方程式2021年高三化学一轮复习易错题：盖斯定律与热化学方程式（含解析）

盖斯定律与热化学方程式

【易错分析】

1 .ΔH单位中的“mol- 1”并不是指每摩尔具体物质,而是指每摩尔具体反应。

2.无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底时的能量变化。

3.比较ΔH大小时,要带“+”“-”进行比较。

4.书写热化学方程式时务必要看清题目要求。例如,书写表示燃烧热的热化学方程式时,可燃物的化学计量数必须为1。

5.运用盖斯定律计算化学反应热或书写热化学方程式时,当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH也应相应地乘、除以某一个数;热化学方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。

6.常见物质中的化学键数目如下:利用键能计算反应热关键是弄清物质中化学键的数目 常见单质、化合物中所含共价键的数目  1 mol金刚石中含2 mol C—C键 1 mol硅中含2 mol Si—Si键 1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键 1 mol P4中含有6 mol P—P键 1 mol P4O10(即五氧化二磷)中含有12 mol P—O键、 4 mol P==O键 1 mol C2H6中含有6 mol C—H键和1 mol C—C键。

【错题纠正】

例题1、 (1)用NaOH溶液吸收热电企业产生的废气时,转化关系如图所示由图中关系可得ΔH4= 。(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)

(2)用太阳能分解水制备H2是一项新技术,其过程如图所示已知:①2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)ΔH=+483.6kJ·mol- 1②2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g)ΔH=+604.8 kJ·mol- 1 过程Ⅱ的热化学方程式是 。

【解析】 (1)根据盖斯定律分析,反应的能量变化取决于反应物和生成物,与过程无关,所以根据图1分析,有ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4 可得ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3。

(2)过程Ⅱ是FeO与水反应生成Fe3O4和H2 根据盖斯定律,由①x得热化学方程式为3FeO(s)

+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)ΔH=-60.6 kJ·mol- 1。

【答案】  1 ΔH1+ΔH2-ΔH3

2 3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)ΔH=-60.6 kJ·mol- 1

例题2、 (1)二甲醚(CH3OCH3)重整制取H2,具有无毒、无刺激性等优点。 CH3OCH3和O2发生反应CH3OCH3(g)+O2(g)=2CO(g)+3H2(g)ΔH 已知①CH3OCH3(g)=CO(g)+H2(g)+CH4(g)ΔH1②CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g) ΔH2③H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH3 则反应Ⅰ的ΔH= (用含ΔH 1、ΔH2、ΔH3的代数式表示) 。2CO2与CH4经催化重整,制得合成气CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+ 2H2(g) 已知上述反应中相关的化学键键能数据如下则该反应的ΔH= 。

【解析】 (1)根据盖斯定律,①+②-③×2得:CH3OCH3(g)+O2(g)=2CO(g)+3H2(g)ΔH=ΔH1+ΔH2-2ΔH3。 (2)①化学反应的焓变等于反应物的键能减去生成物的键能,所以焓变为(4×413+2×745) kJ·mol- 1-(2×1075+2×436) kJ·mol- 1=+120 kJ·mol- 1。

【答案】  1 ΔH1+ΔH2-2ΔH3 2+120 kJ·mol- 1

【知识清单】

1.反应热与键能的关系反应热ΔHE1

E2或ΔHE4

E3 即ΔH等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。

2.热化学方程式书写的注意事项

(1)注意ΔH的符号和单位ΔH的单位为kJ·mol

(2)注意测定条件绝大多数的反应热ΔH是在25℃、 101 kPa下测定的此时可不注明温度和压强。

(3)注意热化学方程式中的化学计量数热化学方程式化学计量数可以是整数也可以是分数。

(4)注意物质的聚集状态气体用“g”、液体用“l”、 固体用“s”、溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。

(5)注意ΔH的数值与符号如果化学计量数加倍则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等但符号相反。

(6)对于具有同素异形体的物质除了要注明聚集状态外还要注明物质的名称。如①S(单斜 s)O2(g)===SO2(g)ΔH1 297.16 kJ·mol

1②S(正交 s)O2(g)===SO2(g)ΔH2 296.83 kJ·mol

1③S(单斜 s)===S(正斜 s)ΔH3 0.33 kJ·mol

3.盖斯定律

盖斯定律指出化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。化学反应的反应热只与反应的始态与终态有关,而与具体的反应途径无关。也就是说相关热化学方程式之间可以“加减”,随之反应热△H也相应地“加减”。利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤如下

