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第2课时　热化学方程式　燃烧热
课后·训练提升
基础巩固
1.已知热化学方程式2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH1=-571.6 kJ·mol-1,则关于热化学方程式2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH2的说法正确的是(　　)。
A.热化学方程式中化学计量数既可表示分子个数又可表示物质的量
B.该反应ΔH2>0
C.该反应ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
D.该反应与上述反应属于可逆反应
答案:B
解析:热化学方程式中化学计量数只表示物质的量,不表示粒子数,A项错误;由题意知2H2O(l)2H2(g)+O2(g)　ΔH2=+571.6 kJ·mol-1,该反应ΔH>0,B项正确,C项错误;可逆反应是指相同条件下,正、逆反应同时进行的反应,氢气燃烧和水分解反应条件不同,不是可逆反应,D项错误。
2.0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出445.15 kJ的热量,则下列热化学方程式中正确的是(　　)。
A.2CH4(g)+4O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH=+890.3 kJ·mol-1
B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=+890.3 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
答案:C
解析:根据信息,1 mol甲烷完全燃烧放出的热量为 kJ=890.3 kJ,此反应是放热反应,即ΔH<0,CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1,C项正确。
3.下列热化学方程式中书写正确的是(　　)。
A.C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=+393.5 kJ·mol-1
B.2SO2+O22SO3　ΔH=-196.6 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ
答案:C
解析:A项,碳燃烧的反应是放热反应,应为C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1,错误;B项,没有标注物质的聚集状态,反应的热化学方程式应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1,错误;C项正确;D项,ΔH的单位错误。
4.含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,该反应的热化学方程式是(　　)。
A.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=+28.7 kJ·mol-1
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-28.7 kJ·mol-1
C.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=+57.4 kJ·mol-1
D.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=-57.4 kJ·mol-1
答案:D
解析:含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应,放出28.7 kJ的热量,则含1 mol NaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应,放出57.4 kJ的热量。
5.下列叙述正确的是(　　)。
A.在某反应中,当反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量时,该反应吸热
B.由2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-484 kJ·mol-1可知,氢气的燃烧热为ΔH=-242 kJ·mol-1
C.稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1,若将含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,生成1 mol水时放出的热量大于57.3 kJ
D.由C(石墨,s)C(金刚石,s)　ΔH=+1.90 kJ·mol-1可知,金刚石比石墨稳定
答案:C
解析:A项,在某反应中,当反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量时,该反应放热,错误;B项,热化学方程式中H2O为气态,错误;C项,因为浓硫酸溶于水放热,所以含0.5 mol H2SO4的浓溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,生成1 mol水时放出的热量大于57.3 kJ,正确;D项,石墨转化为金刚石吸热,说明石墨的能量低于金刚石,所以石墨稳定,错误。
6.标准状况下,气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知H—H、H—O和OO的键焓ΔH分别为436 kJ·mol-1、463 kJ·mol-1和495 kJ·mol-1。下列热化学方程式正确的是(　　)。
A.H2O(g)H2(g)+O2(g)　ΔH=-485 kJ·mol-1
B.H2O(g)H2(g)+O2(g)　ΔH=+485 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=+485 kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-485 kJ·mol-1
答案:D
解析:反应过程中反应物所含的化学键断裂吸收能量,生成物所含的化学键是新生成的,形成化学键过程中放出能量;根据数据可知1 mol H2O分解吸收的热量=2 mol×463 kJ·mol-1-436 kJ- mol×495 kJ·mol-1=242.5 kJ,每生成1 mol水时放热也是242.5 kJ。
7.25 ℃、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH=-393.5 kJ·mol-1、ΔH=-285.8 kJ·mol-1、ΔH=-890.3 kJ·mol-1、ΔH=-2 800 kJ·mol-1,则下列热化学方程式正确的是(　　)。
A.C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
C.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D.C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 400 kJ·mol-1
