内容正文:
第一章
化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
第1课时 盖斯定律
课标要点
1.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。
2.了解盖斯定律对反应热测定的重要意义,增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。
学习重难点
重点:盖斯定律的定义和理解。
难点:盖斯定律的应用。
知识点 盖斯定律
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
(1)在一定条件下,化学反应的反应热只与反应体系的始态、终态有关,而与反应的途径无关。
(2)反应热总值一定,如图表示始态到终态的反应热。
则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
3.意义
有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。如:C(s)+O2(g)===CO(g)反应的ΔH无法直接测得,但下列两个反应的ΔH可以直接测得:
C(s)+O2 (g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2 (g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
上述三个反应具有如下关系:
则在此温度下C(s)+O2 (g)===CO(g)反应的ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1。
教材延伸
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)有些反应的生成物不纯(有副反应发生)。
随学随练
1.下列说法均与盖斯定律有关,正确的个数为( )
①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
②盖斯定律的重要意义在于可将某些不易直接测定的反应热计算出来
③盖斯定律是能量守恒定律的具体体现
④能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【解析】①一个化学反应不管是一步完成的,还是多步完成,其热效应总是相同的,反应热只与反应体系的始态和终态有关,故①正确;②利用盖斯定律定律可以从已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应,故②正确;③反应物和生成物能量一定,变化过程中的能量变化是依据能量守恒的体现,盖斯定律是能量守恒定律的具体体现,故③正确;④物质发生化学反应的焓变=生成物总焓-反应物总焓计算反应吸热和放热,故④正确;故选D。
2.下列关于盖斯定律描述不正确的是
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.盖斯定律遵守能量守恒定律
C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难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
【解析】A.化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,故A项错误;B.盖斯定律也遵守能量守恒定律,故B项正确;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,故C项正确;D.利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热,故D项正确。故选A。
3.下列关于盖斯定律的说法不正确的是
A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
B.根据盖斯定律,几个热化学方程式中ΔH直接相加即可得目标反应的反应热
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关
【答案】B
【解析】一个反应,在定压或定容条件下,不论是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的,总反应方程式的焓变等于各部分分步反应按一定系数比加和的焓变,据此分析。A.根据盖斯定律可知,不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5,选项A正确;B.应用盖斯定律求反应热时可能涉及几个热化学方程式的四则运算,而不是几个热化学方程式中ΔH直接相加即可得目标反应的反应热,选项B不正确;C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到,选项C正确;D.反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关,选项D正确。故选B。
知识点 盖斯定律的应用(重点)
1.应用盖斯定律的计算方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物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。
如图所示:
则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
(2)加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
举例说明:
根据如下两个反应,选用上述两种方法,计算出C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
①“虚拟路径”法
反应C(s)+O2(g)====CO2(g)的途径可设计如下:
则ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1。
②加合法
分析:找唯一:C、CO分别在Ⅰ、Ⅱ中出现一次
同侧加:C是Ⅰ中反应物,为同侧,则“+Ⅰ”
异侧减:CO是Ⅱ中反应物,为异侧,则“-Ⅱ”
调计量数:化学计量数相同,不用调整,则Ⅰ-Ⅱ即为运算式。所以ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1。
2.应用能量守恒定律对盖斯定律进行论证
假设反应体系的始态为S,终态为L,它们之间的变化用两段弧线(可以包含着任意数目的中间步骤)连接,如图所示:
由图可知,反应体系先从S变化到L,体系放出能量(△H<0),再由L变回到S,体系吸收能量(△H>0)。经过一个循环,体系仍处于S态,所有的反应物都和反应前一样。如果△H1+△H2≠0,那么在物质丝毫未损的情况下体系能量发生了改变,违背了能量守恒定律。因此△H1+△H2=0,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应进行的途径无关。
随学随练
1.发射“嫦娥一号”月球探测卫星的长征三号甲运载火箭的第三子级使用的燃料是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)===O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4=44.0 kJ·mol-1
则反应H2(l)+O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( )
A.237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1 C.-118.73 kJ·mol-1 D.-237.46 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】根据盖斯定律,将反应①-②-③×+④可得目标反应的热化学方程式,其反应热ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3×+ΔH4=-237.46 kJ·mol-1。
2.已知反应:H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH1 N2(g)+O2(g)===NO2(g) ΔH2
N2(g)+H2(g)===NH3(g) ΔH3 则反应2NH3(g)+O2(g)===2NO2(g)+3H2O(g)的ΔH为( )
A.2ΔH1+2ΔH2-2ΔH3 B.ΔH1+ΔH2-ΔH3 C.3ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D.3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3
【答案】D
【解析】由题意把已知反应依次编号为①、②、③,根据盖斯定律将方程式①×3+②×2-③×2得2NH3(g)+O2(g)===2NO2(g)+3H2O(g) ΔH=3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3。
