第一章 第二节 第1课时 盖斯定律（Word教参）-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修1学习笔记（人教版）

本高中化学讲义聚焦反应热计算核心知识点，以盖斯定律为核心，先阐述其内容、特点及意义，通过虚拟路径设计和实例分析（如C不完全燃烧、镁与氯气反应能量关系）构建理解模型，再系统讲解利用盖斯定律书写热化学方程式和计算反应热的方法，辅以练习题形成学习支架。 资料特色在于以科学思维为导向，通过真实情境实例（如NO破坏臭氧层、尿素合成）培养证据推理与模型建构能力，结合能量关系图等可视化工具辅助理解。课中助力教师高效授课，课后学生可通过典型例题巩固，弥补知识盲点，提升解决实际问题的能力。

第二节　反应热的计算 第1课时　盖斯定律 [核心素养发展目标]　1.知道化学反应的能量转化遵循能量守恒定律，理解盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。2.依据生活中的常识，构建盖斯定律模型，理解盖斯定律的本质，形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型。 一、盖斯定律的理解 1．内容 一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。 2．特点 盖斯定律遵循能量守恒定律，在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。 3．意义 应用盖斯定律，可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热： (1)有些反应进行得很慢； (2)有些反应不容易直接发生； (3)有些反应往往伴有副反应发生。 1．一定条件下，某反应始态和终态相同，反应的途径有如图所示(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)三种。 ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。 2．C不完全燃烧反应C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH无法直接测得，可利用C(s)和CO(g)的燃烧热分别为393.5 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1计算，写出分析过程。 分析　第一步：写出二者燃烧热的热化学方程式：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283.0_kJ·mol－1。 第二步：设计虚拟路径 反应C(s)＋O2(g)===CO2(g)的物质转化与能量变化表示如下： 则C(s)＋O2(g)===CO(g)的ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5_kJ·mol－1。 3．镁和氯气反应生成氯化镁的能量关系如图所示。 则ΔH6＝________(用ΔH1～ΔH5表示)。 答案　ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4－ΔH5 二、利用盖斯定律计算反应热的一般方法 类型一　利用盖斯定律书写热化学方程式 1．已知： ①Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol－1 ②2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g) ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol－1 由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为______________________________。 答案　Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1 解析　根据盖斯定律，由①－②可得Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式。 2．NO加速臭氧层被破坏，其反应过程如图所示。 反应O3(g)＋O(g)===2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1 反应1：O3(g)＋NO(g)===NO2(g)＋O2(g)　ΔH1＝－200.2 kJ·mol－1 反应2：热化学方程式为____________。 答案　NO2(g)＋O(g)===NO(g)＋O2(g)　ΔH2＝＋57.2 kJ·mol－1 解析　反应2为NO2和O生成NO和O2，根据盖斯定律可知ΔH2＝ΔH－ΔH1。 3．以NH3和CO2为原料合成化肥——尿素[CO(NH2)2]，两步反应的能量变化如图所示。 写出合成CO(NH2)2(s)的热化学方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　2NH3(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(NH2)2(s)　ΔH＝(E1＋E3－E2－E4)kJ·mol－1 解析　2NH3(g)＋CO2(g)===NH2COONH4(s)　ΔH1＝(E1－E2)kJ·mol－1，NH2COONH4(s)===CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH2＝(E3－E4)kJ·mol－1，两式相加得，2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝(E1＋E3－E2－E4)kJ·mol－1。 利用盖斯定律书写热化学方程式的关键是结合已知热化学方程式消去“中间产物”，得到目标热化学方程式，采用“目标加合法”可快速消去“中间产物”，反应热也随之相加减。 类型二　利用盖斯定律计算反应热 4．用水吸收NOx的相关热化学方程式如下： 2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)　ΔH＝－116.1 kJ·mol－1 3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)　ΔH＝＋75.9 kJ·mol－1 反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。 