第3板块 专题微课(2) 盖斯定律的应用及相关计算(课件PPT)-【新高考方案】2025年高考化学二轮复习专题增分方略(江苏专版)

盖斯定律的应用及相关计算 专题微课(二) 盖斯定律的应用及相关计算是高考热考的命题点,一般情况下将热化学方程式的书写和盖斯定律的计算融合在一起考查。题目虽不是很难,但考生易失分。正确做答的关键是利用盖斯定律合理设计反应途径计算反应热。 一、 二、 盖斯定律的理解与应用 盖斯定律的相关计算 三、 专题质量评价 目 录 盖斯定律的理解与应用 一、 高考领航 1.(2024·湖南卷·节选)丙烯腈(CH2==CHCN)是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂生产CH2 CHCN的流程如下: 已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定: ②反应釜Ⅰ中发生的反应: ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2==CHCOOC2H5(g)+H2O(g)　ΔH1 ③反应釜Ⅱ中发生的反应: ⅱ:CH2==CHCOOC2H5(g)+NH3(g) →CH2==CHCONH2(g)+C2H5OH(g)　ΔH2 ⅲ:CH2==CHCONH2(g)→CH2==CHCN(g)+H2O(g)　ΔH3 ④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。 回答下列问题: 总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g) →CH2==CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)　 ΔH=　　 　　　(用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代数式表示)。  ΔH1+ΔH2+ΔH3 解析:根据盖斯定律可知,总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+ NH3(g)→CH2==CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反应ⅰ+反应ⅱ+反应ⅲ得到,故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。 2.(2024·贵州卷·节选)在无氧环境下,CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下,CH4芳构化时同时存在如下反应: ⅰ.CH4(g)→C(s)+2H2(g)　ΔH1=+74.6 kJ·mol-1　ΔS=+80.84 J·mol-1·K-1 ⅱ.6CH4(g)→C6H6(l)+9H2(g)　ΔH2 回答下列问题: (1)反应ⅰ在1 000 K时　　(填“能”或“不能”)自发进行。  能 解析:反应ⅰ在1 000 K时,ΔG=ΔH-TΔS=+74.6 kJ·mol-1-1 000 K×80.84×10-3 kJ·mol-1·K-1=-6.24 kJ·mol-1<0,故反应ⅰ在1 000 K时能自发进行。 (2)已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表,则反应ⅱ的ΔH2= kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。  物质 CH4(g) C6H6(l) H2(g) ΔH/(kJ·mol-1) a b c 　6a-b-9c 解析:由题给数据可得出以下热化学方程式: ③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=a kJ·mol-1 ④C6H6(l)+7.5O2(g)===6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=b kJ·mol-1 ⑤H2(g)+0.5O2(g)===H2O(l) ΔH=c kJ·mol-1 依据盖斯定律,将反应③×6-④-⑤×9得,反应ⅱ的ΔH2=(6a-b-9c)kJ·mol-1。 [类题加推•据情选用] (2023·北京卷T16·节选)二十世纪初,工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步: ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4; ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。 结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是　　　(填字母)。  a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱ b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应 c.CO2(l)+2NH3(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E1-E4 解析:反应ⅰ的活化能是E1,反应ⅱ的活化能是E3,E1<E3,a项正确;从图中反应物和生成物能量相对大小可看出反应ⅰ放热,反应ⅱ吸热,b项正确;总反应的ΔH=E1-E2+E3-E4,c项错误。 ab 重点破障 1.从两角度理解盖斯定律 (1)从反应途径角度 A→D:ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-(ΔH4+ΔH5+ΔH6)。 (2)从能量守恒角度 ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0。 2.运用盖斯定律书写热化学方程式 (1)思维流程 (2)注意事项 ①热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘上该数。 ②热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。 ③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但数值不变。 强训提能 1.在标准压强101 kPa、298 K下,由最稳定的单质合成1 mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,用符号Δf(kJ·mol-1)表示。部分物质的Δf如图所示,已知:H2(g)、N2(g)、O2(g)的标准摩尔生成焓为0。下列有关判断正确的是(　　) A.根据图中信息,可判断热稳定性:N2H4(l)>NH3(g) B.O2(g)+2H2(g)===2H2O(l) ΔH>-483.6 kJ·mol-1 C.1 mol N2H4(l)的键能小于1 mol N2(g)与2 mol H2(g)的键能之和 D.N2H4(l)标准燃烧热的热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534.2 kJ·mol-1 √ 解析:NH3(g)的标准摩尔生成焓为-45.9 kJ·mol-1,N2H4(l)的标准摩尔生成焓为50.6 kJ·mol-1,N2和H2反应生成NH3放热,而生成N2H4吸热,则NH3的能量比N2H4低,热稳定性:N2H4(l)<NH3(g),A错误;由图中信息知:O2(g)+2H2(g)===2H2O(g)　ΔH=-483.6 kJ·mol-1,因为H2O(l)的能量低于H2O(g),所以O2(g)+2H2(g) ===2H2O(l)　ΔH<-483.6 kJ·mol-1,B错误;N2H4(l)的标准摩尔生成焓为50.6 kJ·mol-1,则N2(g)+2H2(g) ===N2H4(l)　ΔH=+50.6 kJ·mol-1,由ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,则1 mol N2H4(l)的键能小于1 mol N2(g)与2 mol H2(g)的键能之和,C正确; N2H4(l)标准燃烧热的热化学方程式为N2H4(l)+O2(g) ===N2(g)+2H2O(l), N2H4(l)标准摩尔生成焓为50.6 kJ·mol-1,H2O(g)标准摩尔生成焓为-241.8 kJ·mol-1,可以求出N2H4(l)+O2(g) ===N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-534.2 kJ·mol-1, 因为H2O(l)的能量低于H2O(g),D错误。 2.现代社会中,怎样降低大气中的CO2含量以及有效地利用开发CO2引起了全球的普遍重视。 可以通过以下2种途径将煤作为燃料: 途径Ⅰ:C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0　① 途径Ⅱ:先制成水煤气:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)　ΔH2>0　② 再将水煤气燃烧: 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)　ΔH3<0　③ 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)　ΔH4<0　④ 那么途径Ⅰ所放出的热量　　(填“>”“<”或“=”)途径Ⅱ所放出的热量;ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4间的关系式为　　　 　　　　　　　。  解析:根据盖斯定律可知,当条件不发生改变时,化学反应的热效应只和物质的起始态以及最终状态有关,和反应的途径无关,所以途径Ⅰ和途径Ⅱ放出的热量相等。由此可知: ②+③×+④×=①,故ΔH1=ΔH2+(ΔH3+ΔH4)。 = ΔH1=ΔH2+(ΔH3+ΔH4) 3.(2024·苏州中学二模)CO2、CH4经干气重整(DRM)的产物H2、CO(合成气)可用于合成清洁液体燃料,具有高效利用C1资源与保护环境的双重效益。DRM主要反应为 Ⅰ.CH4(g)+CO2(g)===2H2(g)+2CO(g) ΔH1=+247.34 kJ·mol-1 该过程中还可能发生一系列反应,如: Ⅱ.H2(g)+CO2(g)===H2O(g)+CO(g) ΔH2=+41.16 kJ·mol-1 Ⅲ.CH4(g)===C(s)+2H2(g) ΔH3=+74.87 kJ·mol-1 Ⅳ.2CO(g)===CO2(g)+C(s) ΔH4=-172.47 kJ·mol-1 设定压强0.1 MPa下,初始投料CO2、CH4各1 mol,经热力学计算得到其平衡状态数据如图所示: 分析在200 ℃之前体系物质的变化,其总反应的热化学方程式为 　 。  解析:在200 ℃之前体系物质的变化,CO2、CH4的物质的量逐渐增多,C、H2O的物质的量逐渐减少,故发生反应2C(s)+2H2O(g) ===CO2(g)+CH4(g);根据盖斯定律可知,由Ⅰ-2×Ⅱ-2×Ⅲ可得目标方程式,总反应的热化学方程式为2C(s)+2H2O(g) ===CO2(g)+CH4(g)　ΔH=+247.34 kJ·mol-1-2×(+41.16 kJ·mol-1)-2×(+74.87 kJ·mol-1)= +15.28 kJ·mol-1。 2C(s)+2H2O(g) ===CO2(g)+CH4(g)　ΔH=+15.28 kJ·mol-1 盖斯定律的相关计算 二、 1.(2024·山东卷·节选)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C⁃H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下: C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) (Ⅰ) ΔH1>0 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)(Ⅱ) ΔH2<0 CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3<0 高考领航 回答下列问题: C(s)+CaO(s)+2H2O(g) CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=　　　　　　　　　　　______________(用代数式表示)。  