高考化学盖斯定律焓变的计算专攻试题10页.docx

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高考化学盖斯定律焓变的计算专攻试题10页

2020高考化学盖斯定律焓变的计算专攻试题

【专题训练】

1．化学反应的焓变既可以通过实验测定，也可以根据理论计算。

（1）一氧化碳还原氧化铁是工业炼铁的原理。

已知：

①Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）　ΔH1＝－26.7kJ·mol－1

②3Fe2O3（s）＋CO（g）===2Fe3O4（s）＋CO2（g）　ΔH2＝－50.8kJ·mol－1

③Fe3O4（s）＋CO（g）===3FeO（s）＋CO2（g）　ΔH3＝－36.5kJ·mol－1

试写出CO气体还原固态FeO生成固态Fe和CO2气体的热化学方程式：

_________（结果保留一位小数）。

（2）请根据表中的数据计算ΔH1和ΔH2。

物质

石墨

H2

CO

CH4

燃烧热/（kJ·mol－1）

393.5

285.8

283.0

890.3

化学键

H—H

C===O

C

O

H—O

C—H

E/（kJ·mol－1）

436

799

1076

465

413

CO2（g）＋4H2（g）===CH4（g）＋2H2O（g）的ΔH1＝________kJ·mol－1；CH4（g）＋H2O（l）===3H2（g）＋CO（g）的ΔH2＝________kJ·mol－1。

答案　

（1）FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g）　ΔH＝＋7.3kJ·mol－1

（2）－170　＋250.1

解析　

（1）根据盖斯定律，由（①×3－②－③×2）×

得FeO（s）＋CO（g）===Fe（s）＋CO2（g）　ΔH＝（ΔH1×3－ΔH2－ΔH3×2）×

≈＋7.3kJ·mol－1。

（2）ΔH1＝2E（C===O）＋4E（H—H）－4E（C—H）－4E（H—O）＝（2×799＋4×436－4×413－4×465）kJ·mol－1＝－170kJ·mol－1。

根据燃烧热写出如下热化学方程式：

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH3＝－890.3kJ·mol－1；

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH4＝－285.8kJ·mol－1；

CO（g）＋

O2（g）===CO2（g）ΔH5＝－283.0kJ·mol－1。

故ΔH2＝ΔH3－3ΔH4－ΔH5＝（－890.3＋3×285.8＋283.0）kJ·mol－1＝＋250.1kJ·mol－1。

2．

（1）已知：

As（s）＋

H2（g）＋2O2（g）===H3AsO4（s）　ΔH1

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH2

2As（s）＋

O2（g）===As2O5（s）　ΔH3

则反应As2O5（s）＋3H2O（l）===2H3AsO4（s）的ΔH＝________________。

（2）甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。

利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

Ⅰ.CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH1

Ⅱ.CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH2

Ⅲ.CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）　ΔH3

回答下列问题：

已知反应Ⅰ中相关的化学键键能数据如下：

化学键

H—H

C—O

C===←O

H—O

C—H

E/（kJ·mol－1）

436

343

1076

465

413

由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。

答案　

（1）2ΔH1－3ΔH2－ΔH3

（2）－99　＋41

解析　

（1）将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由①×2－②×3－③可得：

As2O5（s）＋3H2O（l）===2H3AsO4（s）　ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。

（2）反应热等于反应物总键能减去生成物总键能，根据反应Ⅰ：

CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）可知ΔH1＝1076kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－3×413kJ·mol－1－343kJ·mol－1－465kJ·mol－1＝－99kJ·mol－1，再根据盖斯定律：

反应Ⅱ－反应Ⅰ＝反应Ⅲ，则ΔH3＝－58kJ·mol－1＋99kJ·mol－1＝＋41kJ·mol－1。

3．

（1）（2019·全国卷Ⅲ）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

CuCl2（s）===CuCl（s）＋

Cl2（g）ΔH1＝83kJ·mol－1

CuCl（s）＋

O2（g）===CuO（s）＋

Cl2（g）ΔH2＝－20kJ·mol－1

CuO（s）＋2HCl（g）===CuCl2（s）＋H2O（g）ΔH3＝－121kJ·mol－1

则4HCl（g）＋O2（g）===2Cl2（g）＋2H2O（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

（2）（2019·天津高考）硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2，放出225kJ热量，该反应的热化学方程式为___________________。

SiHCl3的电子式为_________________________________。

答案　

（1）－116

（2）Si（s）＋3HCl（g）

SiHCl3（g）＋H2（g）ΔH＝－225kJ·mol－1

解析　

（1）由盖斯定律可得，

4HCl（g）＋O2（g）===2Cl2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝2ΔH3＋2ΔH2＋2ΔH1