答案:D
解析:根据燃烧热的概念中生成指定产物的含义可知,C→CO2(g),H→H2O(l),故只有D项正确。
8.充分燃烧一定量的丁烷生成CO2和液态水,放热Q kJ,经测定生成的CO2恰好被100 mL 5 mol·L-1的KOH溶液吸收生成KHCO3,则热化学方程式C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)的ΔH为(　　)。
A.-16Q kJ·mol-1
B.+16Q kJ·mol-1
C.-8Q kJ·mol-1
D.+8Q kJ·mol-1
答案:C
解析:n(KOH)=0.1 L×5 mol·L-1=0.5 mol,则由CO2~KOH~KHCO3可知,n(CO2)=0.5 mol,生成0.5 mol CO2时放出的热量为Q kJ,根据C4H10(g)+O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)可知生成4 mol CO2时放出的热量为=8Q kJ,故选C。
9.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)(　　)。
A.C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH=-1 367.0 kJ·mol-1(燃烧热)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH=+57.3 kJ·mol-1(中和热)
C.S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-296.8 kJ·mol-1(反应热)
D.2NO2O2+2NO　ΔH=+116.2 kJ·mol-1(反应热)
答案:C
解析:燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1 mol,得到的氧化物必须是稳定的氧化物,H2O的状态必须为液态,故A错;中和反应是放热反应,ΔH应小于0,故B错;热化学方程式的书写注明了物质的聚集状态、ΔH的正负号、数值、单位,故C正确;热化学反应方程式要注明物质的聚集状态,故D错。
10.写出下列反应的热化学方程式。
(1)1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出1 366.8 kJ热量。
(2)1 mol C(石墨,s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3 kJ热量。
(3)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67 kJ的热量。
答案:(1)C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH=-1 366.8 kJ·mol-1
(2)C(石墨,s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol-1
(3)NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g)　ΔH=-226.7 kJ·mol-1
解析:(3)1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol,则4 mol NH3发生反应放出的热量为×4 kJ=906.8 kJ,1 mol NH3完全反应放出的热量为226.7 kJ。那么相应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-906.8 kJ·mol-1或NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g)　ΔH=-226.7 kJ·mol-1。
11.肼(N2H4)又称联氨,在常温下是一种可燃性液体,可用作火箭燃料。已知在25 ℃和101 kPa时,1 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和H2O(l),放出19.44 kJ热量,写出N2H4燃烧的热化学方程式。
答案:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-622 kJ·mol-1
解析:写热化学方程式通常用三步法:第一步正确书写出反应的化学方程式,第二步补加状态,第三步计算焓变。化学反应方程式:N2H4+O2N2+2H2O;补加状态:N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l);计算反应的焓变。1 g N2H4燃烧放出19.44 kJ热量, 1 mol N2H4燃烧放出热量Q=32×19.44 kJ≈622 kJ,反应放热,ΔH为“-”,热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)　ΔH=-622 kJ·mol-1。
能力提升
1.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)+O2(g)NO(g)+H2O(g)　ΔH=-a kJ·mol-1
B.C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-b kJ·mol-1
C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-c kJ·mol-1
D.CH3CH2OH(l)+O2(g)CH3CHO(l)+H2O(l) 　ΔH=-d kJ·mol-1
答案:B
解析:根据题意,在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,是该物质的燃烧热。A中NH3的指定产物是N2且水为气态,C中CO为2 mol,D中C元素未完全燃烧生成CO2,故B项正确。
2.根据如图能量关系示意图,下列说法正确的是(　　)。
A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ
B.反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量
C.C的燃烧热的热化学方程式为2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221.4 kJ·mol-1
D.CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-565.6 kJ·mol-1
答案:D
解析:由图可知,1 mol C(s)与1 mol O2(g)反应生成1 mol CO2(g)放出的热量为393.5 kJ,故A错误;由图可知,反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,故B错误;由图可知,C的燃烧热的热化学方程式为C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1,故C错误;由图可知,CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-565.6 kJ·mol-1,故D正确。