解析:设目标反应为Ⅳ,根据盖斯定律可知,Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ,所以ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。 ΔH1+ΔH2+ΔH3 2.(2024·甘肃卷·节选)SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料,可由不同途径制备。 由SiCl4制备SiHCl3:SiCl4(g)+H2(g) ===SiHCl3(g)+HCl(g)　 ΔH1=+74.22 kJ·mol-1　(298 K) 已知SiHCl3(g)+H2(g) ===Si(s)+3HCl(g) ΔH2=+219.29 kJ·mol-1　(298 K) 298 K时,由SiCl4(g)+2H2(g) ===Si(s)+4HCl(g)制备56 g硅　　(填“吸”或“放”)热　 　　kJ。升高温度有利于制备硅的原因是_________________ 　 。  吸　 587.02　 该反应为吸热反应, 升高温度,反应正向移动,有利于制备硅 解析:把题给两个热化学方程式按顺序依次编号①②,则根据盖斯定律可知,由①+②可得热化学方程式SiCl4(g)+2H2(g)===Si(s)+4HCl(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2=+74.22 kJ·mol-1+(+219.29 kJ·mol-1)=+293.51 kJ·mol-1,则制备56 g Si,即2 mol Si,需要吸收热量为293.51×2 kJ=587.02 kJ;该反应为吸热反应,升高温度,反应正向移动,有利于制备硅。 (2023·河北卷T11·节选)已知:1 mol物质中的化学键断裂时所需能量如下表。 [类题加推•据情选用] 物质 N2(g) O2(g) NO(g) 能量/kJ 945 498 631 回答下列问题: 恒温下,将1 mol 空气(N2和O2的体积分数分别为0.78和0.21,其余为惰性组分)置于容积为V L的恒容密闭容器中,假设体系中只存在如下两个反应: ⅰ.N2(g)+O2(g) 2NO(g)　K1　ΔH1 ⅱ.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　K2 ΔH2=-114 kJ·mol-1 ΔH1=　　 kJ·mol-1。  181 解析:ΔH1=反应物的总键能-生成物的总键能 =(945 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1)-2×631 kJ·mol-1=+181 kJ·mol-1。 应用盖斯定律计算ΔH的一般步骤 重点破障 第一步:观察 对比已知的反应与需要求ΔH的反应,找出需要消去的物质 第二步:思考 怎样消去这些物质,是相加还是相减或需要乘以某一个数后再相加减,此过程中要特别注意“剔除无关反应” 第三步:运算 将热化学方程式按第二步的思路进行运算,得出新的热化学方程式 第四步:计算 列出算式,代入数据计算 续表 1.(2024·辽宁省名校联盟模拟)氯及其化合物在生产生活中有广泛应用。回答下列问题: SCl2、S2Cl2常用于硫化橡胶工业。 已知:①2S(g)+Cl2(g)===S2Cl2(g)　ΔH1; ②S2Cl2(g)+Cl2(g)===2SCl2(g)　ΔH2; ③S8(s)===8S(g)　ΔH3。 强训提能 则S8(s)+8Cl2(g)===8SCl2(g)　ΔH=　　　　　　　　(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的式子表示)。  解析:根据盖斯定律可知,由③+4×①+4×②得到目标方程式,因此有ΔH=ΔH3+4ΔH1+4ΔH2。 ΔH3+4ΔH1+4ΔH2 2.(2024·峨眉市第二中学模拟)CO、NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的CO、NOx是环境保护的重要课题。已知: 反应1:CO(g)+O2(g)===CO2(g)　ΔH1=-283.0 kJ·mol-1 反应2:N2(g)+O2(g)===2NO(g)　ΔH2=+180.0 kJ·mol-1 反应3:2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g)　ΔH3 反应4:2H2(g)+2NO(g)===N2(g)+2H2O(g)　ΔH4 回答下列问题:计算ΔH3=　　 　　kJ·mol-1。  解析:根据盖斯定律可知,反应3=2×反应1-反应2,得2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g),则ΔH3=2ΔH1-ΔH2=2× (-283.0 kJ·mol-1)-180.0 kJ·mol-1=-746.0 kJ·mol-1。 -746.0 3. (2024·徐州模拟)丙烷的价格低廉且产量大,而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值,因此丙烷脱氢制丙烯具有重要的价值。回答下列问题: (1)已知下列反应的热化学方程式: 直接脱氢 反应①:CH3CH2CH3(g) ===CH2==CHCH3(g)+H2(g)　 ΔH1=+123.8 kJ·mol-1 反应②:2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g)　ΔH2=-483.6 kJ·mol-1 计算O2氧化丙烷脱氢反应③:CH3CH2CH3(g)+O2(g) ===CH2==CHCH3(g)+H2O(g)的ΔH3=　　　kJ·mol-1。  