2025届高中化学一轮复习:第十章 第39讲 盖斯定律及应用(课件 练习 学案 共4份打包)

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第39讲
盖斯定律及应用
1.掌握盖斯定律的内容及意义,并能进行有关反应热的计算。
2.能综合利用反应热和盖斯定律比较不同反应体系反应热的大小。








考点一  盖斯定律与反应热的计算
考点二  反应热大小的比较
课时精练
盖斯定律与反应热的计算
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考点一
1.盖斯定律的内容
一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的 有关,而与 无关。
2.盖斯定律的意义
间接计算某些反应的反应热。
始态和终态
反应的途径
转化关系 反应热间的关系
ΔH1=______
ΔH1=_______
ΔH=___________
3.盖斯定律的应用
aΔH2
-ΔH2
ΔH1+ΔH2
一、应用循环图分析焓变关系
1.(2022·重庆,13)“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,可得ΔH4/(kJ· mol-1)为
A.+533 B.+686
C.+838 D.+1 143

③Cl-(g)===Cl-(aq) ΔH3=-378 kJ·mol-1;
则⑤+①-⑥-②+③得④,ΔH4=+838 kJ· mol-1, C正确。
2.[2018·北京,27(1)]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=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:_________________________________________________
_______________。
3SO2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=
-254 kJ·mol-1
二、消元法计算反应热
3.[2023·山东,20(1)]一定条件下,水气变换反应CO+H2O  CO2+H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:
Ⅰ.HCOOH  CO+H2O(快)
Ⅱ.HCOOH  CO2+H2(慢)
一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH1、ΔH2,则该条件下水气变换反应的焓变ΔH=____________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
ΔH2-ΔH1
根据盖斯定律,反应Ⅱ-反应Ⅰ=水气变换反应,故水气变换反应的焓变ΔH=ΔH2-ΔH1。
4.[2023·全国乙卷,28(2)改编]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药防治小麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。
已知下列热化学方程式:
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)+7H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
FeSO4·4H2O(s)===FeSO4(s)+4H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
FeSO4·H2O(s)===FeSO4(s)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s)===2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=____________kJ·mol-1。
(a+c-2b)
5.[2023·湖南,16(1)]已知下列反应的热化学方程式:
②C6H5CH===CH2(g)+10O2(g)===8CO2(g)+4H2O(g) ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g)  C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=________kJ·mol-1。
+118
根据盖斯定律,将①-②-③可得C6H5C2H5(g)  C6H5CH==CH2(g)+H2(g) ΔH4=-4 386.9 kJ·mol-1-(-4 263.1 kJ·mol-1)-(-241.8 kJ·mol-1)=+118 kJ·
mol-1。
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消元法计算反应热的思维流程
反应热大小的比较
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考点二
比较反应热大小注意事项
(1)在比较反应热(ΔH)的大小时,应带符号比较。
(2)同一物质,不同聚集状态时具有的能量不同,相同量的某物质的能量关系:
E(物质R,g)>E(物质R,l)>E(物质R,s)。
(3)同一化学反应,反应物的用量越多,|ΔH|越大。对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的热量要小于理论数值。
(4)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量比不完全燃烧所放出的热量多,则完全燃烧的ΔH较小。
一、画能量变化图比较反应热大小(同一反应,物质聚集状态不同时)
1.已知:
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
比较ΔH1与ΔH2的大小。
答案 ΔH1<ΔH2
2.已知石墨比金刚石稳定,
C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
比较ΔH1与ΔH2的大小。
答案 ΔH2<ΔH1
能量越低越稳定,则燃烧过程中能量变化如图:
由图示可知: b>a,则ΔH2<ΔH1。
二、利用盖斯定律计算比较反应热大小
3.已知:
比较ΔH1与ΔH2的大小,写出分析过程。
答案 由反应①-反应②可得2Al(s)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+Al2O3(s) ΔH=ΔH1-ΔH2,已知铝热反应为放热反应,故ΔH<0,ΔH1<ΔH2。
4.对于反应a:C2H4(g)  C2H2(g)+H2(g),反应b:2CH4(g)  C2H4(g)+2H2(g),当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)+2H2(g)===CH4(g) ΔH1;②2C(s)+H2(g)===C2H2(g) ΔH2;③2C(s)+2H2(g)===C2H4(g) ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3
B.ΔH2>ΔH3>2ΔH1
C.ΔH2>2ΔH1>ΔH3
D.ΔH3>ΔH2>ΔH1

对于反应a、b,升高温度平衡都向右移动,故二者均为吸热反应,ΔHa>0、ΔHb>0。根据盖斯定律知a=②-③,ΔHa=ΔH2-ΔH3>0,推知ΔH2>ΔH3;b=③-2×①,故ΔHb=ΔH3-2ΔH1>0,推知ΔH2>ΔH3>2ΔH1。
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课时精练
1.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是
A.已知Ni(CO)4(s)===Ni(s)+4CO(g) ΔH=Q kJ·mol-1,则Ni(s)+4CO(g)===
 Ni(CO)4(s) ΔH=-Q kJ·mol-1
B.在一定温度和压强下,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成
 NH3(g),放出热量19.3 kJ,则其热化学方程式为 N2(g)+ H2(g)  NH3(g)  
 ΔH=-19.3 kJ·mol-1
C.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH1,2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2,则ΔH1>
 ΔH2
D.已知C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定

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合成氨的反应是可逆反应,不能进行完全,B错误;
H2O(g)转化为H2O(l)放热,且氢气燃烧的焓变ΔH<0,所以ΔH1<ΔH2,C错误;
由C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH>0可知,1 mol石墨的能量小于1 mol金刚石的能量,则石墨比金刚石稳定,D错误。
2.(2023·太原模拟)分别向1 L 0.5 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中加入①浓硫酸;②稀硫酸;③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,下列关系正确的是
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH2<ΔH3
C.ΔH1>ΔH2=ΔH3 D.ΔH1=ΔH2<ΔH3

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混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热;浓、稀硫酸在与Ba(OH)2溶液反应时还会形成BaSO4沉淀,Ba2+、  之间形成化学键的过程中也会放出热量。因放热反应的ΔH取负值,故ΔH1<ΔH2<ΔH3。
3.(2023·北京市第一六六中学高三期中)以CO和H2为原料合成甲醇是工业上的成熟方法,直接以CO2为原料生产甲醇是目前的研究热点。我国科学家用CO2人工合成淀粉时,第一步就需要将CO2转化为甲醇。
已知:①CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1=-90.5 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