答案　－136.2 解析　比较目标方程式和已知方程式，显然HNO2(aq)是要消去的中间产物，且其分别在已知方程式的异侧，应用加法。给两个已知方程式由上至下编号为①、②，消去HNO2(aq)，再化简为目标方程式，算法如下： 目标方程式＝(①×3＋②)，则ΔH＝×(－116.1 kJ·mol－1×3＋75.9 kJ·mol－1)＝－136.2 kJ·mol－1。 5．CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为 反应 Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋246.5 kJ·mol－1 反应 Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1 反应 Ⅲ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH＝－172.5 kJ·mol－1 在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)===4CO(g)＋8H2(g)的ΔH＝________________。 答案　＋657.1 kJ·mol－1 解析　依据盖斯定律可知，Ⅰ×3－Ⅱ×2即得到反应：3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)===4CO(g)＋8H2(g)的ΔH＝[(＋246.5×3)－(＋41.2×2)]kJ·mol－1＝＋657.1 kJ·mol－1。 (选择题1～11题，每小题7分，共77分) 题组一　盖斯定律及其应用 1．下列关于盖斯定律的描述不正确的是(　　) A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关 B．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 C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难以测定的反应的反应热 D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热 答案　A 2.假设反应体系的始态为甲，中间态为乙，终态为丙，它们之间的变化如图所示，则下列说法不正确的是(　　) A．|ΔH1|＞|ΔH2| B．|ΔH1|＜|ΔH3| C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0 D．甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2 答案　A 解析　题述过程中甲为始态，乙为中间态，丙为终态，由盖斯定律可知，甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2，D项正确；在题述过程中ΔH1与ΔH2的相对大小无法判断，A项错误；由|ΔH3|＝|ΔH1|＋|ΔH2|知，|ΔH1|＜|ΔH3|，B项正确；从能量守恒的角度可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0，C项正确。 3．关于如图所示的转化关系(X代表卤素)，下列说法不正确的是(　　) A．2H(g)＋2X(g)===2HX(g)　ΔH3<0 B．生成HX的反应热与途径无关，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 C．途径Ⅰ生成HCl放出的热量比生成HBr放出的热量多，说明HBr比HCl稳定 D．化学键的断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因 答案　C 解析　形成化学键时释放能量，焓变小于0，则2H(g)＋2X(g)===2HX(g)　ΔH3<0，A项正确；反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，故ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，B项正确。 4．氢卤酸的能量关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．已知HF气体溶于水放热，则HF的ΔH1＞0 B．相同条件下，HCl的ΔH2比HBr的小 C．相同条件下，HCl的(ΔH3＋ΔH4)比HI的大 D．一定条件下，气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量，则该条件下ΔH2＝－a kJ·mol－1 答案　A 解析　由于HF气体溶于水放热，则HX(aq)―→HX(g)吸收热量，故ΔH1>0，A正确；由于HCl比HBr稳定，所以相同条件下HCl的ΔH2比HBr的大，B错误；ΔH3＋ΔH4代表H(g)―→H＋(aq)的焓变，与HX无关，C错误；一定条件下，气态原子生成1 mol H—X放出a kJ能量，则断开1 mol H—X形成气态原子吸收a kJ能量，即ΔH2＝＋a kJ·mol－1，D错误。 题组二　利用盖斯定律计算反应热的一般方法 5．氧化亚铜常用于制船底防污漆。用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应： 2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s) ΔH＝－314 kJ·mol－1 2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s) ΔH＝－292 kJ·mol－1 则Cu2O(s)===CuO(s)＋Cu(s)的ΔH等于(　　) A．－135 kJ·mol－1 B．＋11 kJ·mol－1 C．＋168 kJ·mol－1 D．－303 kJ·mol－1 答案　B 解析　将已知反应从上到下依次编号为①、②，根据盖斯定律：×(②－①)可得Cu2O(s)===CuO(s)＋Cu(s)　ΔH＝＋11 kJ·mol－1，B正确。 6．已知热化学方程式：H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋241.8 kJ·mol－1，H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1。当1 g水蒸气变为液态水时，其焓变为(　　) A．