解析:根据盖斯定律可知:反应③=反应①+×反应②,则ΔH3=ΔH1+ΔH2= 123.8-×483.6 kJ·mol-1=-118 kJ·mol-1。 -118 (2)已知下列键能数据,结合反应①数据,计算C==C的键能是　　　　　　______kJ·mol-1。  化学键 C—C C—H H—H 键能/(kJ·mol-1) 347.7 413.4 436.0 614.7 解析:反应①CH3CH2CH3(g) ===CH2==CHCH3(g)+H2(g)　ΔH1=+123.8 kJ·mol-1,设C==C的键能是x kJ·mol-1,根据ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,可得ΔH1=[2×347.7+8×413.4-(x+347.7+6×413.4+436.0)]kJ·mol-1=+123.8 kJ·mol-1,解得x=614.7 kJ·mol-1。 专题质量评价 (选择题每小题3分,本检测满分60分) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.甲醇是一种重要的化工原料,广泛应用于化工生产,也可以直接用作燃料。已知: CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(g) ΔH1=-443.64 kJ·mol-1 2CO(g)+O2(g) ===2CO2(g)　ΔH2=-566.0 kJ·mol-1 下列说法或热化学方程式正确的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A.CO的燃烧热为-566.0 kJ·mol-1 B.2 mol CO和1 mol O2的总能量比2 mol CO2的总能量低 C.完全燃烧20 g甲醇,生成二氧化碳和水蒸气时放出的热量为908.3 kJ D.2CH3OH(l)+3O2(g) ===2CO2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 453.28 kJ·mol-1 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析:1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热,则CO的燃烧热为283 kJ·mol-1,故A错误;放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量,所以2 mol CO(g)和1 mol O2(g)的总能量比2 mol CO2(g)的总能量高,故B错误;把已知两个热化学方程式按顺序编号①②,根据盖斯定律可知,由①+②×得CH3OH(l)+O2(g) === CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-726.64 kJ·mol-1,则完全燃烧20 g甲醇,即0.625 mol,则放出的热量为0.625 mol×726.64 kJ·mol-1=454.15 kJ,故C错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 2.(2024·北京市朝阳区二模)土壤中的微生物可将大气中的H2S经两步反应氧化成S,两步反应的能量变化如图。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 下列说法不正确的是 (　　) A.O的非金属性大于S,推知热稳定性:H2O>H2S B.两步反应中化学键断裂吸收的总能量均小于化学键形成释放的总能量 C.H2S(g)+2O2(g) ===S(aq)+2H+(aq)　ΔH=-364.01 kJ·mol-1 D.结合S(s)的燃烧热,可求算2H2S(g)+3O2(g) ===2SO2(g)+2H2O(g)的ΔH √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析:非金属性越强的元素,其简单气态氢化物稳定性越强,O的非金属性大于S,推知热稳定性:H2O>H2S,A正确;由图可知两步反应均为放热反应,所以反应物化学键断裂吸收的总能量小于生成物化学键形成放出的总能量,B正确;根据盖斯定律两步反应式相加H2S(g)+2O2(g) === S(aq)+2H+(aq)　ΔH=-806.39 kJ·mol-1,C错误;结合S(s)的燃烧热可得到代表S(s)的燃烧热的热化学方程式,再结合第一步热化学方程式,由盖斯定律,可求算2H2S(g)+3O2(g) ===2SO2(g)+2H2O(g)的ΔH,D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 3.(2024·上海市七宝中学月考)已知:在25 ℃、101 kPa下,由最稳定的单质生成1 mol物质的反应焓变,叫做该物质的标准摩尔生成焓,规定稳定单质的标准摩尔生成焓为0,下表为几种常见物质的标准摩尔生成焓的数值。 物质 CO(g) H2O(g) CH4(g) CO2(g) 标准摩尔生成焓 /(kJ·mol-1) -283 -242 -75 -394 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=　　　　kJ·mol-1(　　)  A.165 B.-165 C.77 D.-77 解析:由已知信息可得,反应①H2(g)+O2(g)===H2O(g)　ΔH1=-242 kJ·mol-1;反应②C(s)+2H2(g) ===CH4(g)　ΔH2=-75 kJ·mol-1;反应③C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH3=-394 kJ·mol-1;根据盖斯定律可知,由2×①+②-③可得CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),故ΔH=2×(-242 kJ·mol-1)+(-75 kJ·mol-1)-(-394 kJ·mol-1)=-165 kJ·mol-1,故B正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 4.