3.已知C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1;CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283 kJ·mol-1。若36 g碳不完全燃烧所得气体中,CO的体积占总体积的,其余气体为CO2,则与36 g碳完全燃烧相比,损失的热量是(　　)。
A.172.5 kJ
B.1 149 kJ
C.283 kJ
D.566 kJ
答案:C
解析:36 g碳的物质的量为3 mol,燃烧所得气体中有1 mol CO(g)。损失的热量就是CO(g)完全燃烧放出的热量,1 mol CO(g)完全燃烧放出283 kJ热量,所以损失的热量为283 kJ。
4.根据下图所给信息,得出的结论正确的是(　　)。
A.48 g碳完全燃烧放出的热量为1 574 kJ·mol-1
B.2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=+221.0 kJ·mol-1
C.2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=+283.0 kJ·mol-1
D.C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1
答案:D
解析:48 g碳完全燃烧生成二氧化碳气体,放出的热量为1 574 kJ,A项热量的单位错误;根据图像可知C(s)+O2(g)CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1,故2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-221.0 kJ·mol-1,B项错误;根据图像可知CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ·mol-1,故2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH=+566.0 kJ·mol-1,C项错误;根据图像可知C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1,D项正确。
5.一些烷烃的燃烧热如下表:
烷烃 燃烧热/(kJ·mol-1)
甲烷 890.3
乙烷 1 560.8
丙烷 2 221.5
正丁烷 2 878.0
异丁烷 2 869.6
异戊烷 3 531.3
下列表述不正确的是(　　)。
A.根据表中数据可推出,正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol-1
B.从表中数据可推出,分子中含碳原子数越多,燃烧热数值越大
C.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)　
ΔH=-1 560.8 kJ·mol-1
D.相同条件下,相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越少
答案:C
解析:分析表中数据可得出规律:①烷烃中,分子中碳原子数越多,燃烧热数值越大,碳原子数相同时,支链越多,燃烧热数值越低。综合表中数据可知正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJ·mol-1,A项、B项都正确;乙烷燃烧的热化学方程式应为2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-3 121.6 kJ·mol-1,C项错误;根据表中数据,计算可知,相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越少,D项正确。
6.根据下列条件写出有关反应的热化学方程式,并回答相关问题。
(1)已知1 g H2在氯气中燃烧可放出92.3 kJ的热量,则H2在氯气中燃烧的热化学方程式为 　　　　　　　　　　　 　。
(2)已知:①4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g),当反应中有2 mol HCl(g)被氧化时,放出57.8 kJ的热量;
②
则①中反应的热化学方程式是 　　　　　　　　　　　　　　　;断开1 mol H—O与断开1 mol H—Cl所需能量相差　　　　kJ。
答案:(1)H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　ΔH=-184.6 kJ·mol-1
(2)4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-115.6 kJ·mol-1　31.9
解析:(1)1 mol H2在氯气中燃烧时放出的热量为184.6 kJ,常温下HCl、Cl2均是气体。(2)由①中信息可知,反应中HCl全部被氧化,当有4 mol HCl被氧化时,放出的热量为115.6 kJ,由此可写出对应的热化学方程式;设断裂H—Cl所需能量为x kJ·mol-1、断裂H—O所需能量为y kJ·mol-1,依据题中的已知数据有4x kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-243 kJ·mol-1×2-4y kJ·mol-1=-115.6 kJ·mol-1,解得:y-x=31.9。
7.当今世界,能源的发展日益成为全世界共同关心的问题。乙烷(C2H6)、二甲醚(CH3OCH3)燃烧热较大,可用作燃料,如图是乙烷、二甲醚燃烧过程的能量变化图。请回答下列问题。
(1)乙烷的燃烧热ΔH=　　　　　　 kJ·mol-1。
(2)等物质的量的液态乙烷比气态乙烷完全燃烧生成指定产物放出的热量　　　　(填“多”或“少”)。
(3)根据该图写出二甲醚燃烧的热化学方程式: 　　　　　　　　　　　　。
(4)二氧化碳是重要的温室气体,从环保角度分析,放出相同的热量时选择　　　　(填“乙烷”或“二甲醚”)作为燃料产生的CO2较少。
答案:(1)-1 560
(2)少
(3)CH3OCH3(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)
ΔH=-1 455 kJ·mol-1或CH3OCH3(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-485 kJ·mol-1
(4)乙烷
解析:以产物1 mol H2O(l)作基准,确定a=,b=,c=1,d=,得:①C2H6(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-520 kJ·mol-1,
②CH3OCH3(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)　ΔH=-485 kJ·mol-1。
所以乙烷的燃烧热ΔH=-520 kJ·mol-1×3=-1 560 kJ·mol-1。由于液态乙烷所具有的能量低于气态乙烷具有的能量,故生成指定产物时放出的热量少。放出相同热量时,由热化学方程式知乙烷产生CO2较少。
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