燃烧热计算教学中预设与生成

文/王双桂

【摘 要】预设利用盖斯定律和燃烧热可以求出某些反应的反应热，过程复杂，耗时长，结果不准确，在实际教学中和学生共同探讨，结合能量最低原理中的稳定状态进行假设，燃烧热即为该燃料的能量，计算起来方便得多。尤其适用于未给定热化学方程式的相关试题。最后生成稳态法在燃烧热计算中的应用技巧。

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关键词 燃烧热；盖斯定律；稳态法

一、预设背景：

据《2013年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明（理科·课程标准实验版）》必考内容P204(5)⑦要求：理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变得简单计算。并附：题型示例P211例6和P212例7

例6、已知：H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是：－285.8kJ/mol、－1411.0kJ/mol和－1366.8kJ/mol。则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的△H为 （）

A.－44.2kJ/molB.+44.2kJ/mol

C.－330kJ/molD.+330kJ/mol

【答案】A 【说明】本题涉及化学反应与能量变化，主要考查考生对于化学反应热和盖斯定律的理解和简单计算的能力。

例7、工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1和－283.0kJ·mol－1，则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为_______。

【答案】5.52×103kJ 【说明】本题以光气制备和分解的研究与应用为情景，考查了中学课程中一些基本物质的制备反应，并且除涵盖运用燃烧热数据计算反应热之外，还要求考生能够正确理解和运用平衡常数、转化率、平均反应速率的概念及其计算，特别是根据相关数据关系图来正确判断温度、浓度等的变化对反应速率及化学平衡的影响。

二、预设过程：（盖斯定律法）

1.例6预设过程

（1）写出H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热的化学方程式

①H2(g)+1／2O2(g)=H2O(l)

H1＝－285.8 kJ·mol-1

②C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)

H2＝－1411.0 kJ·mol-1

③C2H5OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H3＝－1366.8kJ·mol-1

（2）写出目标反应：C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(1)△H

（3）比较目标反应和已知反应，利用盖斯定律：

△H=△H2－△H3

=－1411.0kJ·mol-1－（－1366.8kJ·mol-1）

=－44.2kJ/mol

2.例7预设过程

（1）写出CH4(g)H2(g)、和CO的燃烧热的化学方程式

①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

△H=－890.3kJ·mol-1

②H2(g)+1／2O2(g)=H2O(l)△H1＝－285.8kJ·mol-1

③CO(g)+1／2O2(g)=CO2(g)△H3＝－283.0kJ·mol-1

（2）写出目标反应：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H

（3）比较目标反应和已知反应，利用盖斯定律：

△H=△H1－△H2×2－△H3×2

=－890.3kJ·mol-1－（－285.8kJ·mol-1×2）－（－283.0kJ·mol-1×2）

=247.3kJ/mol

1000L/22.4mol·L-1×247.3kJ/mol/2=5.52×103kJ

三、生成过程及理论基础

例6：C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(1)△H

1411.0 0 1366.8 －44.2

例7：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H

890.30 283.0×2 285.8×2247.3

1000L/22.4mol·L-1×247.3kJ/mol/2=5.52×103kJ

燃烧热是指1mol某物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量，以CH4(g)燃烧热为例：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=－890.3kJ·mol-1，其中：O2(g)、CO2(g)和H2O(l)为稳定的物质，把他们的能量假设为0，则据反应热的概念知此假设情况下，CH4(g)的能量为890.3kJ，

则：例6用稳态法理解为：

据C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)

△H2＝－1411.0kJ·mol-1知C2H4(g)的能量为1411.0kJ。

据C2H5OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)

△H3＝－1366.8kJ·mol-1知C2H5OH(1)的能量为1366.8kJ。

则目标反应：C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(1)的△H为：C2H5OH(1)的能量为1366.8与C2H4(g)的能量为1411.0的差值：－44.2kJ/mol。

则：例7用稳态法理解为：

据CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=－890.3kJ·mol-1知CH4(g)的能量为890.3kJ。

据H2(g)+1／2O2(g)=H2O(l)△H1＝－285.8kJ·mol-1知H2(g)的能量为285.8kJ。

据CO(g)+1／2O2(g)=CO2(g)△H3＝－283.0kJ·mol-1知CO (g)的能量为283.0kJ。

则目标反应：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H为：2mol CO(g)和2molH2(g)的能量和与1molCH4(g)的能量的差：285.8×2+283.0×2-890.3＝247.3kJ/mol。

故：生成1m3的CO(g)所吸收的热量为：1000L/22.4mol·L-1×247.3kJ/mol/2=5.52×103kJ

为890.3kJ。

四、具体应用、使用范围及优点

1.应用:（1）实验测得,1g液态乙醇在足量的氧气中燃烧生成二氧化碳和液态水时放出热29.7kJ热量，试写出乙醇燃烧的热化学方程式 。

（2）已知C2H4的燃烧热（△H）为－1411.0kJ·mol－1、1molH2O(g)转化为H2O（1）时放出44.0kJ热量，1molCH3CH2OH(g)转变为1molCH3CH2OH（1）时放出54.8kJ热量，乙烯和水蒸气加成，每生成1mol的乙醇蒸汽放出的热量为_____kJ

用稳态法理解为:由（1）知CH3CH2OH（l）的能量为1366.2kJ，结合（2）知C2H5OH(g)的能量为1366.2kJ+54.8kJ=1421kJ，由（2）知C2H4(g)的能量为1411.0kJ，则目标反应：C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的△H为：C2H5OH(g)的能量与C2H4(g)的能量和H2O(g)的差，1421kJ-（1411.0kJ+44.0kJ）＝34kJ.

2.使用范围:

（1）只给燃烧热，未给热化学方程式。（2）燃料之间的相互转化。

3.优点

（1）计算量小 （2）正确率高 （3）思维上升一个层次 （4）节约写热化学方程式的时间

该法大大节约了学生思考和计算的时间，也可避免计算过程中出现的错误，这也是高考理综考试追求的最高境界，也为燃烧热计算开辟了一个新的里程。

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参考文献

[1]《2013年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明（理科·课程标准实验版）》

（作者单位：贵州省实验中学）