高考化学 化学反应与能量课件 新人教版

第7课时1.灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：①Sn（s、白）+2HCl（aq）＝SnCl2（aq）+H2（g）ΔH1②Sn（s、灰）+2HCl（aq）＝SnCl2（aq）+H2（g）ΔH2③Sn（s、灰）Sn（s、白）ΔH3=+2.1kJ/mol下列说法正确的是A.ΔH1>ΔH2B.

锡在常温下以灰锡状态存在C.

灰锡转化为白锡的反应是放热反应D.锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏>13.2℃<13.2℃1.灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：①Sn(s、白)+2HCl(aq)＝SnCl2(aq)+H2(g)ΔH1②Sn(s、灰)+2HCl(aq)＝SnCl2(aq)+H2(g)ΔH2③Sn(s、灰)Sn(s、白)ΔH3=+2.1kJ/mol【解析】考查有关盖斯定律的综合应用能力。②－①即得③式，则ΔH2－ΔH1=ΔH3＞0，所以ΔH2＞ΔH1；根据平衡移动原理：常温（T＞13.2℃），③式向右移动，所以锡以白锡形式存在；当温度低于13.2℃，③式向左移动，锡以灰锡（粉末状态）形式存在，所以长期处于低温环境中，锡器会自行毁坏。>13.2℃<13.2℃2.为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。（1）实验测得，1g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和液态水释放出22.7kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：（2）依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行理论推算。试依据下列热化学方程式，计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)＝CH3COOH(l)的焓变（写出计算过程）。①CH3COOH(l)+2O2(g)＝2CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=－870.3kJ·mol-1②C(s)+O2(g)＝CO2(g)ΔH2=－393.5kJ·mol-1③H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l)ΔH3=－285.8kJ·mol-12CH3OH(l)+3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=－1452.8kJ·mol-1【解析】根据盖斯定律答案：ΔH=2×ΔH2＋2×ΔH3－ΔH1

=2(－393.5kJ/mol)＋2(－285.8kJ/mol)－(－870.3kJ/mol)

=－488.3kJ/mol3.已知1molCO气体完全燃烧生成CO2气体，放出283kJ热量，1mol氢气完全燃烧生成液态水放出286kJ热量，1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890kJ热量。（1）甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为：

CH4（g）＋H2O（g）＝CO（g）＋3H2（g）。那么该反应的反应热ΔH0（填“>”、“=”或“<”）。（2）若1molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气,放出热量890kJ（填“=”、“>””<”）。（3）若将amolCH4、CO、H2混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水，则放出热量（Q）的取值范围是（4）若将amolCH4、CO、H2混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水，且CO2和H2O物质的量相等，则放出热量（Q）的取值范围是。>

<283akJ<Q<890akJ284.5akJ<Q<586.5akJ（1）本题运用盖斯定律来解，由题给数据可写出其热化学方程式：

CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ/mol①CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g)ΔH=-283kJ/mol②H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l)ΔH=-285.8kJ/mol③H2O(g)＝H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol④将①-②-③×3+④可得：ΔH>0（2）由于H2O(g)转变为H2O(l)放出热量，所以生成气态水时放出的热量小于890kJ。【解析】考查有关反应热的简单计算。（3）当气体全部是CO时放出的热量最少：283aKJ；当气体全部是CH4时放出的热量最多：890a

kJ；所以283akJ＜Q＜890akJ；（4）根据原子守恒：n(CO2)=n(CH4)+n(CO)，n(H2O)=2n(CH4)+n(H2)；因为n(CO2)=n(H2O)，所以n(CO)=n(CH4)+n(H2)；当n(H2)=0时，放出的热量最多：Q=(a/2×283+a/2×890)KJ=586.5akJ；当n(CH4)=0时，放出的热量最少：Q=(a/2×283+a/2×286)kJ=284.5akJ；所以Q的取值范围为：284.5akJ＜Q＜586.5akJ。【解析】考查有关反应热的简单计算。【例1】已知2-丁烯有顺、反两种异构体，在某条件下两种气体处于平衡，

CH3CH＝CHCH3(顺)====CH3CH＝CHCH3(反)

ΔH=－4.2kJ/mol①CH3CH＝CHCH3(顺)(g)+H2(g)CH3CH2CH2CH3(g)

