2020版高考化学一轮复习盖斯定律的有关计算学案

2020版高考化学一轮复习盖斯定律的有关计算学案

专项突破(十一)　盖斯定律的有关计算 ‎1．盖斯定律的内容和意义 ‎(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，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。体现了能量守恒定律。‎ ‎(2)意义：间接计算某些反应的反应热。‎ ‎2．应用计算 方程式 反应热间的关系 aAB、AB ΔH1＝aΔH2‎ ΔH1＝－ΔH2‎ ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ ‎＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5‎ ‎[典例导航]‎ ‎(2017·全国卷Ⅰ，节选)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________。‎ ‎[思路点拨]　(1)找出待求热化学方程式 系统(Ⅰ)：H2O(l)===H2(g)＋O2(g)‎ 系统(Ⅱ)：H2S(g)===H2(g)＋S(s)‎ ‎(2)调整涉及的已知热化学方程式 系统(Ⅰ) 系统(Ⅱ) ‎(3)加和调整好的热化学方程式 系统(Ⅰ)：①＋②＋③可得出H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3‎ 系统(Ⅱ)：②＋③＋④可得出H2S(g)===S(s)＋H2(g)　ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4‎ 答案：H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1　H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1　系统(Ⅱ)‎ ‎(1)根据系统(Ⅰ)可知H2的燃烧热ΔH为________，并写出表示H2燃烧热的热化学方程式为_________________________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ ‎(2)两系统均要生成0.5 mol H2，系统(Ⅰ)与系统(Ⅱ)所需能量比为________。‎ ‎(3)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)的ΔH＝________。‎ 答案：(1)－286 kJ·mol－1‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1‎ ‎(2)14.3∶1‎ ‎(3)－572 kJ·mol－1‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．(1)(2019·贵阳模拟)用NH3可以消除氮氧化物的污染，已知：‎ 反应Ⅰ：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ 反应Ⅲ：4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH3＝c kJ·mol－1‎ 则反应Ⅱ中的b＝________(用含a、c的代数式表示)，反应Ⅲ中的ΔS________(填“>”“<”或“＝”)0。‎ ‎(2)(2019·甘肃名校联考)已知：①2CO(g)＋SO2(g) S(l)＋2CO2(g)　ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1‎ ‎②2H2(g)＋SO2(g) S(l)＋2H2O(g)　ΔH2＝＋45.4 kJ·mol－1‎ ‎③CO的燃烧热ΔH3＝－283 kJ·mol－1，请回答：‎ 表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为______________________；‎ 反应②中，正反应活化能E1________(填“>”“<”或“＝”)ΔH2。‎ ‎(3)(2019·辽宁五校联考)若某温度下，CH3COOH(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－46.8 kJ·mol－1，H2SO4(aq)与NaOH(aq)的中和热为57.3 kJ·mol－1，则CH3COOH在水溶液中电离的反应热ΔH1＝________。‎ ‎(4)(2019·云南七校联考)已知：‎ 化学键 C—H C—C C===C H—H 键能/(kJ·mol－1)‎ ‎412‎ ‎348‎ ‎612‎ ‎436‎ 则CH2CH3(g)　　(乙苯)―→CHCH2(g)　(苯乙烯)＋H2(g)　ΔH＝________；‎ 又知H2和苯乙烯的燃烧热ΔH分别为－290 kJ·mol－1和－4 400 kJ·mol－1，则乙苯的燃烧热ΔH＝________ kJ·mol－1。‎ 解析：(1)根据盖斯定律，由(反应Ⅰ－反应Ⅲ)÷3，得N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH2＝ kJ·mol－1。反应Ⅲ中生成物气体的物质的量大于反应物的，所以反应Ⅲ是熵增反应，ΔS>0。‎ ‎(2)由已知信息③可得CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝－283 kJ·mol－1，将该热化学方程式及已知信息①中热化学方程式依次编号为a、b，根据盖斯定律，由a×2－b得：S(l)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝(－283 kJ·mol－1)×2＋37.0 kJ·mol－1＝－529 kJ·mol－1。设E2为逆反应的活化能，则E1－E2＝ΔH2>0，所以E1>ΔH2。‎ ‎(3)醋酸和NaOH的中和反应(反应热ΔH)，可以分为CH3COOH的电离(反应热ΔH1)、H＋和OH－的中和(反应热ΔH2)两步，故ΔH1＝ΔH－ΔH2＝－46.8 kJ·mol－1－(－57.3 kJ·mol－1)＝＋10.5 kJ·mol－1。‎ ‎(4)反应热＝反应物总键能－生成物总键能，由有机物的结构可知，乙苯催化脱氢反应的反应热等于—CH2CH3的总键能与—CH===CH2、H2的总键能之差，故乙苯催化脱氢反应的ΔH＝(5×412＋348－3×412－612－436) kJ·mol－1＝＋124 kJ·mol－1，根据盖斯定律，乙苯的燃烧热ΔH＝－290 kJ·mol－1＋(－4 400 kJ·mol－1)＋(＋124 kJ·mol－1)＝－4 566 kJ·mol－1。‎ 答案：(1)　>　(2)S(l)＋O2(g)===SO2(g)‎ ΔH＝－529 kJ·mol－1　>　(3)＋10.5 kJ·mol－1　(4)＋124 kJ·mol－1　－4 566‎ ‎2．(2018·北京高考，节选)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：______________________________________。‎ 解析：由于反应Ⅱ是二氧化硫的歧化反应，且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为H2SO4和S，根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根据盖斯定律，反应Ⅰ与反应Ⅲ的热化学方程式相加得：2H2SO4(l)＋S(s)===3SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋254 kJ·mol－1，所以反应Ⅱ的热化学方程式为3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1。‎ 答案：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)‎ ΔH2＝－254 kJ·mol－1‎ ‎3．已知：①2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH1‎ ‎②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2‎ ‎③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3‎ ‎④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4‎ ‎⑤CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH5‎ 下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)‎ A．ΔH1>0，ΔH2<0‎ B．ΔH3>ΔH4‎ C．ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH5‎ D．2ΔH5＋ΔH1<0‎ D　[因①②③④反应均为燃烧反应，故ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4均小于0，根据盖斯定律，2ΔH5＋ΔH1＝ΔH2＋2ΔH3<0。]‎ ‎[思维建模]　利用物质状态迅速比较反应热大小的方法