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課題2　燃燒熱和中和反應反應熱的測定
1. 認識反應熱之一——燃燒熱。
2. 學習中和反應反應熱的測定方法。
1. 由于反應的情況不同，反應熱可分為多種，例如燃燒熱、中和熱、溶解熱等。下表所示是一些物質燃燒熱：
物質 化學式(狀態) 燃燒熱/(kJ·mol-1) 物質 化學式(狀態) 燃燒熱/(kJ·mol-1)
石墨 C(s) －393.5 氫氣 H2(g) －285.8
一氧化碳 CO(g) －283.0 甲烷 CH4(g) －890.3
甲醇 CH3OH(l) －726.5 乙醇 C2H5OH(l) －1 366.8
你能根據表中所給的數據寫出相關物質燃燒的熱化學方程式嗎？如果不能，還缺少什么？
2. 在101 kPa時，1 mol純物質完全燃燒生成指定產物[碳元素變為CO2(g)，氫元素變為H2O(l)，硫元素變為SO2(g)，氮元素變為N2(g)等]。寫出石墨、氫氣、乙醇燃燒的熱化學方程式。
3. 氫氣、甲烷、甲醇都可用作火箭燃料，等質量的氫氣、甲烷、甲醇完全燃燒后，哪一種放出的熱量最大？
1. 將一杯裝有熱水的燒杯放置于空氣中，熱水的溫度會發生什么樣的變化，為什么？如何測定熱水減少的熱量？
2. 設計方案，嘗試測定0.01 mol H2和0.005 mol O2反應的反應熱。
1. 現有50 mL 0.5 mol·L-1鹽酸和50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液，如果要測定兩者發生中和反應的反應熱，需要測量哪些數據？
提示：鹽酸和NaOH溶液反應后放出的熱量會使體系的溫度升高，因為是稀溶液，所以，反應后溶液的比熱近似等于水的比熱。
2. 按以下步驟，用簡易量熱計(如右圖所示)測量鹽酸和NaOH溶液反應的反應熱。
步驟1：用量筒量取50 mL 0.5 mol·L-1的鹽酸，倒入量熱計的內筒，蓋上杯蓋，用溫度計測量鹽酸的溫度并記錄數據。將溫度計洗干凈、擦干備用。
步驟2：用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液，用溫度計測量溶液溫度并記錄數據。
步驟3：打開杯蓋，將NaOH溶液迅速倒入鹽酸中，蓋上杯蓋，插入溫度計，用玻璃攪拌器勻速攪拌，記錄反應的最高溫度。
步驟4：重復步驟1～3兩次。
(1) 量熱計采用了哪些措施為防止熱量損失？
(2) 根據記錄數據計算反應的反應熱。
(3) 如果將中和熱定義為稀的強酸和強堿反應生成1 mol H2O時放出的熱量，則根據(2)的數據計算鹽酸和NaOH溶液反應中和熱的數值，并寫出鹽酸和NaOH溶液反應的熱化學方程式。
(4) 能根據鹽酸和NaOH溶液反應所得中和熱的數值確定其他稀的強酸和強堿反應的中和熱的數值嗎，為什么？如果能，寫出硫酸與NaOH溶液反應的熱化學方程式。
1. 下列有關反應熱及能量變化的說法正確的是(　　)
A. 不同物質的燃燒熱數值均相等
B. 潮汐能、風能、太陽能屬于不可再生能源
C. 放熱反應不用加熱可以自發進行，而吸熱反應需加熱才能進行
D. 從能量守恒的角度看，將水分解成氫氣和氧氣并放出能量是不可行的
2. 下列說法正確的是(　　)
A. 物質燃燒放出的熱量是燃燒熱
B. 1 mol C燃燒生成CO時放出的熱量是C的燃燒熱
C. 1 mol H2燃燒生成水蒸氣時放出的熱量是H2的燃燒熱
D. 相同條件下，1 mol H2O(l)完全分解吸收的熱量與H2、O2化合生成1 mol H2O(l)放出的熱量數值相等
3. 已知C的燃燒熱是393.5 kJ·mol-1，下列熱化學方程式書寫正確的是(　　)
A. C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝＋110.5 kJ·mol-1
B. C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1
C. C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝＋393.5 kJ·mol-1
D. CO2(g)===C(s)＋O2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1
4. 已知在25 ℃、101 kPa下，1 g液態C8H18(辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態水時放出48.40 kJ熱量，能表示辛烷燃燒的熱化學方程式是(　　)
A. C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)　ΔH＝－48.40 kJ·mol-1
B. C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5517.6 kJ·mol-1
C. C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝＋5517.6 kJ·mol-1