ΔH=－118.9kJ/mol②

下列说法正确的是（）

A．顺-2-丁烯比反-2-丁烯稳定

B．等量顺-2-丁烯的燃烧放热比反-2-丁烯小

C．加压和降温有利于平衡向生成顺-2-丁烯反应方向移动

D．反-2-丁烯氢化的热化学方程式为

CH3CH＝

CHCH3(反)

(g)+H2(g)CH3CH2CH2CH3(g)

ΔH=－114.7kJ/mol典例精析典例精析D【解析】综合考查有关热化学方程式的含义和盖斯定律的应用。

由①可推知：反式2-丁烯比顺式2-丁烯能量低，相对比较稳定，A错误；

根据盖斯定律可推知顺式2-丁烯的燃烧放热比反式大，B错；

根据平衡移动原理可以判断C错误；

将②－①可得反式2-丁烯氢化的热化学方程式，

ΔH=（－118.9kJ/mol）－（－4.2kJ/mol）=–114.7kJ/mol，D正确典例精析【评注】正确理解反应热的概念和盖斯定律的原理，是解决此类问题的关键。典例精析变式12N2H4(g)＋2NO2(g)＝3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1136kJ/mol典例精析变式12A(g)+B(g)＝C(g)+3D(l)+4E(g)ΔH=2MmQkJ/mol

（2）已知A、B两种气体在一定条件下可发生反应：2A+B＝C+3D+4E。现将相对分子质量为M的A气体mg和足量B气体充入一密闭容器中恰好完全反应后，有少量液滴生成；在相同温度下测得反应前后压强分别为6.06×105Pa和1.01×106Pa，又测得反应共放出QkJ热量。试根据上述实验数据写出该反应的热化学方程式：【例2】

钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属。由金红石（TiO2）制取单质Ti，涉及到的步骤为：

TiO2TiCl4Ti

已知：

①

C(s)+O2(g)＝CO2(g)ΔH1=－393.5kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g)ΔH2=－566kJ·mol-1

③TiO2(s)+2Cl2(g)＝TiCl4(s)+O2(g)ΔH3=＋141kJ·mol-1

则：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)＝TiCl4(s)+2CO(g)的

ΔH=。

反应TiCl4+2Mg＝2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是

。典例精析典例精析－80kJ·mol-1

防止高温下Mg（或Ti）与空气中的O2（或CO2、N2）作用Mg800℃,Ar典例精析【评注】根据盖斯定律可知，化学反应中的热效应仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与其中间步骤无关，熟练掌握此规律，可以迅速解决此类问题。【解析】考查盖斯定律的应用。①×2－②得：2C(g)+O2(g)＝2CO(g)

ΔH4=2ΔH1－ΔH2=－221kJ/mol；则该反应的ΔH=ΔH3+ΔH4=141kJ/mol+（－221kJ/mol）=－80kJ/mol；由于Mg与TiCl4在高温下反应，Mg和Ti易被空气中的氧气氧化，还能与CO2、N2等反应，所以需要在氩气保护下进行（隔绝空气）。典例精析变式2

已知胆矾溶于水使溶液温度降低，室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液释放出热量为Q1kJ，又知胆矾分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O(s)△

CuSO4(s)+5H2O(l)ΔH=+Q2kJ/mol，则Q1、Q2的关系为()

A.Q1<Q2

B.Q1>Q2

C.Q1=Q2

D.无法确定A【解析】本题实质考查盖斯定律的应用。分析题意，得到如下关系：

根据盖斯定律，得关系式：ΔH=ΔH2+ΔH1>0，即有(+Q2)+(-Q1)>0，即Q1<Q2。【备选题】已知298K时，N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ/mol,在相同条件下，向密闭容器中加入1molN2和3molH2，达到平衡时放出的热量为Q1，向另一容积相同的密闭容器中通入0.95molN2、2.85molH2和0.1molNH3，达到平衡时放出的热量为Q2，则下列关系式正确的是（）

A.Q1=Q2=92.4kJB.Q2＜Q1=92.4kJ

C.Q2＜Q1＜92.4kJD.Q2=Q1＜92.4kJ

典例精析C典例精析【解析】题给热化学方程式中的ΔH＝－92.4kJ/mol是指1molN2（g）和3molH2（g）完全反应生成2molNH3（g）的反应热。而将1molN2（g）和3molH2（g）在一定条件下反应时，是一个可逆反应，不可能全部反应，故反应放出的热量应小于92.4kJ。另一容器中的反应建立的平衡与前一容器建立的平衡应为等效平衡，平衡时各物质的量相等，但由于第二种情况下，容器中已有0.1molNH3，故反应再生成的NH3较第一种情况少，故Q2＜Q1