＝（－121kJ·mol－1）×2＋（－20kJ·mol－1）×2＋（83kJ·mol－1）×2＝－116kJ·mol－1。

（2）根据题干知，反应的热化学方程式为

Si（s）＋3HCl（g）

SiHCl3（g）＋H2（g）ΔH＝－225kJ·mol－1。

SiHCl3属于共价化合物，其电子式为

。

4．

（1）CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。

回答下列问题：

CH4CO2催化重整反应为：

CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）。

已知：

C（s）＋2H2（g）===CH4（g）　ΔH＝－75kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－394kJ·mol－1

C（s）＋

O2（g）===CO（g）

ΔH＝－111kJ·mol－1

该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。

（2）用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：

2NO2（g）＋H2O（l）===HNO3（aq）＋HNO2（aq）　ΔH＝－116.1kJ·mol－1

3HNO2（aq）===HNO3（aq）＋2NO（g）＋H2O（l）　ΔH＝75.9kJ·mol－1

反应3NO2（g）＋H2O（l）===2HNO3（aq）＋NO（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

答案　

（1）＋247　

（2）－136.2

解析　

（1）已知：

①C（s）＋2H2（g）===CH4（g）　

ΔH＝－75kJ·mol－1

②C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－394kJ·mol－1

③C（s）＋

O2（g）===CO（g）ΔH＝－111kJ·mol－1

根据盖斯定律可知③×2－②－①即得到CH4CO2催化重整反应CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）的ΔH＝＋247kJ·mol－1。

（2）将两个热化学方程式编号，

2NO2（g）＋H2O（l）===HNO3（aq）＋HNO2（aq）　ΔH＝－116.1kJ·mol－1（①式）

3HNO2（aq）===HNO3（aq）＋2NO（g）＋H2O（l）　ΔH＝75.9kJ·mol－1（②式）

应用盖斯定律，将（①式×3＋②式）÷2得，反应

3NO2（g）＋H2O（l）===2HNO3（aq）＋NO（g）　ΔH＝[（－116.1kJ·mol－1）×3＋75.9kJ·mol－1]÷2＝－136.2kJ·mol－1。

5．Ⅰ.下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为

________________________________、

________________________________，

制得等量H2所需能量较少的是________。

Ⅱ.丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

回答下列问题：

正丁烷（C4H10）脱氢制1丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：

①C4H10（g）===C4H8（g）＋H2（g）　ΔH1

已知：

②C4H10（g）＋

O2（g）===C4H8（g）＋H2O（g）　ΔH2＝－119kJ·mol－1

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH3＝－242kJ·mol－1

反应①的ΔH1为________kJ·mol－1。

Ⅲ.①2O2（g）＋N2（g）===N2O4（l）　ΔH1

②N2（g）＋2H2（g）===N2H4（l）　ΔH2

③O2（g）＋2H2（g）===2H2O（g）　ΔH3

④2N2H4（l）＋N2O4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）　

ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝____________________。

Ⅳ.已知下列反应：

SO2（g）＋2OH－（aq）===SO

（aq）＋H2O（l）　ΔH1

ClO－（aq）＋SO

（aq）===SO

（aq）＋Cl－（aq）　ΔH2

CaSO4（s）===Ca2＋（aq）＋SO

（aq）　ΔH3

则反应SO2（g）＋Ca2＋（aq）＋ClO－（aq）＋2OH－（aq）===CaSO4（s）＋H2O（l）＋Cl－（aq）的ΔH＝__________________。

答案　Ⅰ.H2O（l）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝286kJ·mol－1　

H2S（g）===H2（g）＋S（s）　ΔH＝20kJ·mol－1　系统（Ⅱ）

Ⅱ.＋123

Ⅲ.2ΔH3－2ΔH2－ΔH1

Ⅳ.ΔH1＋ΔH2－ΔH3

解析　Ⅰ.将题干中的四个热化学方程式分别编号为①②③④，根据盖斯定律，将①＋②＋③可得系统（Ⅰ）中的热化学方程式：

H2O（l）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327kJ·mol－1－151kJ·mol－1＋110kJ·mol－1＝286kJ·mol－1

同理，将②＋③＋④可得系统（Ⅱ）中的热化学方程式：

H2S（g）===H2（g）＋S（s）　ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151kJ·mol－1＋110kJ·mol－1＋61kJ·mol－1＝20kJ·mol－1

由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统（Ⅱ）。

Ⅱ.由盖斯定律可知，①式＝②式－③式，即

ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ/mol－（－242kJ/mol）＝123kJ/mol。