③2H2(g)+ O2(g)===2H2O(g) ΔH3=-483.6 kJ·mol-1
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下列说法不正确的是
A.若温度不变,反应①中生成1 mol CH3OH(l)时,放出的热量大于90.5 kJ
B.CO2与H2合成甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=
 -49.4 kJ·mol-1
C.通过电解制H2和选用高效催化剂,可降低CO2与H2合成甲醇反应的焓变
D.以CO2和H2O为原料合成甲醇,同时生成O2,该反应需要吸收能量
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根据盖斯定律,①-②得CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=ΔH1-ΔH2=-49.4 kJ·mol-1,故B正确;
催化剂可降低CO2与H2合成甲醇反应的活化能,但不改变反应的焓变,故C错误;
已知反应④CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH4=-49.4 kJ·mol-1,根据盖斯定律④×2—③×3得2CO2(g)+4H2O(g)===2CH3OH(g)+3O2(g) ΔH=2ΔH4-3ΔH3=+1 352 kJ·mol-1>0,则该反应需要吸收能量,故D正确。
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4.根据碘与氢气反应的热化学方程式:
(ⅰ)I2(?)+H2(g)  2HI(g) ΔH=-9.48 kJ·mol-1;
(ⅱ)I2(?)+H2(g)  2HI(g) ΔH=+26.48 kJ·mol-1。
下列判断正确的是
A.反应(ⅰ)中的I2为固态,反应(ⅱ)中的I2为气态
B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ
C.反应(ⅰ)的生成物比反应(ⅱ)的生成物稳定
D.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ

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反应(ⅰ)放出能量,反应(ⅱ)吸收能量,故(ⅰ)中I2的能量高,为气态,(ⅱ)中I2为固态,故A项错误;
根据盖斯定律可知,(ⅱ)-(ⅰ)即得到I2(s)  I2(g) ΔH=+35.96 kJ·mol-1,说明1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ,故B项正确;
两个反应的生成物为相同状态的同种物质,其稳定性相同,故C项错误;
254 g I2(g)和2 g H2(g)的物质的量均为1 mol,因反应(ⅰ)是可逆反应,转化率达不到100%,则反应放热小于9.48 kJ,故D项错误。
5.向Na2CO3溶液中滴加盐酸,反应过程中能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.反应    (aq)+H+(aq)===CO2(g)+H2O(l)
 为放热反应
B.   (aq)+2H+(aq)===CO2(g)+H2O(l)
 ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH1>ΔH2;ΔH2<ΔH3
D.H2CO3(aq)===CO2(g)+H2O(l),若使用催化
 剂,则ΔH3变小
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由图像可知,反应   (aq)+H+(aq)===
CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A错误;
由图像可知,能量差值越大,反应热的绝对值越大,ΔH1、ΔH2都为放热反应,则ΔH1<ΔH2,C错误;
加入催化剂,反应热不变,D错误。
6.在一定温度压强下,依据图示关系,下列说法不正确的是
A.C(s,石墨)+ CO2(g) ===2CO(g)  ΔH=ΔH1-ΔH2
B.1 mol C(s,石墨)和1 mol C(s,金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g) ,前
 者放热多
C.ΔH5=ΔH1-ΔH3
D.化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关

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由题干信息可知,C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH5>0,即1 mol C(s,石墨)具有的总能量低于1 mol C(s,金刚石),则1 mol C(s,石墨)和1 mol C(s,金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g),后者放热多,B错误;
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7.在25 ℃、101 kPa时,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、870.3 kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为
A.-488.3 kJ·mol-1 B.+488.3 kJ·mol-1
C.-191 kJ·mol-1 D.+191 kJ·mol-1
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由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1;
②H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1;
③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·mol-1。
则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2+②×2-③得出,则反应热为(-393.5 kJ·mol-1)×2+(-285.8 kJ·mol-1)×2-(-870.3 kJ·mol-1)=-488.3 kJ·
mol-1。
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8.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1
已知:①碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1
②S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1,则x为
A.3a+b-c B.c-3a-b
C.a+b-c D.c-a-b

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由碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1,得反应①C(s) + O2(g)===CO2(g) ΔH1=a kJ·
mol-1,目标反应可由反应①×3+②-③得到,所以ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c。
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9.室温下,将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O(s)受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。下列判断正确的是
A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
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根据题干信息,构建多步反应中总反应与分步反应的关系,快速得出反应方程式和反应热之间的关系
ΔH1=ΔH3+ΔH2,ΔH1>0,ΔH3>0,ΔH2<0。
⑤2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是
A.ΔH1<0,ΔH3>0 B.ΔH5<0,ΔH4<ΔH3
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3 D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
10.已知:①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1
②3H2(g)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+3H2O(g) ΔH2

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大多数化合反应为放热反应,而放热反应的反应热(ΔH)为负值,故A错误;
铝热反应为放热反应,故ΔH5<0,而由④-③可得:2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ΔH5=ΔH4-ΔH3<0,可得ΔH4<ΔH3、ΔH3=ΔH4-ΔH5,故B正确、D错误;
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11.镁和氯气反应生成氯化镁的能量关系图如图所示。
已知:气态的卤素原子得电子生成气态的卤素
离子是放热过程。下列说法正确的是
A.ΔH6=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5
B.Ca(g)-2e-===Ca2+(g) ΔH7,则ΔH7>ΔH3
C.I(g)+e-===I-(g) ΔH8,则ΔH8>ΔH4
D.MgCl2(s)===Mg2+(aq)+2Cl-(aq) ΔH9,
 则ΔH9>ΔH5
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根据盖斯定律可知,ΔH6=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4-ΔH5,故A错误;
原子失去电子变为离子是吸热过程,Ca和Mg属于同主族元素,Ca的金属性强于Mg,Ca→Ca2+吸收的热量小于Mg→Mg2+吸收的热量,即ΔH7<ΔH3,故B错误;
