燃燒熱的定義和表述方法
2021-04-06 17:11:22文/陳宇航
一、燃燒熱的定義和表述方法
1、定義:101 $\rm {kPa}$時(shí),1 $\rm {mol}$純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量,叫做該物質(zhì)的燃燒熱,單位為$\rm {kJ/mol}$。燃燒熱通??衫脙x器通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。
2、理解燃燒熱的要點(diǎn)
(1)研究條件:25 $\rm {℃}$、101 $\rm {kPa}$
(2)反應(yīng)程度:完全燃燒,產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。完全燃燒時(shí),不同元素對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定氧化物:$\ce{C}$$\ce{->}$$\ce{CO2(g)}$、$\ce{S}$$\ce{->}$$\ce{SO2(g)}$、$\ce{H}$$\ce{->}$$\ce{H2O(l)}$。若生成物中含有水,則水必須為液態(tài)。
(3)燃燒物的物質(zhì)的量:1 $\rm {mol}$,故書(shū)寫表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)以燃燒1 $\rm {mol}$物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。
(4)研究?jī)?nèi)容:放出的熱量。($\Delta H$<0,單位$\rm {kJ/mol}$)
3、燃燒熱的表述方法
燃燒熱是反應(yīng)熱的一種。由于燃燒是放熱反應(yīng),故用文字?jǐn)⑹鋈紵裏釙r(shí),用正值;用$\Delta H$表示燃燒熱時(shí),要加“$\ce {-}$”。如$\ce{CH4}$的燃燒熱為890.31 $\rm {kJ/mol}$或$\Delta H$=-890.31 $\rm {kJ/mol}$。
4、熱化學(xué)方程式
(1)定義:可以表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。
(2)意義:不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。
(3)書(shū)寫熱化學(xué)方程式的方法
①寫出化學(xué)方程式:熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù),只表示物質(zhì)的量。因此,它可以用整數(shù)或分?jǐn)?shù)表示。
②標(biāo)明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng):反應(yīng)的溫度或壓強(qiáng)不同時(shí),其$\Delta H$也可能不同。對(duì)于25 $\rm {℃}$、101 $\rm {kPa}$時(shí)進(jìn)行的反應(yīng),可以不標(biāo)明。
③標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài):因?yàn)槲镔|(zhì)發(fā)生狀態(tài)的變化也伴隨著能量的變化,所以書(shū)寫熱化學(xué)方程式時(shí)必須標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)。通常用$\ce{g}$、$\ce{l}$、$\ce{s}$、$\ce{aq}$分別表示氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、在水溶液中。
④用$\Delta H$表示化學(xué)反應(yīng)放出或吸收的熱量:放熱反應(yīng)的$\Delta H$為“$\ce {-}$”,吸熱反應(yīng)的$\Delta H$為“$\ce {+}$”;$\Delta H$的常用單位是$\rm {kJ/mol}$(或$\ce {\rm {kJ·mol}}^{-1}$)。
(4)書(shū)寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)
①熱化學(xué)方程式中不用標(biāo)明反應(yīng)條件,如加熱、高溫、催化劑等。
②熱化學(xué)方程式中不再標(biāo)氣體符號(hào)$\ce ^$和沉淀符號(hào)$\ce v$,但必須用$\ce{s}$、$\ce{l}$、$\ce{g}$、$\ce{aq}$等標(biāo)出物質(zhì)的聚集狀態(tài)。
③熱化學(xué)方程式中一般用“$\xlongequal[\quad]{}$”,可逆反應(yīng)中用“$\ce{<=>}$”,有機(jī)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式不用“$\ce{->}$”。
④熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與$\Delta H$相對(duì)應(yīng),若化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍,則$\Delta H$也加倍。當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí),其$\Delta H$與正反應(yīng)的$\Delta H$數(shù)值相等,符號(hào)相反。
⑤同素異形體轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)方程式除了注明狀態(tài)外,還要注明名稱,如金剛石應(yīng)表示為“$\ce{C}$(金剛石,$\ce{s}$)”。
二、燃燒熱的相關(guān)例題
已知反應(yīng):①101 $\rm {kPa}$時(shí),
$\ce{2C(s)}$+$\ce{O2(g)}$$\xlongequal[\quad]{}$$\ce{2CO (g)}$$\quad$$\Delta H$=-221 $\rm {kJ/mol}$
②稀溶液中,$\ce{H+(aq)}$+$\ce{OH^-(aq)}$$\xlongequal[\quad]{}$
$\ce{H2O(l)}$$\quad$$\Delta H$=-57.3 $\rm {kJ/mol}$
下列結(jié)論正確的是___
A.碳的燃燒熱大于110.5 $\rm {kJ/mol}$
B.碳的燃燒熱為221 $\rm {kJ/mol}$
C.稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為-57.3 $\rm {kJ/mol}$
D.稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 $\rm {mol}$水,放出57.3 $\rm {kJ}$熱量
答案:A
解析:由反應(yīng)①可知,1 $\rm {mol}$碳燃燒生成$\ce{CO}$放出的熱量為110.5 $\rm {kJ}$,$\ce{CO}$燃燒生成二氧化碳繼續(xù)放出熱量,故1 $\rm {mol}$碳完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量大于110.5 $\rm {kJ}$,所以碳的燃燒熱大于110.5 $\rm {kJ/mol}$,A正確; 碳的燃燒熱為1 $\rm {mol}$碳完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量,不是221 $\rm {kJ/mol}$,B錯(cuò)誤;中和反應(yīng)為放熱反應(yīng),在用文字?jǐn)⑹鲋泻蜔釙r(shí)用正值,即稀硫酸與稀$\ce{NaOH}$溶液反應(yīng)的中和熱為57.3 $\ce {\rm kJ·mol}^{-1}$或$\Delta H$=-57.3 $\ce {\rm kJ·mol}^{-1}$,C錯(cuò)誤; 醋酸是弱電解質(zhì),電離需吸收熱量,稀醋酸與稀$\ce{NaOH}$溶液反應(yīng)生成1 $\rm {mol}$水放出的熱量小于57.3 $\rm {kJ}$,D錯(cuò)誤。
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