Ⅲ.根据盖斯定律，由2×（③－②）－①可得④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。

Ⅳ.SO2（g）＋2OH－（aq）===SO

（aq）＋H2O（l）ΔH1（Ⅰ），ClO－（aq）＋SO

（aq）===SO

（aq）＋Cl－（aq）　ΔH2（Ⅱ），CaSO4（s）===Ca2＋（aq）＋SO

（aq）　ΔH3（Ⅲ），运用盖斯定律，由（Ⅰ）＋（Ⅱ）－（Ⅲ）可得反应：

SO2（g）＋Ca2＋（aq）＋ClO－（aq）＋2OH－（aq）===CaSO4（s）＋H2O（l）＋Cl－（aq），故ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。

6．一定条件下，在水溶液中1molCl－、ClO

（x＝1,2,3,4）的能量（kJ）相对大小如图所示。

下列有关说法正确的是（　　）

A．a、b、c、d、e中，c最稳定

B．b→a＋c反应的反应热为反应物能量减生成物能量

C．b→a＋d反应的热化学方程式为：

3ClO－（aq）===ClO

（aq）＋2Cl－（aq）　ΔH＝＋116kJ·mol－1

D．一定温度下，Cl2与NaOH溶液反应生成的产物有a、b、d，溶液中a、b、d的浓度之比可能为11∶1∶2

答案　D

解析　a、b、c、d、e中a能量最低，所以最稳定，故A错误；b→a＋c反应的反应热为生成物能量减反应物能量，故B错误：

b→a＋d，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO－===ClO

＋2Cl－，反应热＝（64kJ·mol－1＋2×0kJ·mol－1）－3×60kJ·mol－1＝－116kJ·mol－1，所以该热化学反应方程式为3ClO－（aq）===ClO

（aq）＋2Cl－（aq）ΔH＝－116kJ·mol－1，故C错误；一定温度下，Cl2与NaOH溶液反应生成的产物有a、b、d，根据得失电子守恒，溶液中a、b、d的浓度之比可能为11∶1∶2，故D正确。

　7.

（1）（2019·全国卷Ⅱ）环戊二烯（

）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

回答下列问题：

已知：

ΔH1＝100.3kJ·mol－1　　①

H2（g）＋I2（g）===2HI（g）ΔH2＝－11.0kJ·mol－1　　②

对于反应：

③

ΔH3＝________kJ·mol－1。

（2）（2018·北京高考）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。

过程如下：

反应Ⅰ：

2H2SO4（l）===2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g）　ΔH1＝＋551kJ·mol－1

反应Ⅲ：

S（s）＋O2（g）===SO2（g）ΔH3＝－297kJ·mol－1

反应Ⅱ的热化学方程式：

__________________________________________。

[解析]　

（1）根据盖斯定律，反应①＋②可得反应③，则

ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝100.3kJ•mol－1＋（－11.0kJ·mol－1）＝89.3kJ·mol－1。

（2）根据过程，反应Ⅱ为SO2催化歧化生成H2SO4和S，反应为3SO2＋2H2O===2H2SO4＋S。

应用盖斯定律，反应Ⅰ＋反应Ⅲ得，2H2SO4（l）＋S（s）===3SO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝ΔH1＋ΔH3＝（＋551kJ·mol－1）＋（－297kJ·mol－1）＝＋254kJ·mol－1，则反应Ⅱ的热化学方程式为3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH＝－254kJ·mol－1。

[答案]　

（1）89.3

（2）3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）

ΔH2＝－254kJ·mol－1

8．氮的氧化物是大气的主要污染物，是当前环保工作的重要研究内容之一。

氨气还原氮的氧化物，已知：

①N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH1

②4NH3（g）＋3O2（g）===2N2（g）＋6H2O（l）　ΔH2

则4NH3（g）＋6NO（g）===5N2（g）＋6H2O（l）　ΔH＝________。

（用含ΔH1、ΔH2的式子表示）

答案　ΔH2－3ΔH1

解析　根据盖斯定律，②－①×3得：

4NH3（g）＋6NO（g）===5N2（g）＋6H2O（l）　ΔH＝ΔH2－3ΔH1。

【专题反思】

1．根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法

2．比较反应热大小常见的三类情况

（1）同一反应的生成物状态不同时，

如A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH1

A（g）＋B（g）===C（l）　ΔH2，则ΔH1>ΔH2

（2）同一反应物状态不同时，

如A（s）＋B（g）===C（g）　ΔH1

A（g）＋B（g）===C（g）　ΔH2，则ΔH1>ΔH2

比较方法：

利用两个反应相减得到一个物质状态变化的热效应，利用此热效应大于0或小于0比较ΔH1、ΔH2大小。

（3）两个有联系的反应相比较时，

如①C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1

②C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH2

比较方法：

生成CO2放出的热量大于生成CO放出的热量，则ΔH1<ΔH2。