一. 教學(xué)內(nèi)容：中和熱和燃燒熱
二. 教學(xué)目標(biāo)
1. 理解中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定的實驗原理
2. 掌握中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定的操作步驟、注意事項和數(shù)據(jù)處理
3. 使理解燃燒熱并掌握有關(guān)燃燒熱的計算。
4. 常識性介紹使用化石燃料的利弊及新能源的開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的，使學(xué)生具有經(jīng)濟(jì)效益的觀念。
三. 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn)：中和熱的測定實驗原理的理解和操作要點(diǎn)的把握燃燒熱的概念，有關(guān)燃燒熱計算
難點(diǎn)：中和熱的測定，中和熱和燃燒熱的有關(guān)計算
［分析］
一、中和熱：
強(qiáng)酸和強(qiáng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dá)到物質(zhì)的著火點(diǎn)；而燃料充分燃燒的條件則是：要有適當(dāng)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(fèi)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，因此在書寫它的熱方程式時，應(yīng)以1mol可燃物為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的計量數(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(yīng)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(fēng)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(yīng)屬于二級能源，而水力則是利用水的動能和勢能，一般應(yīng)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(yīng)。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(xué)，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(yīng)是吸熱反應(yīng)，在常溫常壓下幾乎不能進(jìn)行，利用太陽能產(chǎn)生高溫，以分解水，是目前正在實際進(jìn)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(yīng)的速率，而其本身在反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)均保持不變，因而不能改變化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。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(yīng)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，當(dāng)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(yuǎn)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(yīng)激烈，速率快，放熱也集中。但是我們應(yīng)該知道下述兩個基本事實：第一是題設(shè)相同條件下（32g，同溫同壓），這樣的反應(yīng)物和生成物之間的能量差應(yīng)為定值�；瘜W(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)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(lán)紫色火焰”，在空氣中燃燒“產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰”。顯然，無論是在什么情況下燃燒，都有一部分化學(xué)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?xì)怏w和液態(tài)水，并放出熱量bkJ，則乙炔燃燒的熱化學(xué)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(guān)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(dǎo)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】
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： �。ā 。�
A、天然氣 B、氫氣 C、無煙煤 D、汽油
2. 為了提高煤的熱，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(yīng)的氣體，相同分子數(shù)目的甲烷和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，前者大。下面是有關(guān)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(yīng)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： �。ā 。�
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�。ā 。�
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?fàn)t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 �。ā 。�
A、②③⑥⑦ B、①④⑤ C、③⑥⑦⑧ D、①③④
6. 關(guān)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(shè)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(xué)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(yīng)放出57.4kJ熱量，則下列表示該反應(yīng)中和熱的熱化學(xué)方程式中正確的是 �。ā 。�
A、NaOH（aq）＋1/2 H2SO4（aq）＝1/2Na2SO4（aq）＋H2O（l）；△H�。剑�57.4kJ/mol
B、NaOH（aq） ＋1/2H2SO4（aq）＝1/2Na2SO4（aq）＋H2O（l）；△H�。剑�57.4kJ/mol
C、2NaOH（aq） ＋H2SO4（aq）＝Na2SO4（aq）＋2H2O（l）；△H�。剑�114.8kJ/mol
D、2NaOH（aq） ＋H2SO4（aq）＝Na2SO4（aq）＋2H2O（l）；△H�。剑�114.8kJ/mol
8. 已知鹽酸和NaOH的稀溶液的中和熱為△H�。剑�57.4kJ/mol，則稀醋酸和NaOH的稀溶液的中和熱一般情況下約為 �。ā 。�
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(xué)反應(yīng)方程式2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；△H�。剑�571.6 kJ/mol，下列說法錯誤的是 �。ā 。�
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(xué)反應(yīng)方程式也可表示為：
H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）； △H�。剑�285.8 kJ/mol
10. 1g炭與適量水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，需吸收10.94kJ的熱量，相應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為 （ �。�
A、C＋H2O＝CO＋H2；△H ＝＋10.94 kJ/mol
B、C（S）＋H2O（g）＝CO（g）＋H2（g）；△H�。剑�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�。剑�65.65kJ/mol
11. 含11.2gKOH的稀溶液與1L 0.1mol?L－1的H2SO4溶液反應(yīng)放出11.46kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng)，又是吸熱反應(yīng)的是 �。� ）
A、鋁片與稀鹽酸的反應(yīng) B、Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl的反應(yīng)
C、灼熱的碳與CO2的反應(yīng) D、甲烷在氧氣中的燃燒反應(yīng)
13. 下列熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)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(jìn)行反應(yīng)，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(jìn)行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會_______________；用50mL0.50mol?L－1NaOH溶液進(jìn)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(jìn)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(yīng)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(yīng)的熱化學(xué)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(shè)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(fù)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(yīng)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(yīng)熱的因素有關(guān)，與酸堿的物質(zhì)的量無關(guān)
⑸偏小 偏小
⑹偏大 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(qiáng)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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