内容正文:
第三节 盖斯定律 反应热的计算
盖斯定律:化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关;不管一个反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。
反应物A变为生成物D,可以有两个途径:
①由A直接变成D,反应热为ΔH;
②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
例 不能通过实验直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH,但可测出CH4燃烧反应的ΔH1,根据盖斯定律求ΔH4。
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJ·mol-1
②C(石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH3=-285.8 kJ·mol-1
④C(石墨)+2H2(g)===CH4(g) ΔH4
-74.8 kJ·mol-1
[解析]利用盖斯定律时,可以通过已知反应经过简单的代数运算得到所求反应,以此来算得所求反应的热效应。因为反应式①、②、③和④之间有以下关系:②+③×2-①=④。所以ΔH4=ΔH2+2ΔH3-ΔH1=-393.5 kJ·mol-1+2×(-285.8 kJ·mol-1)-(-890.3 kJ·mol-1)=-74.8 kJ·mol-1。
1.已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是-285.8 kJ· mol-1、-1 411.0 kJ·mol-1和-1 366.8 kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH为( A )
A.-44.2 kJ·mol-1 B.+44.2 kJ·mol-1
C.-330 kJ·mol-1 D.+330 kJ·mol-1
2.已知下列反应的热化学方程式:
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH2
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH3
则反应4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为( A )
A.12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1
B.2ΔH1-5ΔH2-12ΔH3
C.12ΔH3-5ΔH2-2ΔH1
D.ΔH1-5ΔH2-12ΔH3
3.在同温同压下,下列各组热化学方程式中Q2>Q1的是( B )
A.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-Q1
H2(g)+Cl2(g)===HCl(g) ΔH=-Q2
B.C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-Q1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-Q2
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-Q1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-Q2
D.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-Q1
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-Q2
4.(2020北京卷)依据图示关系,下列说法不正确的是( C )
A.石墨燃烧是放热反应
B.1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,前者放热多
C.C(石墨)+CO2(g)===2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
D.化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
5.已知氟化氢气体中有平衡关系:
①2H3F3(g)3H2F2(g) ΔH1=+a kJ·mol-1
②H2F2(g)2HF(g) ΔH2=+b kJ·mol-1
已知a、b均大于0,则可推测反应H3F3(g)===3HF(g)的ΔH为( D )
A.+(a+b) kJ·mol-1
B.+(a-b) kJ·mol-1
C.+(a+3b) kJ·mol-1
D.+(0.5a+1.5b) kJ·mol-1
6.以下为Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图:
下列说法正确的是( D )
A.ΔH5>0
B.ΔH1+ΔH2=0
C.ΔH3=ΔH4+ΔH2
D.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0
7.(2019海南卷)根据下图中的能量关系,可求得C—H的键能为( A )
A.414 kJ·mol-1 B.377 kJ·mol-1
C.235 kJ·mol-1 D.197 kJ·mol-1
8.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,下列说法不正确的是( C )
热化学硫碘循环,水分解制氢系统(Ⅰ)
①H2SO4(aq)===SO2(g)+H2O(l)+1/2O2(g) ΔH1=+327 kJ/mol
②SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)===2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH2=-151 kJ/mol
③2HI(aq)===I2(s)+H2(g)ΔH3=+110 kJ/mol
④H2S(g)+H2SO4(aq)===S(s)+SO2(g)+2H2O(l) ΔH4=+61 kJ/mol
热化学硫碘循环,硫化氢分解制氢气、硫黄系统(Ⅱ)
A.反应②为反应③提供了原料
B.反应②也是SO2资源利用的方法之一
C.制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅰ)
D.系统(Ⅰ)制氢的热化学方程式为H2O(l) === H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286 kJ/mol
9.肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同,200 ℃时在Cu表面分解的机理如图1所示。
已知200 ℃时,发生以下反应:
反应Ⅰ:3N2H4(g)===N2(g)+4NH3(g)
ΔH1=-32.9 kJ/mol
反应Ⅱ:N2H4(g)+H2(g)===2NH3(g)
ΔH2=-41.8 kJ/mol
图1
下列说法不正确的是( D )
A.图1所示过程①是放热反应,②是吸热反应
B.反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示
图2
C.断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量
D.200 ℃时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为:N2H4(g)===N2(g)+2H2(g) ΔH=-50.7 kJ/mol
10.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。则下列判断不正确的是 ( D )
A.ΔH2<ΔH3 B.ΔH1<ΔH3
C.ΔH2+ΔH3 =ΔH1 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3
11.在25 ℃、101 kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、870.3 kJ/mol,则CH3COOH(l)===C(s)+H2(g)+O2(g)的反应热为( A )
A.+244.15 kJ/mol B.+488.3 kJ/mol
C.-191 kJ/mol D.+191 kJ/mol
12.下列关于ΔH的判断正确的是( B )
CO(aq)+H+(aq)===HCO(aq) ΔH1
CO(aq)+H2O(l)HCO(aq)+OH-(aq) ΔH2
OH-(aq)+H+(aq)===H2O(l) ΔH3
OH-(aq)+CH3COOH(aq)===CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0,ΔH2<0
B.ΔH1<ΔH2
C.ΔH3<0,ΔH4>0
D.ΔH3>ΔH4
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