ΔH＝＋4.4 kJ·mol－1 B．ΔH＝－4.4 kJ·mol－1 C．ΔH＝－2.44 kJ·mol－1 D．ΔH＝＋2.44 kJ·mol－1 答案　C 解析　①H2O(g)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋241.8 kJ·mol－1，②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，根据盖斯定律，①＋②可得H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，由该热化学方程式可知，18 g水蒸气变为液态水时放出44 kJ的热量，则1 g水蒸气变为液态水时，放出的热量是×1 g≈2.44 kJ，即当1 g水蒸气变为液态水时，其焓变ΔH＝－2.44 kJ·mol－1，C正确。 7．在298 K、101 kPa时，有下列反应： ①O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　ΔH1 ②Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2 ③2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3 则ΔH3与ΔH1、ΔH2的关系正确的是(　　) A．ΔH3＝ΔH1＝ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 C．ΔH3＝2ΔH2－ΔH1 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 答案　C 解析　根据盖斯定律，由2×②－①可得③，则ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。 8．已知：断开1 mol H—H、O===O和O—H需要吸收的能量分别为436 kJ、496 kJ和462 kJ；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1；C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1。则a为(　　) A．－332 B．－118 C．＋130 D．＋350 答案　C 解析　①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1，由盖斯定律可知，①×2－②得2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH＝(2a＋220)kJ·mol－1，由ΔH＝断裂反应物中化学键所吸收的能量－形成生成物中化学键所释放的能量＝4×462 kJ·mol－1－496 kJ·mol－1－2×436 kJ·mol－1＝(2a＋220)kJ·mol－1，解得a＝＋130，C项正确。 9．以下反应可表示获得乙醇并将乙醇用作汽车燃料的过程： ①6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)＋6O2(g)　ΔH1 ②C6H12O6(s)===2C2H5OH(l)＋2CO2(g)　ΔH2 ③C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH3 下列有关说法正确的是(　　) A．6CO2(g)＋6H2O(g)===C6H12O6(s)＋6O2(g)　ΔH4，则ΔH4<ΔH1 B．2ΔH3＝－ΔH1＋ΔH2 C．植物的光合作用通过反应①将热能转化为化学能 D．在不同油耗汽车中发生反应③，ΔH3会不同 答案　A 解析　反应①可视为C6H12O6(s)燃烧的逆反应，为吸热反应，气态水的能量高于液态水，6CO2(g)＋6H2O(g)===C6H12O6(s)＋6O2(g)　ΔH4，则ΔH4<ΔH1，故A正确；根据盖斯定律，－①×－②×可得C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH3＝－ΔH1－ΔH2,2ΔH3＝－ΔH1－ΔH2，故B错误；植物的光合作用通过反应①将太阳能转化为化学能，故C错误；ΔH3指“每摩尔反应”的焓变，在不同油耗汽车中发生反应③，ΔH3是相同的，故D错误。 10．(2023·江苏镇江高二期中)把温度为20 ℃，浓度为1.0 mol·L－1的硫酸溶液和2.2 mol·L－1的碱液各50 mL混合，搅动，测得酸碱混合物的温度变化数据如表(溶液密度为1 g·mL－1，比热容为4.184 kJ·kg－1·℃－1)。 反应物 起始温度T1/℃ 终止温度T2/℃ H2SO4＋NaOH 20 33.6 H2SO4＋NH3·H2O 20 32.6 则NH(aq)＋OH－(aq)NH3·H2O(aq)的ΔH约为(　　) A．＋4.2 kJ·mol－1 B．＋2.1 kJ·mol－1 C．－2.1 kJ·mol－1 D．－4.2 kJ·mol－1 答案　D 解析　50 mL 1.0 mol·L－1的H2SO4溶液与50 mL 2.2 mol·L－1的NaOH溶液反应，NaOH过量。根据反应实质，结合题中信息可知，反应①2H＋(aq)＋2OH－(aq)===2H2O(l)的ΔH＝－kJ·mol－1≈－113.8 kJ·mol－1；同理，反应②2H＋(aq)＋2NH3·H2O(aq)===2NH(aq)＋2H2O(l)的ΔH＝－ kJ·mol－1≈－105.4 kJ·mol－1；根据盖斯定律可知，由×(②－①)可得NH3·H2O(aq)NH(aq)＋OH－(aq)　ΔH＝＋4.2 kJ·mol－1，则NH(aq)＋OH－(aq)NH3·H2O(aq)　ΔH＝－4.2 kJ·mol－1，D正确。 11．SO2的催化氧化反应是合成硫酸的重要步骤，如图是该反应中的能量变化示意图。已知：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(aq)　ΔH4＝－d kJ·mol－1，且a、b、c、d均为正值。下列说法错误的是(　　) A．SO2催化氧化反应的热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH3＝－c kJ·mol－1 B．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(s)的ΔH＜ΔH3 C．由S(g)和O(g)形成1 mol SO3(g)中所含化学键放出的能量为 kJ D．