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气态卤素原子得电子生成气态卤素离子是放热过程,Cl非金属性强于I,即Cl→Cl-放出的热量比I→I-放出的热量多,即ΔH8>ΔH4,故C正确;
MgCl2(s)===Mg2+(g)+2Cl-(g)属于吸热过程,即ΔH5>0,Mg2+(g)、2Cl-(g)转化成Mg2+(aq)、2Cl-(aq)要放出热量,发生MgCl2(s)===Mg2+(aq)+2Cl-(aq)吸收热量比MgCl2(s)===Mg2+(g)+2Cl-(g)少,即ΔH9<ΔH5,故D错误。
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12.(2021·浙江6月选考,21)相同温度和压强下,关于反应的ΔH,下列判断正确的是
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(g)+H2(g)―→  (g) ΔH1
(g)+2H2(g)―→  (g) ΔH2
(g)+3H2(g)―→  (g) ΔH3
(g)+H2(g)―→  (g) ΔH4
A.ΔH1>0,ΔH2>0 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2 D.ΔH2=ΔH3+ΔH4

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环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应,因此,ΔH1<0,ΔH2<0,A不正确;
苯分子中没有碳碳双键,其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键,因此,其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和,即ΔH3≠ΔH1+ΔH2,B不正确;
由于1 mol 1,3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍,故其放出的热量更多,则ΔH1>ΔH2;苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4>0),根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热:ΔH3=ΔH4+ΔH2,因此ΔH3>ΔH2,ΔH2=ΔH3-ΔH4,C正确、D不正确。
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13.(1)[2023·全国甲卷,28(1)节选]已知下列反应的热化学方程式:
①3O2(g)===2O3(g) ΔH1=+285 kJ·mol-1
②2CH4(g)+O2(g)===2CH3OH(l) ΔH2=-329 kJ·mol-1
反应③CH4(g)+O3(g)===CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=________kJ·mol-1。
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(2)[2023·浙江6月选考,19(1)]水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g)  2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4(s)+H2O(g)  3Fe2O3(s)+H2(g) ΔH2
则ΔH2=_______kJ·mol-1。
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设方程式①3Fe2O3(s)+CO(g)  2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
②2Fe3O4(s)+H2O(g)  3Fe2O3(s)+H2(g) ΔH2
③CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
根据盖斯定律可知,②=③-①,则ΔH2=ΔH-ΔH1=(-41.2 kJ·mol-1)-
(-47.2 kJ·mol-1)=+6 kJ·mol-1。
14.(1)[2022·广东,19(1)②]Cr2O3催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图,X(g)→Y(g)过程的焓变为_____________________(列式表示)。
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E1-E2+ΔH+E3-E4
设反应过程中第一步的产物为M,第二步的产物为N,则X→M的ΔH1=E1-E2,M→N的ΔH2=ΔH,N→Y的ΔH3=E3-E4,根据盖斯定律可知,X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=E1-E2+ΔH+E3-E4。
(2)[2022·湖北,19(1)]已知:
①CaO(s)+H2O(l)  Ca(OH)2(s) ΔH1=-65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s)  Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH2=-16.73 kJ·mol-1
③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l)  [Al(OH)4]-(aq)+ H2(g) ΔH3=-415.0 kJ·mol-1
则CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)===Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=__________kJ·mol-1。
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根据盖斯定律,①+②+2×③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)===Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17 kJ·mol-1)+
(-16.73 kJ·mol-1)+2×(-415.0 kJ·mol-1)=-911.9 kJ·mol-1。
15.(1)[2022·福建,13(1)]异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O(g)  C3H6(g)+H2O(g) ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.2C3H6(g)  C6H12(g) ΔH2=-97 kJ·mol-1
已知2C3H8O(g)+9O2(g)===6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3 750 kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为_____________________________________
_______________________。
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2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(g) 
ΔH=-3 854 kJ·mol-1
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设Ⅲ.2C3H8O(g)+9O2(g)===6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3 750 kJ·mol-1,根据盖斯定律Ⅲ-2×Ⅰ得2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-3 854 kJ·
mol-1。
(2)[2022·天津,16(1)]科研人员把铁的配合物Fe3+L(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体H2S转化为单质硫,改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段:①H2S的吸收氧化;②Fe3+L的再生。反应原理如下:
①H2S(g)+2Fe3+L(aq)+2OH-(aq)===S(s)+2Fe2+L(aq)+2H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1
(a>0)
②4Fe2+L(aq)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe3+L(aq)+4OH-(aq) ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
该工艺的总反应方程式为____________________________________________________
________________。1 mol H2S(g)发生该反应的热量变化为__________________,Fe3+L在总反应中的作用是____________________________。
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2H2O(l)+2S(s)]
作催化剂(或降低反应活化能)
返回1.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是(  )
A.已知Ni(CO)4(s)===Ni(s)+4CO(g) ΔH=Q kJ·mol-1,则Ni(s)+4CO(g)===Ni(CO)4(s) ΔH=-Q kJ·mol-1
B.在一定温度和压强下,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出热量19.3 kJ,则其热化学方程式为N2(g)+H2(g)??NH3(g) ΔH=-19.3 kJ·mol-1
C.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH1,2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.已知C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
