高考化學 化學反應與能量課件 新人教版

第7課時1.灰錫(以粉末狀存在)和白錫是錫的兩種同素異形體。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下列說法正確的是A.ΔH1>ΔH2B.

錫在常溫下以灰錫狀態(tài)存在C.

灰錫轉化為白錫的反應是放熱反應D.錫制器皿長期處于低于13.2℃的環(huán)境中，會自行毀壞>13.2℃<13.2℃1.灰錫(以粉末狀存在)和白錫是錫的兩種同素異形體。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】考查有關蓋斯定律的綜合應用能力。②－①即得③式，則ΔH2－ΔH1=ΔH3＞0，所以ΔH2＞ΔH1；根據(jù)平衡移動原理：常溫（T＞13.2℃），③式向右移動，所以錫以白錫形式存在；當溫度低于13.2℃，③式向左移動，錫以灰錫（粉末狀態(tài)）形式存在，所以長期處于低溫環(huán)境中，錫器會自行毀壞。>13.2℃<13.2℃2.為了合理利用化學能，確保安全生產(chǎn)，化工設計需要充分考慮化學反應的焓變，并采取相應措施。化學反應的焓變通常用實驗進行測定，也可進行理論推算。（1）實驗測得，1g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水釋放出22.7kJ的熱量，試寫出甲醇燃燒的熱化學方程式：（2）依據(jù)蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學反應的焓變進行理論推算。試依據(jù)下列熱化學方程式，計算反應2C(s)+2H2(g)+O2(g)＝CH3COOH(l)的焓變（寫出計算過程）。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】根據(jù)蓋斯定律答案：ΔH=2×ΔH2＋2×ΔH3－ΔH1

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

=－488.3kJ/mol3.已知1molCO氣體完全燃燒生成CO2氣體，放出283kJ熱量，1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出286kJ熱量，1molCH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水放出890kJ熱量。（1）甲烷在高溫下與水蒸氣反應的化學方程式為：

CH4（g）＋H2O（g）＝CO（g）＋3H2（g）。那么該反應的反應熱ΔH0（填“>”、“=”或“<”）。（2）若1molCH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和水蒸氣,放出熱量890kJ（填“=”、“>””<”）。（3）若將amolCH4、CO、H2混合氣體完全燃燒，生成CO2氣體和液態(tài)水，則放出熱量（Q）的取值范圍是（4）若將amolCH4、CO、H2混合氣體完全燃燒，生成CO2氣體和液態(tài)水，且CO2和H2O物質的量相等，則放出熱量（Q）的取值范圍是。>

<283akJ<Q<890akJ284.5akJ<Q<586.5akJ（1）本題運用蓋斯定律來解，由題給數(shù)據(jù)可寫出其熱化學方程式：

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將①-②-③×3+④可得：ΔH>0（2）由于H2O(g)轉變?yōu)镠2O(l)放出熱量，所以生成氣態(tài)水時放出的熱量小于890kJ。【解析】考查有關反應熱的簡單計算。（3）當氣體全部是CO時放出的熱量最少：283aKJ；當氣體全部是CH4時放出的熱量最多：890a

kJ；所以283akJ＜Q＜890akJ；（4）根據(jù)原子守恒：n(CO2)=n(CH4)+n(CO)，n(H2O)=2n(CH4)+n(H2)；因為n(CO2)=n(H2O)，所以n(CO)=n(CH4)+n(H2)；當n(H2)=0時，放出的熱量最多：Q=(a/2×283+a/2×890)KJ=586.5akJ；當n(CH4)=0時，放出的熱量最少：Q=(a/2×283+a/2×286)kJ=284.5akJ；所以Q的取值范圍為：284.5akJ＜Q＜586.5akJ?！窘馕觥靠疾橛嘘P反應熱的簡單計算?！纠?】已知2-丁烯有順、反兩種異構體，在某條件下兩種氣體處于平衡，

CH3CH＝CHCH3(順)====CH3CH＝CHCH3(反)

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

ΔH=－118.9kJ/mol②

下列說法正確的是（）

A．順-2-丁烯比反-2-丁烯穩(wěn)定

B．等量順-2-丁烯的燃燒放熱比反-2-丁烯小

C．加壓和降溫有利于平衡向生成順-2-丁烯反應方向移動

D．反-2-丁烯氫化的熱化學方程式為

CH3CH＝

CHCH3(反)

