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第一章第二节

第二节　燃烧热　能源

[学习目标定位]　1.正确认识燃烧热的概念，学会利用燃烧热进行相关的计算。

2.知道能源是人类生存和社会发展的重要基础，知道使用化石燃料的利弊和新能源的开发。

一　燃烧热

1．反应热是化学反应过程中吸收或放出的热量，常用符号ΔH表示。

燃烧反应都是放热反应，其反应热为负值。

已知4g硫粉完全燃烧放出37kJ热量，则该反应的热化学方程式是S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－296kJ·mol－1。

2．1.00L1.00mol·L－1H2SO4溶液与2.00L1.00mol·L－1NaOH溶液完全反应，放出114.6kJ热量，该反应的中和热为57.3_kJ·mol－1，表示其中和热的化学方程式是

H2SO4（aq）＋NaOH（aq）===

Na2SO4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

3．已知2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1，若燃烧1mol氢气生成液态水时的反应热为ΔH1,生成气态水时的反应热为ΔH2，则ΔH1和ΔH2的大小关系是ΔH1<ΔH2；ΔH1＝－285.8_kJ·mol－1，表示的意义是1_mol_H2完全燃烧生成稳定的液态水，放出285.8_kJ的热量。

4．燃烧热的概念及其计算

（1）燃烧热的概念是25_℃、101_kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

燃烧热的单位是kJ·mol－1。

（2）燃烧热的意义：

甲烷的燃烧热为890.31kJ·mol－1，或ΔH＝－890.31kJ·mol－1，它表示25℃、101kPa时，1_molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时放出890.31kJ的热量。

（3）燃烧热的计算：

由燃烧热定义可知：

101kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热，即Q放＝n（可燃物）×|ΔH|；或变换一下求物质的燃烧热：

ΔH＝－

。

此公式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。

1.燃烧热及表示燃烧热的热化学方程式

（2）燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。

2．燃烧热和中和热的比较

燃烧热

中和热

相同点

能量变化

放热反应

ΔH及其单位

ΔH<0，单位均为kJ·mol－1

不同点

反应物的量　

1mol

不一定为1mol

生成物的量　

不确定

生成水的量为1mol

表示方法

燃烧热为akJ·mol－1或ΔH＝－akJ·mol－1

中和热为57．3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－1

1．下列说法正确的是（　　）

A．1mol硫酸与1molBa（OH）2完全中和所放出的热量为中和热

B．25℃、101kPa时，1molS和2molS的燃烧热相等

C．CO是不稳定的氧化物，它能继续和氧气反应生成稳定的CO2，所以CO的燃烧反应一定是吸热反应

D．101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热

答案　B

解析　A项，1molH2SO4与1molBa（OH）2反应生成2molH2O，同时还有BaSO4沉淀生成，不符合中和热的定义；B项，燃烧热与可燃物的物质的量无关；C项，CO的燃烧属于放热反应；D项，1mol碳燃烧不一定生成1molCO2。