2.(2023·太原模拟)分别向1 L 0.5 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中加入①浓硫酸;②稀硫酸;③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,下列关系正确的是(  )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH2<ΔH3
C.ΔH1>ΔH2=ΔH3 D.ΔH1=ΔH2<ΔH3
3.(2023·北京市第一六六中学高三期中)以CO和H2为原料合成甲醇是工业上的成熟方法,直接以CO2为原料生产甲醇是目前的研究热点。我国科学家用CO2人工合成淀粉时,第一步就需要将CO2转化为甲醇。
已知:①CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1=-90.5 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
③2H2(g)+ O2(g)===2H2O(g) ΔH3=-483.6 kJ·mol-1
下列说法不正确的是(  )
A.若温度不变,反应①中生成1 mol CH3OH(l)时,放出的热量大于90.5 kJ
B.CO2与H2合成甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=-49.4 kJ·mol-1
C.通过电解制H2和选用高效催化剂,可降低CO2与H2合成甲醇反应的焓变
D.以CO2和H2O为原料合成甲醇,同时生成O2,该反应需要吸收能量
4.根据碘与氢气反应的热化学方程式:
(ⅰ)I2(?)+H2(g)??2HI(g) ΔH=-9.48 kJ·mol-1;
(ⅱ)I2(?)+H2(g)??2HI(g) ΔH=+26.48 kJ·mol-1。
下列判断正确的是(  )
A.反应(ⅰ)中的I2为固态,反应(ⅱ)中的I2为气态
B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ
C.反应(ⅰ)的生成物比反应(ⅱ)的生成物稳定
D.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ
5.向Na2CO3溶液中滴加盐酸,反应过程中能量变化如图所示,下列说法正确的是(  )
A.反应HCO(aq)+H+(aq)===CO2(g)+H2O(l)为放热反应
B.CO(aq)+2H+(aq)===CO2(g)+H2O(l) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH1>ΔH2;ΔH2<ΔH3
D.H2CO3(aq)===CO2(g)+H2O(l),若使用催化剂,则ΔH3变小
6.在一定温度压强下,依据图示关系,下列说法不正确的是(  )
A.C(s,石墨)+ CO2(g) ===2CO(g)  ΔH=ΔH1-ΔH2
B.1 mol C(s,石墨)和1 mol C(s,金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g) ,前者放热多
C.ΔH5=ΔH1-ΔH3
D.化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
7.在25 ℃、101 kPa时,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·
mol-1、870.3 kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(  )
A.-488.3 kJ·mol-1 B.+488.3 kJ·mol-1
C.-191 kJ·mol-1 D.+191 kJ·mol-1
8.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1
已知:①碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1
②S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1,则x为(  )
A.3a+b-c B.c-3a-b
C.a+b-c D.c-a-b
9.室温下,将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O(s)受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。下列判断正确的是(  )
A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
10.已知:①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1
②3H2(g)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+3H2O(g) ΔH2
③2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3
④2Al(s)+O2(g)===Al2O3(s) ΔH4
⑤2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(  )
A.ΔH1<0,ΔH3>0
B.ΔH5<0,ΔH4<ΔH3
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
11.镁和氯气反应生成氯化镁的能量关系图如图所示。
已知:气态的卤素原子得电子生成气态的卤素离子是放热过程。下列说法正确的是(  )
A.ΔH6=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5
B.Ca(g)-2e-===Ca2+(g) ΔH7,则ΔH7>ΔH3
C.I(g)+e-===I-(g) ΔH8,则ΔH8>ΔH4
D.MgCl2(s)===Mg2+(aq)+2Cl-(aq) ΔH9,则ΔH9>ΔH5
12.(2021·浙江6月选考,21)相同温度和压强下,关于反应的ΔH,下列判断正确的是(  )
(g)+H2(g)―→(g) ΔH1
(g)+2H2(g)―→(g) ΔH2
(g)+3H2(g)―→(g) ΔH3
(g)+H2(g)―→(g) ΔH4
A.ΔH1>0,ΔH2>0
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2
D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
13.(1)[2023·全国甲卷,28(1)节选]已知下列反应的热化学方程式:
①3O2(g)===2O3(g) ΔH1=+285 kJ·mol-1
②2CH4(g)+O2(g)===2CH3OH(l) ΔH2=-329 kJ·mol-1
反应③CH4(g)+O3(g)===CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=________kJ·mol-1。
(2)[2023·浙江6月选考,19(1)]水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g)??2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4(s)+H2O(g)??3Fe2O3(s)+H2(g)
ΔH2
则ΔH2=__________kJ·mol-1。
14.(1)[2022·广东,19(1)②]Cr2O3催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图,X(g)→Y(g)过程的焓变为__________________________________________________________(列式表示)。
(2)[2022·湖北,19(1)]已知:
①CaO(s)+H2O(l)??Ca(OH)2(s) ΔH1=-65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s)??Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH2=-16.73 kJ·mol-1
③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l)??[Al(OH)4]-(aq)+H2(g) ΔH3=-415.0 kJ·mol-1
则CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)===Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=_______kJ·mol-1。
15.(1)[2022·福建,13(1)]异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O(g)??C3H6(g)+H2O(g) ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.2C3H6(g)??C6H12(g) ΔH2=-97 kJ·mol-1
已知2C3H8O(g)+9O2(g)===6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3 750 kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为_______________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)[2022·天津,16(1)]科研人员把铁的配合物Fe3+L(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体H2S转化为单质硫,改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段:①H2S的吸收氧化;②Fe3+L的再生。反应原理如下:
①H2S(g)+2Fe3+L(aq)+2OH-(aq)===S(s)+2Fe2+L(aq)+2H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
②4Fe2+L(aq)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe3+L(aq)+4OH-(aq) ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