(6分)(2024·海南华侨中学三模)甲烷水蒸气催化重整(SMR)是传统制取富氢混合气的重要方法。回答下列问题: 已知1 000 K时,下列反应的平衡常数和反应热: ①CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH1　K1=10.2 ②2CO(g) C(s)+CO2(g)　ΔH2　K2=0.6 ③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH3　K3=1.4 ④CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH4(SMR)　K4 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 则1 000 K时,ΔH4=　 　　　(用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示),K4=　　　。  解析:④是由方程式①+③×2-②得到,因此ΔH4=ΔH1+2ΔH3-ΔH2;K4===33.32。 ΔH1+2ΔH3-ΔH2 33.32 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 5.(8分)(2024·无锡模拟)在Ru/Al2O3催化剂表面用H2选择性还原SO2,可实现SO2气体的资源化利用。涉及的反应为 反应Ⅰ:SO2(g)+3H2(g) H2S(g)+2H2O(g)　ΔH1=-207.4 kJ·mol-1 反应Ⅱ:2H2S(g)+SO2(g) 3S(l)+2H2O(g)　ΔH2=-143.1 kJ·mol-1 反应Ⅲ:2H2(g)+SO2(g) S(l)+2H2O(g)　ΔH3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 ΔH3=　　　kJ·mol-1(保留整数),反应Ⅲ在　　　(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。  解析:由盖斯定律知,=Ⅲ,则ΔH3=≈-186 kJ·mol-1;反应Ⅲ中,ΔH3<0、ΔS<0,要使ΔG<0,故低温下自发进行。 -186 低温 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 6.(4分)(2024·华中师大一附中模拟)利用煤化工的副产物甲醇(CH3OH)制丙烯(C3H6)可缓解对石油的依赖。298 K,100 kPa下主反应为3CH3OH(l) CH3CH==CH2(g)+3H2O(l)　ΔH 在298 K,100 kPa下,由元素最稳定的单质生成1 mol物质时的热效应叫做标准生成焓ΔfHm。几种物质的标准生成焓ΔfHm数据如下:   CH3OH(l) H2O(l) CH3CH CH2(g) ΔfHm/(kJ·mol-1) -201.9 -241.8 20.4 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 则主反应的ΔH=　　　 kJ·mol-1。  解析:根据题意可知,ΔH=ΔfHm(生成物)-ΔfHm(反应物)=3×(-241.8 kJ·mol-1)+20.4 kJ·mol-1-(-201.9 kJ·mol-1)×3=-99.3 kJ·mol-1。 -99.3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 3 7.(4分)新能源是未来能源发展的方向,积极发展氢能是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。 工业上常利用CO2合成二甲醚,其工艺流程如下: 请写出CO2直接加氢合成CH3OCH3(g)的热化学方程式: 。 2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-123.1 kJ·mol-1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 3 解析:由焓变示意图可以得到以下热化学方程式: ①2CO2(g)+6H2(g)===2CH3OH(g)+2H2O(g)　ΔH1=-99.2 kJ·mol-1; ②2CH3OH(g)+2H2O(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH2=-23.9 kJ·mol-1 根据盖斯定律:①+②得2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2=-123.1 kJ·mol-1。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 8.(9分)(2024·重庆市西南大学附属中学模拟)“液态阳光”即“清洁甲醇”,是指生产过程中碳排放极低或为零时制得的甲醇。 Ⅰ.利用太阳能光解水制备的H2与CO2反应,即可制备清洁燃料甲醇,以助力“碳中和”。 CO2加氢制备甲醇的体系中发生以下化学反应: ①CO2合成甲醇反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1 ②逆水煤气变换反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　 ΔH2=+41.17 kJ·mol-1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 ③CO合成甲醇反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　 ΔH3=-90.18 kJ·mol-1 (1)科学家研究表明,使用Cu/ZnO/Al2O3催化剂可以显著提高合成甲醇的效率。