由于弱酸、弱堿的電離是個吸熱過程,且生成的醋酸銨它是弱酸弱堿鹽,在溶液中要水解,水解反應(yīng)也是一個吸熱過程,因此當(dāng)1L1molL-1的醋酸和1L1molL-1的NH3H2O恰好完全反應(yīng)時放出的熱量一般情況下總是小于57.3kJ。故題中的敘述是錯誤的。例550mL0.50 molL-1鹽酸和50mL 0.55 molL-1燒堿溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應(yīng),通過測定反應(yīng)過程所放出的熱量可計算中和熱,回答下列問題:(1)實驗裝置上看,圖中尚缺少一種玻璃儀器是_。(2)燒杯間填滿碎紙屑的作用是_。(3)大燒杯和不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值將_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。(4)實驗中改用60mL 0.50 molL-1的鹽酸跟50mL 0.50 molL-1的燒堿溶液進行上述反應(yīng),與上述實驗相比,所放出的熱量_(填“相等”或“不等”),所示的中和熱_,(填“相等”或“不等”),簡述理由:_。(5)若三次平行操作測得數(shù)據(jù)中起始時鹽酸與燒堿溶液平均溫度相同,而終止溫度與起始溫度差t2-t1分別為2.32.42.9,則最終代入計算式的溫差均值為_。 分析 作為量熱器的儀器裝置,至少需要測量溫度的儀器溫度計,且其保溫隔熱的效果一定要好。因此在燒杯間填滿碎紙屑以利于保溫、隔熱,減少熱量損失;并用紙板蓋住燒杯以防止對流散熱,減小誤差,否則由于熱量散失未能全部用于升高混合液溫度,最后將導(dǎo)致根據(jù)H= kJmol-1求算時,由于t2偏小而導(dǎo)致H偏大,即中和熱的值偏小。對于第(4)問則由于反應(yīng)液體積不同造成熱量不同,但因生成H2O的物質(zhì)的量相等,故所示中和熱相同,第(5)問涉及了定量實驗中數(shù)據(jù)處理的常識,一般來說,定量實驗總要平行操作多次,取測量值的平均值代入計算以減小誤差,但還應(yīng)注意如果某個測量值離平均值相等較大,則可能在取得該值的操作中存在較嚴(yán)重的失誤,應(yīng)舍去。解(1)帶0.1分刻度的溫度計(2)減少實驗過程中放出熱量的損失(3)偏小(4)不等,相等(5)2.35

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