该工艺的总反应方程式为_______________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
1 mol H2S(g)发生该反应的热量变化为________________,Fe3+L在总反应中的作用是____________。
1.A
2.B [混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热;浓、稀硫酸在与Ba(OH)2溶液反应时还会形成BaSO4沉淀,Ba2+、SO之间形成化学键的过程中也会放出热量。因放热反应的ΔH取负值,故ΔH1<ΔH2<ΔH3。]
3.C 
4.B [反应(ⅰ)放出能量,反应(ⅱ)吸收能量,故(ⅰ)中I2的能量高,为气态,(ⅱ)中I2为固态,故A项错误;根据盖斯定律可知,(ⅱ)-(ⅰ)即得到I2(s)??I2(g) ΔH=+35.96 kJ·mol-1,说明1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ,故B项正确;两个反应的生成物为相同状态的同种物质,其稳定性相同,故C项错误;254 g I2(g)和2 g H2(g)的物质的量均为1 mol,因反应(ⅰ)是可逆反应,转化率达不到100%,则反应放热小于9.48 kJ,故D项错误。]
5.B [由图像可知,反应HCO(aq)+H+(aq)===CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A错误;由图像可知,能量差值越大,反应热的绝对值越大,ΔH1、ΔH2都为放热反应,则ΔH1<ΔH2,C错误;加入催化剂,反应热不变,D错误。]
6.B 
7.A [由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1;②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1;③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·mol-1。则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2+②×2-③得出,则反应热为(-393.5 kJ·mol-1)×2+(-285.8 kJ·mol-1)×2-(-870.3 kJ·mol-1)=-488.3 kJ·mol-1。]
8.A 9.B
10.B [大多数化合反应为放热反应,而放热反应的反应热(ΔH)为负值,故A错误;铝热反应为放热反应,故ΔH5<0,而由④-③可得:2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s)
ΔH5=ΔH4-ΔH3<0,可得ΔH4<ΔH3、ΔH3=ΔH4-ΔH5,故B正确、D错误;将(②+③)×可得:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1=(ΔH2+ΔH3),故C错误。]
11.C [根据盖斯定律可知,ΔH6=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4-ΔH5,故A错误;原子失去电子变为离子是吸热过程,Ca和Mg属于同主族元素,Ca的金属性强于Mg,Ca→Ca2+吸收的热量小于Mg→Mg2+吸收的热量,即ΔH7<ΔH3,故B错误;气态卤素原子得电子生成气态卤素离子是放热过程,Cl非金属性强于I,即Cl→Cl-放出的热量比I→I-放出的热量多,即ΔH8>ΔH4,故C正确;MgCl2(s)===Mg2+(g)+2Cl-(g)属于吸热过程,即ΔH5>0,Mg2+(g)、2Cl-(g)转化成Mg2+(aq)、2Cl-(aq)要放出热量,发生MgCl2(s)===Mg2+(aq)+2Cl-(aq)吸收热量比MgCl2(s)===Mg2+(g)+2Cl-(g)少,即ΔH9<ΔH5,故D错误。]
12.C [环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应,因此,ΔH1<0,ΔH2<0,A不正确;苯分子中没有碳碳双键,其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键,因此,其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和,即ΔH3≠ΔH1+ΔH2,B不正确;由于1 mol 1,3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍,故其放出的热量更多,则ΔH1>ΔH2;苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4>0),根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热:ΔH3=ΔH4+ΔH2,因此ΔH3>ΔH2,ΔH2=ΔH3-ΔH4,C正确、D不正确。]
13.(1)-307 (2)+6
14.(1)E1-E2+ΔH+E3-E4 (2)-911.9
解析 (1)设反应过程中第一步的产物为M,第二步的产物为N,则X→M的ΔH1=E1-E2,M→N的ΔH2=ΔH,N→Y的ΔH3=E3-E4,根据盖斯定律可知,X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=E1-E2+ΔH+E3-E4。
(2)根据盖斯定律,①+②+2×③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)===Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17 kJ·mol-1)+(-16.73 kJ·mol-1)+2×(-415.0 kJ·
mol-1)=-911.9 kJ·mol-1。
15.(1)2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-3 854 kJ·mol-1 (2)2H2S+O22H2O+2S↓[或2H2S(g)+O2(g)2H2O(l)+2S(s)] 放出(a+) kJ热量 作催化剂(或降低反应活化能)第39讲 盖斯定律及应用
[复习目标] 1.掌握盖斯定律的内容及意义,并能进行有关反应热的计算。2.能综合利用反应热和盖斯定律比较不同反应体系反应热的大小。
考点一 盖斯定律与反应热的计算
1.盖斯定律的内容
一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
2.盖斯定律的意义
间接计算某些反应的反应热。
3.盖斯定律的应用
转化关系 反应热间的关系
aAB;AB ΔH1=aΔH2
AB ΔH1=-ΔH2
ΔH=ΔH1+ΔH2
一、应用循环图分析焓变关系
1.(2022·重庆,13)“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,可得ΔH4/(kJ· mol-1)为(  )
A.+533 B.+686 C.+838 D.+1 143
答案 C
解析 ①NH4Cl(s)===NH(g)+Cl-(g) ΔH1=+698 kJ·mol-1;②NH4Cl(s)===NH(aq)+Cl-(aq) ΔH2=+15 kJ·mol-1;③Cl-(g)===Cl-(aq) ΔH3=-378 kJ·mol-1;④(NH4)2SO4(s)===NH(g)+SO(g) ΔH4;⑤(NH4)2SO4(s)===NH(aq)+SO(aq) ΔH5=+3 kJ·mol-1;⑥SO(g)===SO(aq) ΔH6=-530 kJ·mol-1;则⑤+①-⑥-②+③得④,ΔH4=+838 kJ· mol-1, C正确。
2.[2018·北京,27(1)]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=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)===SO2(g)
ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:_________________________________________________。
答案 3SO2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1
解析 由题图可知,反应Ⅱ的化学方程式为3SO2+2H2O2H2SO4+S↓。根据盖斯定律,反应Ⅱ=-(反应Ⅰ+反应Ⅲ)可得:3SO2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=-254 kJ·mol-1。
二、消元法计算反应热
3.[2023·山东,20(1)]一定条件下,水气变换反应CO+H2O??CO2+H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:
Ⅰ.HCOOH??CO+H2O(快)
Ⅱ.HCOOH??CO2+H2(慢)
一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH1、ΔH2,则该条件下水气变换反应的焓变ΔH=__________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
答案 ΔH2-ΔH1
解析 根据盖斯定律,反应Ⅱ-反应Ⅰ=水气变换反应,故水气变换反应的焓变ΔH=ΔH2-ΔH1。
4.[2023·全国乙卷,28(2)改编]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药防治小麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。
已知下列热化学方程式:
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)+7H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
FeSO4·4H2O(s)===FeSO4(s)+4H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
FeSO4·H2O(s)===FeSO4(s)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s)===2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=________kJ·mol-1。
答案 (a+c-2b)