基态Cu核外电子的运动状态有　　种,Zn元素位于元素周期表　　区。  解析:Cu原子核外有29个电子,核外每个电子运动状态均不同,则核外电子的运动状态有29种;基态Zn原子核外有30个电子,位于第四周期第ⅡB族,在元素周期表ds区。 29 ds 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 (2)由CO2与H2合成甲醇的反应热ΔH1=　　 　　　　。  解析:反应②+反应③得反应①,则由盖斯定律得ΔH1=ΔH2+ΔH3=(+41.17 kJ·mol-1)+(-90.18 kJ·mol-1)=-49.01 kJ·mol-1。 -49.01 kJ·mol-1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 9.(4分)(2024·南京第一中学质检)我国提出2060年前实现碳中和,为有效降低大气中CO2的含量,以CO2为原料制备甲烷、戊烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应: Ⅰ.主反应:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-156.9 kJ·mol-1 Ⅱ.副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.1 kJ·mol-1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 已知:Ⅲ.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)　ΔH3=-395.6 kJ·mol-1 Ⅳ.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)　ΔH4=　　 　　　。  解析:根据盖斯定律反应Ⅲ乘以2减去反应Ⅰ得到Ⅳ,则ΔH4=-395.6 kJ·mol-1×2-(-156.9 kJ·mol-1)=-634.3 kJ·mol-1。 -634.3 kJ·mol-1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 10.(8分)环己烯( )是一种重要的化学试剂,主要用于有机合成和油类萃取。利用环己烷脱氢制备环己烯的反应原理如下。 直接脱氢:C6H12(g) C6H10(g)+H2(g)　ΔH1 氧化脱氢:C6H12(g)+CO2(g) C6H10(g)+CO(g)+H2O(g)　ΔH2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 回答下列问题: 已知几种化学键的键能数据如下表所示。 化学键 H—H C—H C—C C==C 键能/(kJ·mol-1) 436 413 348 615 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 则ΔH1=　　　kJ·mol-1;从热力学角度分析,第一个反应能自发进行的条件是　 　(填“低温”或“高温”)。  解析:ΔH1=[348×6+413×12-(615+348×5+413×10+436)]kJ·mol-1 =+123 kJ·mol-1;ΔH>0,ΔS>0,ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时反应自发进行,即该反应在高温下可自发进行。 +123 高温 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 11.(4分)甲烷化反应即为氢气和碳氧化物反应生成甲烷,有利于实现碳循环利用。 已知涉及的反应如下: 反应Ⅰ:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.2 kJ·mol-1 反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2 反应Ⅲ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH3=-165 kJ·mol-1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 积碳反应(CO的歧化反应和CH4的裂解反应是催化剂积碳的主要成因):2CO(g) CO2(g)+C(s)(反应Ⅳ);CH4(g) C(s)+2H2(g)(反应Ⅴ)。 ΔH2=　　　kJ·mol-1。  解析:根据盖斯定律可知,反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ,ΔH2=ΔH1-ΔH3=(-206.2 kJ·mol-1)-(-165 kJ·mol-1)=-41.2 kJ·mol-1。 -41.2 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 12.(4分)(2024·辽宁省协作校三模)利用介孔限域催化温室气体CO2加氢制甲醇,再通过甲醇制备燃料和化工原料等,是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一,反应如下: ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4 kJ·mol-1 ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2 稳定单质的焓(H)为0,有关物质的焓如表所示 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 物质 CO2(g) CO(g) H2O(g) 焓/(kJ·mol-1) -394 -111 -242 +41 ΔH2=　　kJ·mol-1。  解析:焓变为生成物与反应物焓值差,根据题干信息,稳定单质的焓(H)为0,结合各物质焓可知,ΔH2=[(-111)+(-242)]kJ·mol-1-(-394) kJ·mol-1=+41 kJ·mol-1。 本课结束 $$