D. C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－48.40 kJ·mol-1
5. 已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1；
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ·mol-1。
現有H2與CH4的混合氣體112 L(標準狀況)，使其完全燃燒生成CO2和H2O(l)，若實驗測得反應熱為 3695 kJ。則原混合氣體中H2與CH4的物質的量之比是(　　)
A. 1∶1 B. 1∶3
C. 1∶4 D. 2∶3
6. 為提高煤的燃燒效率，減少煤炭直接燃燒產生的污染，途徑之一是將煤炭氣化或液化。煤炭氣化后得到的CO與H2在催化劑作用下反應可生成甲醇，寫出該反應的化學方程式：__________________________。甲醇的燃燒熱是726.5 kJ·mol-1，寫出甲醇燃燒的熱化學方程式：_________________________________
_______________________。
7. 城市使用的燃料大多是煤氣、液化石油氣。
(1) 煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，它由煤炭與水(蒸氣)反應制得，故又稱水煤氣。試寫出制取水煤氣的主要化學方程式：____________________________
_________________________________________。
(2) 液化石油氣的主要成分是丙烷，丙烷燃燒的熱化學方程式為C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 220.0 kJ·mol-1，已知CO氣體燃燒的熱化學方程式為CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－282.57 kJ·mol-1，則相同物質的量的C3H8和CO燃燒產生的熱量之比約為________。
(3) 氫氣是未來的能源，其具有的優點是_______________________________。
課題2　燃燒熱和中和反應反應熱的測定
【活動方案】
活動一：
1. 不能，未指明燃燒熱所得數值對應的可燃物的物質的量，也未指明生成物的種類和狀態。如石墨燃燒成的是一氧化碳還是二氧化碳，水是液態還是氣態。
2. C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol-1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1
C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1 366.8 kJ·mol-1
3. 氫氣
活動二：
1. 熱水的溫度會降低，因為環境溫度低于熱水的溫度，熱量會從熱水傳遞給環境，所以熱水溫度降低。可以測定熱水的質量m，初始溫度t1和冷卻后的溫度t2，根據公式Q＝c·m·(t2－t1)可以測出熱水減少的熱量。
2. 將0.01 mol H2和0.005 mol O2置于密閉鐵質容器中，將鐵質容器置入質量為m，初始溫度為t1的水中。通過電火花使H2和O2完全反應，測量容器外水的最高溫度，記為t2，根據公式Q＝c·m·(t2－t1)可以粗略測出反應熱。
活動三：
1. 需要測量鹽酸、NaOH溶液各自的質量或總質量，測定反應前溶液的溫度和反應后溶液的最高溫度。
2. (1) 在內筒外使用了隔熱層，使用了杯蓋，攪拌器使用的是玻璃材質。
(2) 約為1.43 kJ
(3) 中和熱ΔH＝(－1.43×40) kJ·mol-1＝－57.2 kJ·mol-1(準確值是－57.3 kJ·mol-1)
HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol-1
(4) 可以，因為酸堿中和反應的本質是H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，所以酸堿中和反應的反應熱均為－57.3 kJ·mol-1。
H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ·mol-1或H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol-1
【課堂反饋】
1. D　2.D　3.B　4.B　5.B
6. CO＋2H2CH3OH　
CH3OH (l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.5 kJ·mol-1
7. (1) C＋H2O(g)CO＋H2
(2) 7.9∶1
(3) 產生的熱量大；H2來源豐富；產物不污染環境

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