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

ΔH=－114.7kJ/mol典例精析典例精析D【解析】綜合考查有關熱化學方程式的含義和蓋斯定律的應用。

由①可推知：反式2-丁烯比順式2-丁烯能量低，相對比較穩(wěn)定，A錯誤；

根據(jù)蓋斯定律可推知順式2-丁烯的燃燒放熱比反式大，B錯；

根據(jù)平衡移動原理可以判斷C錯誤；

將②－①可得反式2-丁烯氫化的熱化學方程式，

ΔH=（－118.9kJ/mol）－（－4.2kJ/mol）=–114.7kJ/mol，D正確典例精析【評注】正確理解反應熱的概念和蓋斯定律的原理，是解決此類問題的關鍵。典例精析變式12N2H4(g)＋2NO2(g)＝3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1136kJ/mol典例精析變式12A(g)+B(g)＝C(g)+3D(l)+4E(g)ΔH=2MmQkJ/mol

（2）已知A、B兩種氣體在一定條件下可發(fā)生反應：2A+B＝C+3D+4E?，F(xiàn)將相對分子質量為M的A氣體mg和足量B氣體充入一密閉容器中恰好完全反應后，有少量液滴生成；在相同溫度下測得反應前后壓強分別為6.06×105Pa和1.01×106Pa，又測得反應共放出QkJ熱量。試根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)寫出該反應的熱化學方程式：【例2】

鈦（Ti）被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬。由金紅石（TiO2）制取單質Ti，涉及到的步驟為：

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

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

ΔH=。

反應TiCl4+2Mg＝2MgCl2+Ti在Ar氣氛中進行的理由是

。典例精析典例精析－80kJ·mol-1

防止高溫下Mg（或Ti）與空氣中的O2（或CO2、N2）作用Mg800℃,Ar典例精析【評注】根據(jù)蓋斯定律可知，化學反應中的熱效應僅與反應物的最初狀態(tài)及生成物的最終狀態(tài)有關，而與其中間步驟無關，熟練掌握此規(guī)律，可以迅速解決此類問題。【解析】考查蓋斯定律的應用。①×2－②得：2C(g)+O2(g)＝2CO(g)

ΔH4=2ΔH1－ΔH2=－221kJ/mol；則該反應的ΔH=ΔH3+ΔH4=141kJ/mol+（－221kJ/mol）=－80kJ/mol；由于Mg與TiCl4在高溫下反應，Mg和Ti易被空氣中的氧氣氧化，還能與CO2、N2等反應，所以需要在氬氣保護下進行（隔絕空氣）。典例精析變式2

已知膽礬溶于水使溶液溫度降低，室溫下將1mol無水硫酸銅制成溶液釋放出熱量為Q1kJ，又知膽礬分解的化學方程式為：CuSO4·5H2O(s)△

CuSO4(s)+5H2O(l)ΔH=+Q2kJ/mol，則Q1、Q2的關系為()

A.Q1<Q2

B.Q1>Q2

C.Q1=Q2

D.無法確定A【解析】本題實質考查蓋斯定律的應用。分析題意，得到如下關系：

根據(jù)蓋斯定律，得關系式：ΔH=ΔH2+ΔH1>0，即有(+Q2)+(-Q1)>0，即Q1<Q2。【備選題】已知298K時，N2(g)+3H2(g)＝2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ/mol,在相同條件下，向密閉容器中加入1molN2和3molH2，達到平衡時放出的熱量為Q1，向另一容積相同的密閉容器中通入0.95molN2、2.85molH2和0.1molNH3，達到平衡時放出的熱量為Q2，則下列關系式正確的是（）

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】題給熱化學方程式中的ΔH＝－92.4kJ/mol是指1molN2（g）和3molH2（g）完全反應生成2molNH3（g）的反應熱。而將1molN2（g）和3molH2（g）在一定條件下反應時，是一個可逆反應，不可能全部反應，故反應放出的熱量應小于92.4kJ。另一容器中的反應建立的平衡與前一容器建立的平衡應為等效平衡，平衡時各物質的量相等，但由于第二種情況下，容器中已有0.1molNH3，故反應再生成的NH3較第一種情況少，故Q2＜Q1

