2023届高三化学二轮复习 第6讲-热化学方程式与盖斯定律（学案）

第6讲-热化学方程式与盖斯定律 1、 知识重构 1.热化学方程式 （1）内涵 表达化学反应中物质变化和能量变化的方程式 ①“热化方”中，系数表示参与反应的n，H必须与n对应； ②反应环境默认为“常温、常压”，反应条件无需标注； ③物质必须标明状态 [同素异形体还要注明物质名称，如C(石墨，s) ] ④H必须带“+”、“-”，这不是符号，而是文字 ⑤“可逆反应”的H——表示完全反应对应的反应热 （2）书写步骤 注意事项：要有正确的化学方程式和无误的H （3）盖斯定律 盖斯定律(Hess's law)即若一化学反应为两个反应式的代数和时,其反应热为这二个反应的反应热的代数和。该定律也可表达为在条件不变的情况下，化学反应的热效应只与起始和终了状态有关，与变化途径无关。 该定律是化学热力学的基础，由俄国化学家盖斯(G.H. Hess)发现并提出，因而被称为盖斯定律。” 简单而言，便是“方程式”的加和关系，等同于焓变的加和关系。 二、重温经典 1．（2020年山东卷第18题）探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ．CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·mol¯1 Ⅱ．CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g) ΔH2＝－90.4 kJ·mol¯1 Ⅲ．CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) ΔH3 回答下列问题： （1）ΔH3＝__________kJ·mol¯1。 【答案】＋40.9 【解析】根据盖斯定律反应Ⅰ－Ⅱ＝Ⅲ，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 －(－90.4) kJ•mol－1＝＋40.9 kJ•mol－1。 2．（2021年河北卷第16题）当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。 （1）大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如表： 物质 H2(g) C(石墨，s) C6H6(l) 燃烧热△H(kJ•mol−1) −285.8 −393.5 −3267.5 （1）则25℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为________。(写出一个代数式即可)。 【答案】6C(石墨，s)+3H2(g)= C6H6(l) ΔH=＋49.1 kJ·mol−1 【解析】 （1）根据表格燃烧热数据可知，存在反应①C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=−393.5 kJ·mol−1，②H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) ΔH2=−285.8 kJ·mol−1，③C6H6(l)+7.5O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH3=−3267.5 kJ·mol−1，根据盖斯定律，[①×12+②×6]×0.5−③得反应： 6C(石墨，s)+3H2(g)= C6H6(l) ΔH=[(−393.5kJ·mol−1)×12+(−285.8kJ·mol−1)×6]×0.5−(−3267.5kJ·mol−1)=49.1 kJ·mol−1，故答案为：6C(石墨，s)+3H2(g)= C6H6(l) ΔH=49.1 kJ·mol−1； 3．（2021年广东卷第19题）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应： a)CH4(g)+CO2(g) ⥫=⥬ 2CO(g)+2H2(g) ∆H1 b)CO2(g)+H2(g) ⥫=⥬ CO(g)+H2O(g) ∆H2 c)CH4(g) ⥫=⥬ C(s)+2H2(g) ∆H3 d)2CO(g) ⥫=⥬ CO2(g)+C(s) ∆H4 e)CO(g)+H2(g) ⥫=⥬ H2O(g)+C(s) ∆H5 （1）根据盖斯定律，反应a的∆H1= (写出一个代数式即可)。 【答案】（1）∆H2+∆H3−∆H5或∆H3−∆H4 【解析】（1）根据题目所给出的反应方程式关系可知，a=b+c−e=c−d，根据盖斯定律则有∆H1=∆H2+∆H3−∆H5=∆H3−∆H4。 4．（2019年北京卷第19题）氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。 （1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 ①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4:1，甲烷和水蒸气反应的方程式是______________。 ②已知反应器中还存在如下反应： ⅰ. CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1 ⅱ