2．在25℃、101kPa时，H2在1.00molO2中完全燃烧生成2.00molH2O（l）放出571.6kJ的热量。

（1）H2的燃烧热为__________，表示H2燃烧热的热化学方程式为_________________。

（2）若1g水蒸气转化为液态水放热2.444kJ，则4g氢气完全燃烧生成气态水时，放出的热量为______________。

答案　

（1）285.8kJ·mol－1　H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1　

（2）483.6kJ

解析　H2的燃烧热应以燃烧1molH2为标准，当H2完全燃烧生成2.00molH2O时，需燃烧2.00molH2，故H2的燃烧热为

＝285.8kJ·mol－1。

H2燃烧生成1mol气态水时放出的热量为285.8kJ·mol－1－

×18g·mol－1≈241.8kJ·mol－1,4g氢气燃烧放出的热量为241.8kJ·mol－1×

＝483.6kJ。

二　能源

1．能源有不同的分类，具体如下：

分类依据

种类

举例

转换过程

一次能源

太阳能、风能、化石燃料、地热能、潮汐能等

二次能源

电能、氢能、石油加工产品、煤的加工产品等

使用历史

常规能源

化石燃料

新能源

太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等

性质

可再生能源

太阳能、风能、氢能、生物质能等

不可再生能源

化石燃料、核能

2.我国能源现状：

我国目前使用最多的能源是化石燃料，包括煤、石油、天然气等，属不可再生能源，并且能源利用率极低，能源危机趋于严重。

3．能源危机的解决方法

开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。

4．化石燃料和新能源

（1）化石燃料的利弊：

蕴藏量有限、不能再生；利用率低；污染环境，特别是造成酸雨和温室效应。

（2）太阳能是能量巨大的清洁能源，缺点是能量密度小，受地域和季节的影响大。

（3）氢能有三大优点：

一是燃烧热值高，二是资源丰富，三是无毒、无污染。

缺点是储存、运输困难。

3．下列分别是利用不同能源发电的实例图形，其中不属于新能源开发利用的是（　　）

答案　C

解析　C项，火力发电是利用煤作燃料，不属于新能源的开发利用。

4．能源是人类生存和发展的重要支撑因素。

常规能源（煤、石油、天然气等）日益减少，促使人们去研究能源的利用率和新能源（如太阳能、氢能、核能等）的开发。

（1）我国目前最主要的能源品种是________，能源利用中存在的主要问题有________________________________________________________________________

（2）某些科学家对以下3个化学反应很感兴趣：

①3FeCl2＋4H2O（g）

Fe3O4＋6HCl＋H2；

②2Fe3O4＋3Cl2＋12HCl===6FeCl3＋6H2O＋O2；

③6FeCl3

6FeCl2＋3Cl2。

科学家想利用上述反应来制取的一种很有意义的物质是________，该物质作为燃料的优点有________________、__________、____________。

答案　

（1）煤　人均能源占有量小，能源利用率低，单位产值能耗高（答案合理即可）　

（2）H2　燃烧热值高　无污染　资源丰富

1．下列说法正确的是（　　）

A．在101kPa时，1mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫该物质的燃烧热

B．弱酸和碱发生中和反应生成1mol水，这时的反应热叫中和热

C．燃烧热和中和热是反应热的两种

D．101kPa时，纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫该物质的燃烧热

答案　C

解析　本题应注意燃烧热和中和热的区别。

A项中没有确定“物质完全燃烧生成稳定的氧化物”这一条件，所以A项错误；B项中应为酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热，B项错误；D项中未限定可燃物的物质的量是1mol，所以D项错误。

2．下列有关能量转换的说法不正确的是（　　）

A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程

B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能

C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程

D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程

答案　D

解析　C选项，葡萄糖氧化放出热量，化学能转化为热能，正确；D选项，应该是太阳能转化为化学能，不正确。

3．已知3.0g乙烷在常温下完全燃烧放出的热量为155.98kJ，则表示乙烷燃烧热的热化学方程式是（　　）

A．2C2H6（g）＋7O2（g）===4CO2（g）＋6H2O（g）

ΔH＝－3119.6kJ·mol－1

B．C2H6（g）＋

O2（g）===2CO（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－1559.8kJ·mol－1

C．C2H6（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（g）

ΔH＝－1559.8kJ·mol－1

D．C2H6（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－1559.8kJ·mol－1

答案　D

解析　由于燃烧热的热化学方程式应以1mol燃料为标准书写且生成的水为液态，故A项不符合题意；B中的燃烧产物CO不是C2H6完全燃烧后的稳定氧化物，H2O的状态不应为气态而应为液态；常温下水为液态，则C错误。

4．油酸甘油酯（相对分子质量884）在体内代谢时可发生如下反应：

C57H104O6（s）＋80O2（g）===57CO2（g）＋52H2O（l）

已知燃烧1kg该化合物释放出热量3.8×104kJ，油酸甘油酯的燃烧热为（　　）

A．3.8×104kJ·mol－1B．－3.8×104kJ·mol－1

C．3.4×104kJ·mol－1D．－3.4×104kJ·mol－1

答案　C

解析　燃烧热是指25℃和101kPa下1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，则1mol油酸甘油酯的燃烧热为

