高考化学一轮复习专题五化学能与热能考点3盖斯定律及应用对点训练

盖斯定律及应用

1．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 已知：碳的燃烧热ΔH1＝a kJ·mol S(s)＋2K(s)===K2S(s) ΔH2＝b kJ·mol

2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·mol 则x为( ) A．3a＋b－c C．a＋b－c 答案 A

解析 ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝a kJ·mol ②S(s)＋2K(s)===K2S(s)'ΔH2＝b kJ·mol

③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)'ΔH3＝c kJ·mol

S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝x kJ·mol，根据盖斯定律：②－③＋3×①可得：S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g) ΔH＝(3a＋b－c) kJ·mol，故x＝3a＋b－c，选项A正确。

2．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受热分解的化学方程

△

式为CuSO4·5H2O(s)=====CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( )

A．ΔH2>ΔH3

C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 答案 B

解析 本题考查化学反应中的能量变化及盖斯定律的应用。变化过程可表示如下：

B．ΔH1<ΔH3 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3

－1

－1

－1

－1

－1

－1

－1

－1

－1

B．c－3a－b D．c－a－b

根据盖斯定律可得ΔH3＋ΔH2＝ΔH1，根据题意，ΔH1>0，ΔH2<0，则ΔH3>ΔH1。 3．在1200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应 3

H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1

23

2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2

21

H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3

22S(g)===S2(g) ΔH4

1

则ΔH4的正确表达式为( ) 2

A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)

32

B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)

33

C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)

23

D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)

2答案 A

22

解析 首先找到②式中含有S2(g)、③式中含有S(g)，②×－③×2得2S(g)＋SO2(g)

332222

＋H2O(g)===H2S(g)＋S2(g)＋O2(g)，然后再加①×得2S(g)===S2(g)，所以ΔH4＝ΔH2×＋33332

ΔH1×－ΔH3×2。

3

4．向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 mol·L Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol·L盐酸时，放出的热量为2.2 kJ。则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为( )

A．Ba(aq)＋SO4(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－2.92 kJ·mol

B．Ba(aq)＋SO4(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－18 kJ·mol

C．Ba(aq)＋SO4(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－73 kJ·mol

D．Ba(aq)＋SO4(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－0.72 kJ·mol 答案 B

解析 根据题述条件可得如下热化学方程式：Ba(aq)＋2OH(aq)＋2H(aq)＋SO4

－1

－

＋

－1

2＋

2－

2＋

－

＋

2－

－1

2＋

2－

－1

2＋

2－

－1

2＋

2－

－1

2＋

2－

－1－1

(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－128 kJ·mol①，OH(aq)＋H(aq)===H2O(l) ΔH＝－55 kJ·mol②，根据盖斯定律：①－2×②可得：Ba(aq)＋SO4(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－18 kJ·mol。

5．烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为：

NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g) ΔH＝－200.9 kJ·mol 1－1NO(g)＋O2(g)===NO2(g) ΔH＝－58.2 kJ·mol

2SO2(g)＋O3(g)===SO3(g)＋O2(g) ΔH＝－241.6 kJ·mol (1)反应3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝________kJ·mol。

(2)室温下，固定进入反应器的NO、SO2的物质的量，改变加入O3的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3)∶n(NO)的变化如图。

2

－1－1－1

－1

①当n(O3)∶n(NO)>1时，反应后NO2的物质的量减少，其原因是__________________________________________________。

②增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其可能原因是________________________________________________________________________。

答案 (1)－317.3

(2)①O3将NO2氧化为更高价氮氧化物(或生成了N2O5) ②SO2与O3的反应速率慢

解析 (1)根据盖斯定律，由题中第一个热化学方程式＋第二个热化学方程式×2，可得3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)'ΔH＝－200.9 kJ·mol－58.2 kJ·mol×2＝－317.3 kJ·mol

－1

－1

－1

。

(2)①根据图示，n(O3)∶n(NO)＝1时，n(NO2)达最大值，n(O3)∶n(NO)>1时，n(NO2)减

小，可能原因是过量的O3将NO2氧化为更高价氮氧化物。②增大n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，可以推断可能原因是该反应的反应速率慢。

6．乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：

(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)，再水解生成乙醇

。

写

出

相

应

反

应

的

化

学

方

程

式

________________________________________________________________________。

(2)已知：

①甲醇脱水反应 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH1＝－23.9 kJ·mol ②甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－29.1 kJ·mol ③乙醇异构化反应 C2H5OH(g)===CH3OCH3(g) ΔH3＝＋50.7 kJ·mol，

则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH＝________kJ·mol。与间

接

水

合

法

相

比

，

气

相

直

接

水

合

法

的

优

点

是

________________________________________________________________________。

答案 (1)C2H4＋H2SO4(浓)===C2H5OSO3H、C2H5OSO3H＋H2O===C2H5OH＋H2SO4 (2)－45.5 污染小、腐蚀性小等

3

－1

－1

－1－1

解析 (2)由目标方程式中C2H4(g)、C2H5OH(g)位置可知①－②－③式得C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)，所以ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3；间接法需要浓硫酸，浓硫酸具有腐蚀性，易造成污染。

7．甲醇合成反应：

(ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol

(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ·mol 水煤气变换反应：

(ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41.1 kJ·mol 二甲醚合成反应：

(ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5 kJ·mol

由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为______________________________________________________。

答案 2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7 kJ·mol

解析 由反应式ⅳ＋ⅰ×2可得所求热化学方程式，所以ΔH＝ΔH4＋2ΔH1＝(－24.5

－90.1×2)kJ· mol＝－204.7 kJ·mol。

已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝a kJ·mol，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)

ΔH＝b kJ·mol，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol，PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol。

下列叙述正确的是( )

A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能

B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH C．Cl—Cl键的键能为(b－a＋5.6c)/4 kJ·mol D．P—P键的键能为(5a－3b＋12c)/8 kJ·mol [错解] B或D

[错因分析] 如果不注意物质的聚集状态，则会导致错选B；如果不知道P4的结构及该分子中P—P键的数目，则会导致错选D。

[解析] 本题考查热化学知识，意在考查考生运用键能与反应热的关系解决实际问题的能力。Cl的非金属性大于P的金属性，故P—Cl键的键能大于P—P键的键能，A项错误；不知道PCl5(g)―→PCl5(s)的反应热，无法求出B项中反应的反应热，B项错误；根据盖斯定律，消去P4，得到Cl—Cl 键的键能为(b－a＋5.6c)/4 kJ·mol，C项正确；根据盖斯定律，消去Cl2，得到P—P键的键能为(5a－3b＋12c)/12 kJ·mol，D项错误。

[答案] C [心得体会]

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4