2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)===2H2SO4(aq) ΔH＝－(c＋d) kJ·mol－1 答案　D 解析　由于凝华放热，SO3(g)SO3(s)　ΔH＜0，则2SO2(g)＋O2(g)2SO3(s)的ΔH＜ΔH3，B正确；由盖斯定律可知S(g)＋3O(g)===SO3(g)　ΔH＝－ kJ·mol－1，则S(g)和O(g)形成1 mol SO3(g)中所含化学键放出的能量为 kJ，C正确；由盖斯定律可得2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)===2H2SO4(aq)　ΔH＝－(c＋2d) kJ·mol－1，D错误。 12．(7分)[2021·福建，13(1)(3)]化学链燃烧(CLC)是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术，与传统燃烧方式相比，避免了空气和燃料的直接接触，有利于高效捕集CO2。基于CuO/Cu2O载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。 空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为 ①2Cu2O(s)＋O2(g)4CuO(s)　ΔH1＝－227 kJ·mol－1 ②8CuO(s)＋CH4(g)4Cu2O(s)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－348 kJ·mol－1 (1)反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。 (3)氧的质量分数：载氧体 Ⅰ________(填“>”“＝”或“<”)载氧体 Ⅱ。 答案　(1)－802　(3)> 解析　(1)根据盖斯定律，①×2＋②得反应：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－227 kJ·mol－1×2＋(－348 kJ·mol－1)＝－802 kJ·mol－1。(3)由图可知：载氧体Ⅰ是把空气中的氧气转移到燃料反应器，再和甲烷发生反应释放出水和二氧化碳，得到载氧体 Ⅱ ，所以氧的质量分数：载氧体 Ⅰ>载氧体 Ⅱ。 13．(8分)已知：工业上制二甲醚(CH3OCH3)是在一定温度(230～280 ℃)、压强(2.0～10.0 MPa)和催化剂作用下进行的，反应器中发生了下列反应： CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.7 kJ·mol－1① 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－23.5 kJ·mol－1② CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.2 kJ·mol－1③ (1)反应器中的总反应可表示为3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，计算该反应的ΔH＝____________。 (2)已知：①Fe3O4(s)＋CO(g)3FeO(s)＋CO2(g)　ΔH1＝＋19.3 kJ·mol－1 ②3FeO(s)＋H2O(g)Fe3O4(s)＋H2(g)　ΔH2＝－57.2 kJ·mol－1 ③C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH3＝＋172.4 kJ·mol－1 碳与水制氢气总反应的热化学方程式是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)－246.1 kJ·mol－1 (2)C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋134.5 kJ·mol－1 解析　(1)根据盖斯定律，反应①×2＋②＋③可得3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，该反应的ΔH＝－90.7 kJ·mol－1×2＋(－23.5 kJ·mol－1)＋(－41.2 kJ·mol－1)＝－246.1 kJ·mol－1。(2)碳与水反应制氢气的化学方程式为C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)。根据盖斯定律，反应①＋②＋③可得该反应ΔH＝＋19.3 kJ·mol－1－57.2 kJ·mol－1＋172.4 kJ·mol－1＝＋134.5 kJ·mol－1。 14．(8分)按要求计算反应热 (1)[2022·广东，19(1)②]Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为__________(列式表示)。 答案　(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4) 解析　设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M的ΔH1＝E1－E2，M→N的ΔH2＝ΔH，N→Y的ΔH3＝E3－E4，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)。 (2)已知CO(g)和H2(g)的燃烧热(ΔH)分别为－283.0 kJ·mol－1、－285.8 kJ·mol－1。CO与H2合成甲醇的能量变化如图所示： 则用CO2和H2(g)制备甲醇和液态水的热化学方程式为________________________。 答案　CO2(g)＋3H2(g)=== CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝－93.8 kJ·mol－1 解析　根据CO(g)和H2(g)的燃烧热(ΔH)，可列热化学方程式：(Ⅰ)CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，(Ⅱ)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1；根据图像曲线变化可写出热化学方程式(Ⅲ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)　ΔH3＝－(510－419)kJ·mol－1＝－91 kJ·mol－1。根据盖斯定律，利用(Ⅱ)＋(Ⅲ)－(Ⅰ)，可得目标热化学方程式。 学科网（北京）股份有限公司 $