 1 写书写待求的反应方程式。

2 看看待求的反应方程式中的反应物和生成物在已知方程式中的位置如果位置相同即都是反应物或都是生成物则用加法即加H如果位置相反则用减法即减H。

 3 调根据待求方程式中的反应物和生成物的系数观察同一物质前的系数是否一致若不一致则在相应的物质前乘或除以一定数字将其系数调整与待求的方程式中的反应物和生成物的系数一致。4 查有时往往会出现一些干扰的方程式我们最好检验上述分析的正确与否。

 5 和将已知方程式变形后的H相加计算得出新的H的值。

【变式练习】

1.  1 甲醇既是重要的化工原料,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:

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH 3

已知反应①中相关的化学键键能数据如下由此计算ΔH1= kJ·mol- 1 已知ΔH2=-58 kJ·mol- 1,则ΔH3= kJ·mol- 1。

2 (2)已知 2Cu(s)O2(g)===Cu2O(s) ΔH a kJ·mol

1 C(s)O2(g)===CO(g) ΔH b kJ·mol

1 Cu(s)O2(g)===CuO(s) ΔH ckJ·mol

1 则用炭粉在高温条件下还原CuO的热化学方程式为2CuO(s) C(s)===Cu2 O(s) CO(g) ΔH ________kJ·mol

2. (1)NH3催化氧化可制备硝酸。NH3氧化时发生如下反应 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)

ΔH1=-907.28 kJ·mol- 1  4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)ΔH2=-1269.02kJ·mol- 1 则

4NH3(g)+6NO(g)= 5N2(g)+6H2O(g) ΔH3= 。

(2)肼(N2H4)是一种火箭燃料。已知N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g)ΔH=+67.7 kJ·mol- 1 N2H4(g)

1

+O2(g)= N2(g)+2H2O(g)ΔH=-534.0 kJ·mol- 1  NO2(g)= 2 N2O4(g)ΔH=-28.0 kJ·mol- 1 则反应2N2H4(g)+N2O4(g)= 3N2(g)+4H2O(g)的ΔH= kJ·mol- 1。

【易错通关】

1 .制取甲胺的反应为CH3OH(g)NH3(g)CH3NH2(g)H2O(g) ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下则该反应的ΔH________kJ·mol

共价键

C—O

H—O

N—H

C—N

键能/kJ·mol

1

351

463

393

2.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应293 已知化学键键能数据如下计算上述反应的ΔH________kJ·mol

化学键

C—H

C—C

C===C

H—H

键能/kJ·mol

1

412

348

612

436

3.已知反应2HI(g)===H2(g)I2(g)的ΔH 11 kJ·mol

1,1 mol H2(g) 、 1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、 151 kJ的能量则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为____________kJ。

4.已知C(s)H2O(g)===CO(g)H2(g) ΔHa kJ·mol

1  2C(s)O2(g)===2CO(g) ΔH 220 kJ·mol

1 H—H、 O===O和O—H键的键能分别为436 kJ·mol

1、 496 kJ·mol

1和462 kJ·mol

1 则a为 。

5.已知N2(g)O2(g)===2NO(g) ΔH 180.5 kJ·mol

1 C(s)O2(g)===CO2(g) ΔH  393.5 kJ·mol

1  2C(s)O2(g)===2CO(g) ΔH 221 kJ·mol

1 则汽车尾气净化的反应2NO(g)2CO(g)===N2(g)2CO2(g)的ΔH____________kJ·mol

6.石灰石脱硫法是以石灰石为原料通过系列反应将硫元素以CaSO4的形式固定从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下CaSO4 (s)CO(g) ===CaO(s)SO2 (g)CO2 (g)ΔH1 218.4 kJ·mol

1(反应Ⅰ) CaSO4(s)4CO(g) ===CaS(s)4CO2(g)ΔH2  175.6 kJ·mol

1(反应Ⅱ) 。结合反应Ⅰ、 Ⅱ写出CaSO4(s)与CaS(s)的反应的热化学方程式_______________。

7.NO可直接用活性铁粉转化为N2 已知N2(g)O2(g)===2NO(g)ΔH 1  4Fe(s)3O2(g)===

2Fe2O3(s) ΔH 2 则6NO(g)4Fe(s)===2Fe2O3(s)3N2(g)ΔH_____(用“ΔH 1”、 “ΔH 2”表示) 。

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)===K2 S(s)N2(g)3CO2(g) ΔHx kJ·mol