【评注】本题不仅考查了反应热的概念，还同时考查了可逆反应，等效平衡等概念，综合性较强。方法指导

化学反应中反应热的大小与反应物、生成物的种类、量及聚集状态有关，与反应途径无关。根据能量守恒定律，无论反应是一步完成还是几步完成，只要反应的起始状态和终了状态确定，反应热就是个定值，这就是著名的盖斯定律。

例如：已知反应：C(s)+O2(g)＝CO2(g)ΔH1=－393.5kJ/mol①2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)ΔH2=－571.6kJ/mol②2C2H2(g)+5O2(g)＝4CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=－2599.2kJ/mol③求：2C(s)+H2(g)＝C2H2(g)ΔH4④应用盖斯定律计算反应热的常用方法：方法指导方法一：“图示法”

根据能量守恒原理：

ΔH4+1/2ΔH3=2ΔH1+1/2ΔH2

所以ΔH4=2ΔH1+1/2ΔH2－1/2ΔH3=226.8kJ/mol应用盖斯定律计算反应热的常用方法：方法指导方法二：“加减法”

2C(s)+2O2(g)＝2CO2(g)+）H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l)得：2C(s)+H2(g)+2.5O2(g)＝2CO2(g)+H2O(l)–）

C2H2(g)+2.5O2(g)＝2CO2(g)+H2O(l)又得：2C(s)+H2(g)＝C2H2(g)由于④＝①×2＋②÷2－③÷2所以ΔH4=2ΔH1+1/2ΔH2－1/2ΔH3

=226.8kJ/mol应用盖斯定律计算反应热的常用方法：方法指导方法三：“框图法”根据能量守恒：

ΔH4+1/2ΔH3＝2ΔH1+1/2ΔH2所以ΔH4=2ΔH1+1/2ΔH2－1/2ΔH3=226.8kJ/mol应用盖斯定律计算反应热的常用方法：高考回放1.（2008·山东）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。（1）丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)CH4(g)＋HC≡CH(g)＋H2(g)ΔH1＝156.6kJ·mol-1CH3CH＝CH2(g)CH4(g)＋HC≡CH(g)ΔH2＝32.4kJ·mol-1则相同条件下，反应C3H8(g)CH3CHCH2(g)＋H2(g)的ΔH＝kJ·mol-1。（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为；放电时，CO23-移向电池的（填“正”或“负”）极。124.2C3H8+5O2＝3CO2+4H2O负高考回放（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c(H2CO3)=1.5×10-5mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3＝HCO3-＋H+的平衡常数K1=。（已知：10-5.60=2.5×10-6）4.2×10-7mol·L-1（4）常温下，0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c(H2CO3)>c(CO32-)(填“＞”、“＝”或“＜”)，原因是（用离子方程式和必要的文字说明）。HCO3-＋H2O＝CO32-＋H3O＋(或HCO3-＝CO32-＋H＋)、HCO3-＋H2O＝H2CO3＋OH－、HCO3-的水解程度大于电离程度高考回放【解析】本题以祥云火炬燃料为背景材料，考查反应的能量转化和电离平衡、盐类水解等知识的综合应用。（1）由盖斯定律可知，由上一个反应减去下一个反应：C3H8(g)＝CH3CH=CH2(g)+H2(g)得：ΔH=124.2kJ·mol-1。

(2)电池反应为：C3H8＋5O2＝3CO2＋4H2O，由于CO23-为阴离子，所以它应向负极移动。

(4)由于0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8，说明溶液呈碱性，进一步推测可知，HCO3-的水解大于HCO3-的电离。高考回放2.（2008·全国）红磷P（s）和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量关系如图所示（图中的ΔH表示生成1mol产物的数据）根据上图回答下列问题：（1）P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式。2P(s)+3Cl2(g)＝2PCl3(g)ΔH=－612kJ/mol高考回放（2）PCl5分解生成PCl3和Cl2的热化学方程式。上述分解反是一个可逆反应，温度T1时，在密闭容器中加入0.8molPCl5，反应达到平衡时还剩余0.6molPCl5，其分解率α1等于；若反应温度由T1升高到T2，平衡时PCl5分解率α2，α2

α1(填“大于”，“小于”或“等于”)。（3）工业上制备PCl5通常分两步进行，先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3，然后降温，再和Cl2反应生成PCl5。原因是。PCl5(g)＝