5.[2023·湖南,16(1)]已知下列反应的热化学方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g)===8CO2(g)+5H2O(g) ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH===CH2(g)+10O2(g)===8CO2(g)+4H2O(g) ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g)??C6H5CH==CH2(g)+H2(g)的ΔH4=____________kJ·mol-1。
答案 +118
解析 根据盖斯定律,将①-②-③可得C6H5C2H5(g)??C6H5CH==CH2(g)+H2(g) ΔH4=-4 386.9 kJ·mol-1-(-4 263.1 kJ·mol-1)-(-241.8 kJ·mol-1)=+118 kJ·mol-1。
消元法计算反应热的思维流程
考点二 反应热大小的比较
比较反应热大小注意事项
(1)在比较反应热(ΔH)的大小时,应带符号比较。
(2)同一物质,不同聚集状态时具有的能量不同,相同量的某物质的能量关系:
E(物质R,g)>E(物质R,l)>E(物质R,s)。
(3)同一化学反应,反应物的用量越多,|ΔH|越大。对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的热量要小于理论数值。
(4)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量比不完全燃烧所放出的热量多,则完全燃烧的ΔH较小。
一、画能量变化图比较反应热大小(同一反应,物质聚集状态不同时)
1.已知:
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
比较ΔH1与ΔH2的大小。
答案 ΔH1<ΔH2
解析 
2.已知石墨比金刚石稳定,
C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-a kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-b kJ·mol-1
比较ΔH1与ΔH2的大小。
答案 ΔH2<ΔH1
解析 能量越低越稳定,则燃烧过程中能量变化如图:
由图示可知: b>a,则ΔH2<ΔH1。
二、利用盖斯定律计算比较反应热大小
3.已知:
①2Al(s)+O2(g)===Al2O3(s) ΔH1
②2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) ΔH2
比较ΔH1与ΔH2的大小,写出分析过程。
答案 由反应①-反应②可得2Al(s)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+Al2O3(s) ΔH=ΔH1-ΔH2,已知铝热反应为放热反应,故ΔH<0,ΔH1<ΔH2。
4.对于反应a:C2H4(g)??C2H2(g)+H2(g),反应b:2CH4(g)??C2H4(g)+2H2(g),当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)+2H2(g)===CH4(g) ΔH1;②2C(s)+H2(g)===C2H2(g) ΔH2;③2C(s)+2H2(g)===C2H4(g) ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是(  )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3
B.ΔH2>ΔH3>2ΔH1
C.ΔH2>2ΔH1>ΔH3
D.ΔH3>ΔH2>ΔH1
答案 B
解析 对于反应a、b,升高温度平衡都向右移动,故二者均为吸热反应,ΔHa>0、ΔHb>0。根据盖斯定律知a=②-③,ΔHa=ΔH2-ΔH3>0,推知ΔH2>ΔH3;b=③-2×①,故ΔHb=ΔH3-2ΔH1>0,推知ΔH2>ΔH3>2ΔH1。
课时精练
1.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是(  )
A.已知Ni(CO)4(s)===Ni(s)+4CO(g) ΔH=Q kJ·mol-1,则Ni(s)+4CO(g)===Ni(CO)4(s)
ΔH=-Q kJ·mol-1
B.在一定温度和压强下,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出热量19.3 kJ,则其热化学方程式为N2(g)+H2(g)??NH3(g) ΔH=-19.3 kJ·mol-1
C.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH1,2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2,则ΔH1>ΔH2
D.已知C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定
答案 A
解析 合成氨的反应是可逆反应,不能进行完全,B错误;H2O(g)转化为H2O(l)放热,且氢气燃烧的焓变ΔH<0,所以ΔH1<ΔH2,C错误;由C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH>0可知,1 mol石墨的能量小于1 mol金刚石的能量,则石墨比金刚石稳定,D错误。
2.(2023·太原模拟)分别向1 L 0.5 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中加入①浓硫酸;②稀硫酸;③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,下列关系正确的是(  )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH2<ΔH3
C.ΔH1>ΔH2=ΔH3 D.ΔH1=ΔH2<ΔH3
答案 B
解析 混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热;浓、稀硫酸在与Ba(OH)2溶液反应时还会形成BaSO4沉淀,Ba2+、SO之间形成化学键的过程中也会放出热量。因放热反应的ΔH取负值,故ΔH1<ΔH2<ΔH3。
3.(2023·北京市第一六六中学高三期中)以CO和H2为原料合成甲醇是工业上的成熟方法,直接以CO2为原料生产甲醇是目前的研究热点。我国科学家用CO2人工合成淀粉时,第一步就需要将CO2转化为甲醇。
已知:①CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1=-90.5 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
③2H2(g)+ O2(g)===2H2O(g) ΔH3=-483.6 kJ·mol-1
下列说法不正确的是(  )
A.若温度不变,反应①中生成1 mol CH3OH(l)时,放出的热量大于90.5 kJ
B.CO2与H2合成甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.4 kJ·mol-1
C.通过电解制H2和选用高效催化剂,可降低CO2与H2合成甲醇反应的焓变
D.以CO2和H2O为原料合成甲醇,同时生成O2,该反应需要吸收能量
答案 C
解析 根据盖斯定律,①-②得CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=ΔH1-ΔH2=-49.4 kJ·mol-1,故B正确;催化剂可降低CO2与H2合成甲醇反应的活化能,但不改变反应的焓变,故C错误;已知反应④CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g) ΔH4=-49.4 kJ·mol-1,根据盖斯定律④×2—③×3得2CO2(g)+4H2O(g)===2CH3OH(g)+3O2(g) ΔH=2ΔH4-3ΔH3=+1 352 kJ·mol-1>0,则该反应需要吸收能量,故D正确。
4.根据碘与氢气反应的热化学方程式:
(ⅰ)I2(?)+H2(g)??2HI(g) ΔH=-9.48 kJ·mol-1;
(ⅱ)I2(?)+H2(g)??2HI(g) ΔH=+26.48 kJ·mol-1。
下列判断正确的是(  )
A.反应(ⅰ)中的I2为固态,反应(ⅱ)中的I2为气态
B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ
C.反应(ⅰ)的生成物比反应(ⅱ)的生成物稳定
D.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ
答案 B
解析 反应(ⅰ)放出能量,反应(ⅱ)吸收能量,故(ⅰ)中I2的能量高,为气态,(ⅱ)中I2为固态,故A项错误;根据盖斯定律可知,(ⅱ)-(ⅰ)即得到I2(s)??I2(g) ΔH=+35.96 kJ·mol-1,说明1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ,故B项正确;两个反应的生成物为相同状态的同种物质,其稳定性相同,故C项错误;254 g I2(g)和2 g H2(g)的物质的量均为1 mol,因反应(ⅰ)是可逆反应,转化率达不到100%,则反应放热小于9.48 kJ,故D项错误。
5.向Na2CO3溶液中滴加盐酸,反应过程中能量变化如图所示,下列说法正确的是(  )
A.反应HCO(aq)+H+(aq)===CO2(g)+H2O(l)为放热反应
B.CO(aq)+2H+(aq)===CO2(g)+H2O(l) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH1>ΔH2;ΔH2<ΔH3
D.H2CO3(aq)===CO2(g)+H2O(l),若使用催化剂,则ΔH3变小
答案 B
解析 由图像可知,反应HCO(aq)+H+(aq)===CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A错误;由图像可知,能量差值越大,反应热的绝对值越大,ΔH1、ΔH2都为放热反应,则ΔH1<ΔH2,C错误;加入催化剂,反应热不变,D错误。
6.在一定温度压强下,依据图示关系,下列说法不正确的是(  )
A.C(s,石墨)+ CO2(g) ===2CO(g)  ΔH=ΔH1-ΔH2
B.1 mol C(s,石墨)和1 mol C(s,金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g) ,前者放热多
C.ΔH5=ΔH1-ΔH3
D.化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
答案 B