1。已知碳的燃烧热ΔH1a kJ·mol

1  S(s)2K(s)===K2S(s) ΔH2b kJ·mol

1  2K(s)N2(g)3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3ckJ·mol

1 则x为 kJ·mol

9.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。 O 3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 NO(g)O2(g)===NO2(g)ΔH 58.2 kJ·mol

1  SO2(g)O3(g)===SO3(g)O2(g)ΔH 241.6 kJ·mol

1 则反应3NO(g)O3(g)===3NO2(g)的ΔH________kJ·mol

10.已知下列反应 SO2(g)2OH

(aq)===SO

(aq)H2O(l) ΔH1 ClO

(aq)SO

(aq)===SO

(aq)Cl

(aq) ΔH 2 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_____。

11.有关化学键的键能数据如表所示碳的燃烧热ΔH  395 kJ·mol

1 假设单质碳中只存在C—C键且基本结构单元为正四面体则x的值为 。

化学键

C==O

O==O

C—C

键能/kJ·mol

1x

498.8

345.6

12.①2O2(g)  N2(g)===N2O4(l)ΔH 1②N2(g)  2H2(g)===N2H4(l)ΔH 2③O2(g)  2H2(g)===2H2O(g)ΔH3④2N2H4(l) N2O4(l)===3N2(g)4H2O(g)ΔH4  1 048.9 kJ·mol

1 上述反应热效应之间的关系式为ΔH4__________。

13.工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃ 101 kPa时CaO(s)

H2SO4(l)===CaSO4(s)H2O(l)ΔH 271 kJ·mol

1  5C aO(s)3H3 PO4(l) HF(g)===

Ca5(PO4)3F(s)5H2O(l)ΔH 937 kJ·mol

1 则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_______________________。

参考答案

【变式练习】

1 .  1 +41 kJ·mol- 1 2  (ab

2c)(或2cab)

【解析】 (1)ΔH1=(1076+436×2) kJ·mol- 1- (413×3+343+465) kJ·mol- 1=-99 kJ·mol- 1。②-③可得①,故ΔH2-ΔH3=ΔH1,ΔH3=-58 kJ·mol- 1- (-99 kJ·mol- 1)=+41 kJ·mol- 1。 2设三个已知热化学方程式依次分别为①、②、③由①②

③×2得2CuO(s)C(s)===Cu2O(s)CO(g) ΔH(2 cab)kJ·mol

2.  1  - 1 811 .63 kJ·mol- 1 2 - 1 079.7

5 3

【解析】  1 将给定的两个热化学方程式分别标为Ⅰ、 Ⅱ 将两个热化学方程式按照2×Ⅱ- 2× Ⅰ 处理后得

5 3

到目标热化学方程式故ΔH3=2×ΔH2- 2×ΔH1=-1811 .63kJ·mol- 1。 2将给定的三个热化学方程式分别标为①②③将②×2-③×2-①可得到目标热化学方程式故ΔH=[-534.0×2-(-28.0×2)-67.7]kJ·mol- 1=-

1079.7kJ·mol- 1。

【易错通关】

1 .

12

【解析】ΔH反应物总键能生成物总键能393 kJ·mol

1×3351 kJ·mol

1463 kJ·mol

1

(293 kJ·mol

1393 kJ·mol

1×2463 kJ·mol

1×2)  12 kJ·mol

2. 124

【解析】设

1 则ΔH(a348412×5)kJ·mol

1

(a612412×3436)kJ·mol

1124 kJ·mol

3. 299

【解析】形成1 mol H2(g)和1 mol I2(g)共放出436 kJ151 kJ587 kJ能量设断裂2 mol HI(g)中化学键吸收2akJ能量则有2a

58711 得a299。 [另解ΔH2E(H—I)

E(H—H)

E(I—I)  2E(H—I)ΔHE(H—H)E(I—I)11 kJ·mol

1436 kJ·mol

1151 kJ·mol

1598 kJ·mol

1 则E(H—I)299 kJ·mol

1。 ]

4. 130

【解析】根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化学方程式③2H2(g)O2(g)===2H2O(g) ΔH 3(2×436496

4×462) kJ·mol

1 即③2H2(g)O2(g)===2H2O(g) ΔH3 480 kJ·mol

1 题中②2C(s)O2(g)===2CO(g) ΔH2 220 kJ·mol

1  (②

③)×得①C(s)H2O(g)===CO(g)H2(g) ΔH 1(ΔH2

ΔH3)× 即a(

220480)×130。

5.

746.5