≈3.4×104kJ·mol－1。

5．下列两个热化学方程式：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ·mol－1

C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）

ΔH＝－2220kJ·mol－1

现有H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ，则在混合气体中H2和C3H8的体积比是（　　）

A．2∶1B．3∶1

C．4∶1D．5∶1

答案　B

解析　设H2、C3H8的物质的量分别为n1、n2，则有

解得

在相同压强、温度下

V（H2）∶V（C3H8）＝n（H2）∶n（C3H8）＝3∶1。

[基础过关]

题组1　能源问题

1．氢气是人类未来最理想的燃料，以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是（　　）

A．利用太阳能直接使水分解产生氢气

B．以焦炭和水制取水煤气（含CO和H2）后分离出氢气

C．用铁和盐酸反应放出氢气

D．由热电站提供电力电解水产生氢气

答案　A

解析　电解水制备H2需消耗大量电能；用焦炭制水煤气需消耗大量热能。

2．关于能源，以下说法中不正确的是（　　）

A．煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能

B．柴草燃烧时释放的能量与太阳能无关

C．核能和地热能来自地球自身

D．潮汐能来源于月球引力作功

答案　B

3．近年来，北京市公共汽车大部分采用天然气作为燃料，其主要目的是（　　）

A．防止石油短缺

B．降低成本

C．减少对大气的污染

D．加大发动机的动力

答案　C

题组2　燃烧热的概念及计算

4．下列说法中正确的是（　　）

A．物质燃烧放出的热量是燃烧热

B．1molC燃烧生成CO时放出的热量就是C的燃烧热

C．1molH2燃烧生成水时放出的热量是H2的燃烧热

D．相同条件下，1molH2O（l）完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1molH2O（l）放出的热量值相等

答案　D

解析　燃烧热是指在25℃、101kPa下，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，显然A项错误；B项中碳燃烧生成的稳定化合物应为CO2，错误；C项中H2燃烧时的条件及生成水的状态不确定，故1molH2燃烧生成水放出的热量不一定是H2的燃烧热，错误，根据能量守恒定律可知D项正确。

5．25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是ΔH＝－393.5kJ·mol－1、ΔH＝－285.8kJ·mol－1、ΔH＝－890.31kJ·mol－1、ΔH＝－2800kJ·mol－1，则下列热化学方程式正确的是（　　）

A．C（s）＋

O2（g）===CO（g）

ΔH＝－393.5kJ·mol－1

B．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）

ΔH＝－571.6kJ·mol－1

C．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－890.31kJ·mol－1

D.

C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1400kJ·mol－1

答案　D

解析　根据燃烧热的概念中生成稳定氧化物的含义可知，CO2（g）是C的稳定氧化物，生成的H2O应该为液态，故只有D正确。

6．已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为（　　）

A．55kJB．220kJ

C．550kJD．1108kJ

答案　A

解析　丙烷分子式是C3H8,1mol丙烷燃烧会产生4mol水，则丙烷完全燃烧产生1.8g水，消耗丙烷的物质的量是n（C3H8）＝0.025mol，所以反应放出的热量是2215kJ·mol－1×0.025mol≈55kJ，故答案是A。

7．下列关于反应热的描述中正确的是（　　）

A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1

B．CO（g）的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝＋2×283.0kJ·mol－1

C．反应热有正负之分，燃烧热ΔH全部是正值

D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

答案　B

解析　中和热是以生成1molH2O（l）作为标准的，因此A不正确；燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，因此B正确，D不正确；燃烧热ΔH都是负值，C不正确。

8．氢气（H2）、一氧化碳（CO）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）燃烧的热化学方程式分别为

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－282.9kJ·mol－1

C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）

ΔH＝－5518kJ·mol－1

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－890.3kJ·mol－1

相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是（　　）

A．H2（g）B．CO（g）

C．C8H18（l）D．CH4（g）

答案　B

解析　比较：

、

、

、

的大小，可知相同质量时，CO（g）放出的热量最少。

9．已知：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ·mol－1

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－282.9kJ·mol－1

某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量，同时生成3.6g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为（　　）