【評注】本題不僅考查了反應熱的概念，還同時考查了可逆反應，等效平衡等概念，綜合性較強。方法指導

化學反應中反應熱的大小與反應物、生成物的種類、量及聚集狀態(tài)有關，與反應途徑無關。根據(jù)能量守恒定律，無論反應是一步完成還是幾步完成，只要反應的起始狀態(tài)和終了狀態(tài)確定，反應熱就是個定值，這就是著名的蓋斯定律。

例如：已知反應：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應用蓋斯定律計算反應熱的常用方法：方法指導方法一：“圖示法”

根據(jù)能量守恒原理：

ΔH4+1/2ΔH3=2ΔH1+1/2ΔH2

所以ΔH4=2ΔH1+1/2ΔH2－1/2ΔH3=226.8kJ/mol應用蓋斯定律計算反應熱的常用方法：方法指導方法二：“加減法”

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應用蓋斯定律計算反應熱的常用方法：方法指導方法三：“框圖法”根據(jù)能量守恒：

ΔH4+1/2ΔH3＝2ΔH1+1/2ΔH2所以ΔH4=2ΔH1+1/2ΔH2－1/2ΔH3=226.8kJ/mol應用蓋斯定律計算反應熱的常用方法：高考回放1.（2008·山東）北京奧運會“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亞特蘭大奧運會火炬燃料是丙烯（C3H6）。（1）丙烷脫氫可得丙烯。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則相同條件下，反應C3H8(g)CH3CHCH2(g)＋H2(g)的ΔH＝kJ·mol-1。（2）以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2和CO2，負極通入丙烷，電解質是熔融碳酸鹽。電池反應方程式為；放電時，CO23-移向電池的（填“正”或“負”）極。124.2C3H8+5O2＝3CO2+4H2O負高考回放（3）碳氫化合物完全燃燒生成CO2和H2O。常溫常壓下，空氣中的CO2溶于水，達到平衡時，溶液的pH=5.60，c(H2CO3)=1.5×10-5mol·L-1。若忽略水的電離及H2CO3的第二級電離，則H2CO3＝HCO3-＋H+的平衡常數(shù)K1=。（已知：10-5.60=2.5×10-6）4.2×10-7mol·L-1（4）常溫下，0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8，則溶液中c(H2CO3)>c(CO32-)(填“＞”、“＝”或“＜”)，原因是（用離子方程式和必要的文字說明）。HCO3-＋H2O＝CO32-＋H3O＋(或HCO3-＝CO32-＋H＋)、HCO3-＋H2O＝H2CO3＋OH－、HCO3-的水解程度大于電離程度高考回放【解析】本題以祥云火炬燃料為背景材料，考查反應的能量轉化和電離平衡、鹽類水解等知識的綜合應用。（1）由蓋斯定律可知，由上一個反應減去下一個反應：C3H8(g)＝CH3CH=CH2(g)+H2(g)得：ΔH=124.2kJ·mol-1。

(2)電池反應為：C3H8＋5O2＝3CO2＋4H2O，由于CO23-為陰離子，所以它應向負極移動。

(4)由于0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8，說明溶液呈堿性，進一步推測可知，HCO3-的水解大于HCO3-的電離。高考回放2.（2008·全國）紅磷P（s）和Cl2發(fā)生反應生成PCl3和PCl5，反應過程和能量關系如圖所示（圖中的ΔH表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù)）根據(jù)上圖回答下列問題：（1）P和Cl2反應生成PCl3的熱化學方程式。2P(s)+3Cl2(g)＝2PCl3(g)ΔH=－612kJ/mol高考回放（2）PCl5分解生成PCl3和Cl2的熱化學方程式。上述分解反是一個可逆反應，溫度T1時，在密閉容器中加入0.8molPCl5，反應達到平衡時還剩余0.6molPCl5，其分解率α1等于；若反應溫度由T1升高到T2，平衡時PCl5分解率α2，α2

α1(填“大于”，“小于”或“等于”)。（3）工業(yè)上制備PCl5通常分兩步進行，先將P和Cl2反應生成中間產(chǎn)物PCl3，然后降溫，再和Cl2反應生成PCl5。原因是。PCl5(g)＝