解析 由题干信息可知,反应Ⅰ:C(s,石墨)+O2(g)===CO(g) ΔH1 ,反应Ⅱ:CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2,则反应Ⅰ-反应Ⅱ得C(s,石墨)+ CO2(g) ===2CO(g),根据盖斯定律可知ΔH=ΔH1-ΔH2,A正确;由题干信息可知,C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH5>0,即1 mol C(s,石墨)具有的总能量低于1 mol C(s,金刚石),则1 mol C(s,石墨)和1 mol C(s,金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g),后者放热多,B错误;由题干信息可知,反应Ⅰ:C(s,石墨)+O2(g)===CO(g) ΔH1,反应Ⅲ:C(s,金刚石)+O2(g)===CO(g) ΔH3,则反应Ⅰ-反应Ⅲ得C(s,石墨)===C(s,金刚石),根据盖斯定律可知,ΔH5=ΔH1-ΔH3,C正确。
7.在25 ℃、101 kPa时,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1、870.3 kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(  )
A.-488.3 kJ·mol-1 B.+488.3 kJ·mol-1
C.-191 kJ·mol-1 D.+191 kJ·mol-1
答案 A
解析 由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1;②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1;③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3 kJ·mol-1。则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2+②×2-③得出,则反应热为(-393.5 kJ·mol-1)×2+(-285.8 kJ·mol-1)×2-(-870.3 kJ·mol-1)=-488.3 kJ·mol-1。
8.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1
已知:①碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1
②S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1,则x为(  )
A.3a+b-c B.c-3a-b
C.a+b-c D.c-a-b
答案 A
解析 由碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1,得反应①C(s) + O2(g)===CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1,目标反应可由反应①×3+②-③得到,所以ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c。
9.室温下,将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1 mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4·5H2O(s)受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。下列判断正确的是(  )
A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
答案 B
解析 根据题干信息,构建多步反应中总反应与分步反应的关系,快速得出反应方程式和反应热之间的关系
ΔH1=ΔH3+ΔH2,ΔH1>0,ΔH3>0,ΔH2<0。
10.已知:①2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1
②3H2(g)+Fe2O3(s)===2Fe(s)+3H2O(g) ΔH2
③2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3
④2Al(s)+O2(g)===Al2O3(s) ΔH4
⑤2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是(  )
A.ΔH1<0,ΔH3>0
B.ΔH5<0,ΔH4<ΔH3
C.ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.ΔH3=ΔH4+ΔH5
答案 B
解析 大多数化合反应为放热反应,而放热反应的反应热(ΔH)为负值,故A错误;铝热反应为放热反应,故ΔH5<0,而由④-③可得:2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ΔH5=ΔH4-ΔH3<0,可得ΔH4<ΔH3、ΔH3=ΔH4-ΔH5,故B正确、D错误;将(②+③)×可得:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1=(ΔH2+ΔH3),故C错误。
11.镁和氯气反应生成氯化镁的能量关系图如图所示。
已知:气态的卤素原子得电子生成气态的卤素离子是放热过程。下列说法正确的是(  )
A.ΔH6=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5
B.Ca(g)-2e-===Ca2+(g) ΔH7,则ΔH7>ΔH3
C.I(g)+e-===I-(g) ΔH8,则ΔH8>ΔH4
D.MgCl2(s)===Mg2+(aq)+2Cl-(aq) ΔH9,则ΔH9>ΔH5
答案 C
解析 根据盖斯定律可知,ΔH6=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4-ΔH5,故A错误;原子失去电子变为离子是吸热过程,Ca和Mg属于同主族元素,Ca的金属性强于Mg,Ca→Ca2+吸收的热量小于Mg→Mg2+吸收的热量,即ΔH7<ΔH3,故B错误;气态卤素原子得电子生成气态卤素离子是放热过程,Cl非金属性强于I,即Cl→Cl-放出的热量比I→I-放出的热量多,即ΔH8>ΔH4,故C正确;MgCl2(s)===Mg2+(g)+2Cl-(g)属于吸热过程,即ΔH5>0,Mg2+(g)、2Cl-(g)转化成Mg2+(aq)、2Cl-(aq)要放出热量,发生MgCl2(s)===Mg2+(aq)+2Cl-(aq)吸收热量比MgCl2(s)===Mg2+(g)+2Cl-(g)少,即ΔH9<ΔH5,故D错误。
12.(2021·浙江6月选考,21)相同温度和压强下,关于反应的ΔH,下列判断正确的是(  )
(g)+H2(g)―→(g) ΔH1
(g)+2H2(g)―→(g) ΔH2
(g)+3H2(g)―→(g) ΔH3
(g)+H2(g)―→(g) ΔH4
A.ΔH1>0,ΔH2>0
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.ΔH1>ΔH2,ΔH3>ΔH2
D.ΔH2=ΔH3+ΔH4
答案 C
解析 环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应,因此,ΔH1<0,ΔH2<0,A不正确;苯分子中没有碳碳双键,其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键,因此,其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1,3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和,即ΔH3≠ΔH1+ΔH2,B不正确;由于1 mol 1,3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍,故其放出的热量更多,则ΔH1>ΔH2;苯与氢气发生加成反应生成1,3-环己二烯的反应为吸热反应(ΔH4>0),根据盖斯定律可知,苯与氢气完全加成的反应热:ΔH3=ΔH4+ΔH2,因此ΔH3>ΔH2,ΔH2=ΔH3-ΔH4,C正确、D不正确。
13.(1)[2023·全国甲卷,28(1)节选]已知下列反应的热化学方程式:
①3O2(g)===2O3(g) ΔH1=+285 kJ·mol-1
②2CH4(g)+O2(g)===2CH3OH(l) ΔH2=-329 kJ·mol-1
反应③CH4(g)+O3(g)===CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=________kJ·mol-1。
(2)[2023·浙江6月选考,19(1)]水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g)??2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4(s)+H2O(g)??3Fe2O3(s)+H2(g) ΔH2
则ΔH2=__________kJ·mol-1。
答案 (1)-307 (2)+6
解析 (1)根据盖斯定律可知,反应③=(反应②-①),所以ΔH3=(ΔH2-ΔH1)=(-329 kJ·mol-1-285 kJ·mol-1)=-307 kJ·mol-1。(2)设方程式①3Fe2O3(s)+CO(g)??2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
②2Fe3O4(s)+H2O(g)??3Fe2O3(s)+H2(g) ΔH2
③CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
根据盖斯定律可知,②=③-①,则ΔH2=ΔH-ΔH1=(-41.2 kJ·mol-1)-(-47.2 kJ·mol-1)=+6 kJ·mol-1。
14.(1)[2022·广东,19(1)②]Cr2O3催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图,X(g)→Y(g)过程的焓变为______________________________________________(列式表示)。
(2)[2022·湖北,19(1)]已知:
①CaO(s)+H2O(l)??Ca(OH)2(s) ΔH1=-65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s)??Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH2=-16.73 kJ·mol-1
③Al(s)+OH-(aq)+3H2O(l)??[Al(OH)4]-(aq)+H2(g) ΔH3=-415.0 kJ·mol-1
则CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)===Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)的ΔH4=__________kJ·mol-1。
答案 (1)E1-E2+ΔH+E3-E4 (2)-911.9
解析 (1)设反应过程中第一步的产物为M,第二步的产物为N,则X→M的ΔH1=E1-E2,M→N的ΔH2=ΔH,N→Y的ΔH3=E3-E4,根据盖斯定律可知,X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=E1-E2+ΔH+E3-E4。
(2)根据盖斯定律,①+②+2×③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)===Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17 kJ·mol-1)+(-16.73 kJ·mol-1)+2×(-415.0 kJ·mol-1)=-911.9 kJ·mol-1。
15.(1)[2022·福建,13(1)]异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O(g)??C3H6(g)+H2O(g) ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.2C3H6(g)??C6H12(g) ΔH2=-97 kJ·mol-1
已知2C3H8O(g)+9O2(g)===6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3 750 kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)[2022·天津,16(1)]科研人员把铁的配合物Fe3+L(L为配体)溶于弱碱性的海水中,制成吸收液,将气体H2S转化为单质硫,改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段:①H2S的吸收氧化;②Fe3+L的再生。反应原理如下:
①H2S(g)+2Fe3+L(aq)+2OH-(aq)===S(s)+2Fe2+L(aq)+2H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
②4Fe2+L(aq)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe3+L(aq)+4OH-(aq) ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
该工艺的总反应方程式为______________。1 mol H2S(g)发生该反应的热量变化为__________,Fe3+L在总反应中的作用是_____________________________________。
答案 (1)2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-3 854 kJ·mol-1 (2)2H2S+O22H2O+2S↓[或2H2S(g)+O2(g)2H2O(l)+2S(s)] 放出(a+) kJ热量 作催化剂(或降低反应活化能)
解析 (1)设 Ⅲ.2C3H8O(g)+9O2(g)===6CO2(g)+8H2O(g) ΔH=-3 750 kJ·mol-1,根据盖斯定律Ⅲ-2×Ⅰ得2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-3 854 kJ·mol-1。第39讲 盖斯定律及应用
[复习目标] 1.掌握盖斯定律的内容及意义,并能进行有关反应热的计算。2.能综合利用反应热和盖斯定律比较不同反应体系反应热的大小。
考点一 盖斯定律与反应热的计算
1.盖斯定律的内容
一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,其反应热是相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的____________有关,而与____________无关。
2.盖斯定律的意义
间接计算某些反应的反应热。
3.盖斯定律的应用
转化关系 反应热间的关系
aAB;AB ΔH1=________
AB ΔH1=________
ΔH=________
一、应用循环图分析焓变关系
1.(2022·重庆,13)“千畦细浪舞晴空”,氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱,设计如图所示的循环过程,可得ΔH4/(kJ· mol-1)为(  )
A.+533 B.+686 C.+838 D.+1 143
2.[2018·北京,27(1)]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=+551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)===SO2(g)
ΔH3=-297 kJ·mol-1
反应Ⅱ的热化学方程式:________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
二、消元法计算反应热
3.[2023·山东,20(1)]一定条件下,水气变换反应CO+H2O??CO2+H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:
Ⅰ.HCOOH??CO+H2O(快)
Ⅱ.HCOOH??CO2+H2(慢)
一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH1、ΔH2,则该条件下水气变换反应的焓变ΔH=__________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
4.[2023·全国乙卷,28(2)改编]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途,如可用作农药防治小麦黑穗病,制造磁性氧化铁、铁催化剂等。
已知下列热化学方程式:
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)+7H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
FeSO4·4H2O(s)===FeSO4(s)+4H2O(g) ΔH2=b kJ·mol-1
FeSO4·H2O(s)===FeSO4(s)+H2O(g) ΔH3=c kJ·mol-1
则FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·H2O(s)===2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH=________________________
____________________________________________________________________kJ·mol-1。
5.[2023·湖南,16(1)]已知下列反应的热化学方程式:
①C6H5C2H5(g)+O2(g)===8CO2(g)+5H2O(g) ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1
②C6H5CH===CH2(g)+10O2(g)===8CO2(g)+4H2O(g) ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH3=-241.8 kJ·mol-1
计算反应④C6H5C2H5(g)??C6H5CH===CH2(g)+H2(g)的ΔH4=____________kJ·mol-1。
消元法计算反应热的思维流程
考点二 反应热大小的比较
比较反应热大小注意事项
(1)在比较反应热(ΔH)的大小时,应带符号比较。
(2)同一物质,不同聚集状态时具有的能量不同,相同量的某物质的能量关系:
E(物质R,g)>E(物质R,l)>E(物质R,s)。
(3)同一化学反应,反应物的用量越多,|ΔH|越大。对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的热量要小于理论数值。
(4)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量比不完全燃烧所放出的热量多,则完全燃烧的ΔH较小。
一、画能量变化图比较反应热大小(同一反应,物质聚集状态不同时)
1.已知:
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
比较ΔH1与ΔH2的大小。
______________________________________________________________________________
2.已知石墨比金刚石稳定,
C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g)
ΔH1=-a kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g)
ΔH2=-b kJ·mol-1
比较ΔH1与ΔH2的大小。
______________________________________________________________________________
二、利用盖斯定律计算比较反应热大小
3.已知:
①2Al(s)+O2(g)===Al2O3(s) ΔH1
②2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s) ΔH2
比较ΔH1与ΔH2的大小,写出分析过程。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
4.对于反应a:C2H4(g)??C2H2(g)+H2(g),反应b:2CH4(g)??C2H4(g)+2H2(g),当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)+2H2(g)===CH4(g) ΔH1;②2C(s)+H2(g)===C2H2(g)
ΔH2;③2C(s)+2H2(g)===C2H4(g) ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是(  )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3
B.ΔH2>ΔH3>2ΔH1
C.ΔH2>2ΔH1>ΔH3
D.ΔH3>ΔH2>ΔH1

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