A．2∶1B．1∶2

C．1∶1D．2∶3

答案　C

解析　根据热化学方程式可知：

H2的燃烧热为571.6kJ·mol－1÷2＝285.8kJ·mol－1。

生成的n（H2O）＝

＝0.2mol，参加反应的H2为0.2mol，故H2燃烧放出的热量为0.2mol×285.8kJ·mol－1＝57.16kJ。

CO燃烧放出的热量为113.74kJ－57.16kJ＝56.58kJ，故n（CO）＝

＝

＝0.2mol。

则n（H2）∶n（CO）＝1∶1。

[能力提升]

10．

（1）已知：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ·mol－1，若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则反应H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）的ΔH＝________kJ·mol－1。

氢气的燃烧热为________kJ·mol－1。

（2）乙醇是未来内燃机的首选环保型液体燃料，它可以由绿色植物的秸秆制取，1.0g乙醇完全燃烧生成液态水放出1.367kJ热量，表示乙醇燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________

答案　

（1）－285.8　285.8　

（2）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－62.882kJ·mol－1

11．已知一些烷烃的燃烧热如下表：

化合物

燃烧热/kJ·mol－1

化合物

燃烧热/kJ·mol－1

甲烷

891.0

正丁烷

2878.0

乙烷

1560.8

异丁烷

2869.6

丙烷

2221.5

异戊烷

3531.3

（1）热稳定性：

正丁烷________（填“＞”或“＜”）异丁烷。

（2）写出表示乙烷燃烧热的热化学方程式____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）相同物质的量的烷烃，碳原子数越多，燃烧放出的热量越________（填“多”或“少”）。

（4）有同学估计“正戊烷的燃烧热大约在3540kJ·mol－1左右”，你认为正确吗？

________________________________________________________________________。

理由是________________________________________________________________________。

答案　

（1）＜　

（2）C2H6（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1560.8kJ·mol－1　

（3）多

（4）正确　正丁烷的燃烧热比异丁烷的略大，所以正戊烷的燃烧热亦应略大于异戊烷

解析　

（1）正丁烷的燃烧热比异丁烷的燃烧热大，说明正丁烷具有的能量高于异丁烷，所以热稳定性：

正丁烷＜异丁烷。

（2）C2H6（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1560.8kJ·mol－1。

（3）由表中数据分析，碳原子数越多，燃烧热越大，所以相同物质的量的烷烃燃烧时放出的热量随碳原子数的增多而增多。

（4）由表中数据分析，正丁烷的燃烧热比异丁烷略大，所以正戊烷的燃烧热也应略大于异戊烷，此同学的估计合理。

12．城市使用的燃料现大多为煤气、液化石油气。

煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气体，它由煤炭与水（蒸气）反应制得，故又称水煤气。

（1）试写出制取水煤气的主要化学方程式：

__________________________。

（2）氢气是未来的能源，除产生的热量多之外，还具有的优点是____________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）C＋H2O（g）

CO＋H2

（2）①H2来源丰富；②产物不污染环境，可以反复使用；③不产生CO2，不会引起温室效应

13．标准状况下0.05mol某一无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。

若将产物通过足量的澄清石灰水中，得到的白色沉淀为0.15mol；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3g。

可能用到的燃烧热

C2H4

C3H6

C3H8

单位/kJ·mol－1

1411

2092

2220

（1）计算燃烧产物中水的质量。

（2）此气体的化学式是_______________________________________________。

（3）写出表示此气体燃烧热的热化学方程式___________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）m水＝9.3g－0.15mol×44g·mol－1＝2.7g

（2）C3H6　

（3）C3H6（g）＋

O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－2092kJ·mol－1

解析　

（1）该无色气体含C、H两种元素，燃烧生成CO2和H2O。

m（CO2）＝0.15mol×44g·mol－1＝6.6g

所以m（H2O）＝9.3g－6.6g＝2.7g。

（2）1mol该气体中含C原子个数为

×NA＝3NA，含H原子个数为

×NA＝6NA，

所以其化学式为C3H6。

（3）根据表格中数据，该气体的燃烧热为2092kJ·mol－1。