3.已知下列热化学方程式:
(1)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJ·mol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJ·mol-1
(3)Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH=19 kJ·mol-1
写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式:________________。
【答案】FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1
【解析】本题主要考查了盖斯定律的应用。根据题目中所给的有关热化学方程式进行分析:从方程式(3)与方程式(1)可以看到我们需要的有关物质。但方程式(3)必须通过方程式(2)才能和方程式(1)结合在一起。将方程式(3)×2+方程式(2)得:2Fe3O4(s)+2CO(g)+3Fe2O3(s)+CO(g)===6FeO(s)+2CO2(g)+2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=19 kJ·mol-1×2+(-47 kJ·mol-1),整理得:(4)Fe2O3(s)+CO(g)===2FeO(s)+CO2(g) ΔH=-3 kJ·mol-1。将(1)-(4)得:2CO(g)===2Fe(s)+2CO2(g)-2FeO(s) ΔH=-25 kJ·mol-1-(-3 kJ·mol-1),整理得:FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1。
拓展 盖斯定律的理解
1.从反应途径角度:反应热只与始态、终态有关,与途径无关。
2.从能量角度:不管反应历程如何,一个反应的反应热只取决于反应物与生成物的总能量的差值。
活学活用
1.下列关于盖斯定律的说法错误的是
A.盖斯定律遵守能量守恒定律
B.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热都相同
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关,还与反应的途径有关
【答案】D
【详解】A.盖斯定律遵守能量守恒定律,A正确;B.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关,因此不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热都相同,B正确;C.有的反应进行得很慢,有的反应有副反应,其反应热测定有困难,可以用盖斯定律间接计算出来,C正确;D.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关,D错误;故选D。
2.已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关,例如图(Ⅰ)所示:△H1=△H2+△H3,根据上述原理和图(Ⅱ)所示,判断各对应的反应热关系中不正确的是( )
A.A→F △H=﹣△H6 B.A→D △H=△H1+△H2+△H3
C.△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0 D.△H1+△H6=△H2+△H3+△H4+△H6
【答案】D
【解析】一个化学反应的热效应,仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关,而与中间步骤无关,根据盖斯定律以及热化学方程式的含义分析判断。A项,根据热化学方程式的含义,互为可逆的两个化学反应其焓变是互为相反数的关系,A→F △H=-△H6,故A正确;B项,根据盖斯定律:A→D的△H=△H1+△H2+△H3,故B正确;C项,对于具体的物质而言,物质的能量是固定的,即H是一定的,但是焓变为0,即△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0,故C正确;D项,根据盖斯定律:△H1+△H6=﹣(△H2+△H3+△H4+△H5),故D错误;故选D。
拓展 盖斯定律应用
1.定目标和已知。根据题目条件确定已知方程式和目标方程式,注意配平和标注状态(物质的三态变化伴随有热量变化),注意△H的符号、数值和单位,并且标注各个已知方程式的序号。
2.找缺失物质。找出已知方程式中存在而目标方程式中没有出现的物质,并做好标记。
3.变形约缺失。通过将已知方程式加减乘除约去缺失物质,注意方程式同乘以或者同除以(整数或分数)时,△H也要同乘以或者同除以n。
活学活用
1.已知298 K、101 kPa时:
2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH1
Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2 C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
【答案】A
【解析】应用盖斯定律,将第一个热化学方程式与第二个热化学方程式的2倍相加,即得2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH1+2ΔH2,故ΔH3=ΔH1+2ΔH2,A项正确。
2.发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)===O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ·mol-1
则反应H2(l)+O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( )
A.+237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1 C.-118.73 kJ·mol-1 D.-237.46 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】根据盖斯定律,将反应①-②-③×+④可得目标反应化学方程式,其反应热ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3×+ΔH4=-237.46 kJ·mol-1。
3.已知下列数据
Fe(s)O2(g)=FeO(s);ΔH1=-272kJ/mol
2Al(s)O2(g)=Al2O3(s);ΔH2=-1675kJ/mol
则2Al(s)+3FeO(s)=Al2O3(s)+3Fe(s)的ΔH3的是
A.+859kJ/mol B.-859kJ/mol C.-1403kJ/mol D.+1403kJ/mol
【答案】B
【详解】①Fe(s)O2(g)═FeO(s)ΔH1=-272.0kJ•mol-1;②2Al(s)O2(g)═Al2O3(s)ΔH2=-1675kJ•mol-1;依据盖斯定律计算②-①×3得到:3FeO(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+3Fe(s)ΔH3=-859kJ/mol;故选B。
题型 根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法
▌例1 (2026·浙江强基联盟高三联考)蒸汽转化是以烃类与水蒸气反应制备氢气、一氧化碳和二氧化碳的工艺,其中水碳比是目前研究的关键。水碳比是指原料气中H2O和CH4的物质的量之比,一般用表示,即。CH4用水蒸气重整制氢的总反应为CH4(g)+2H2O(g)CO(g)+4H2(g) ΔH,该总反应可分为以下两个过程:
反应I.水蒸气重整:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1>0
反应II.水煤气变换:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2<0
(1)已知:CH4燃烧热为-890.31kJ·mol−1,H2燃烧热为-285.8kJ·mol−1,H2O(l)+H2O(g) ΔH3=+44.0kJ·mol−1,CH4(g)+2H2O(g)CO(g)+4H2(g) ΔH=_______kJ·mol−1(结果保留一位小数)。
【答案】(1)+164.9
【解析】(1)由题给信息可知以下反应的热化学方程式:
①
②
③
由盖斯定律可知总反应等于①-4×②-③,总反应的反应热;
解题贴士
1.计算步骤
2.计算方法
▌对点练1-1 水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4 (s)+H2O(g)3Fe2O3 (s)+H2(g) ΔH2
ΔH2=_______ kJ·mol-1。
【答案】(1)6
【解析】(1)设方程式①H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
③2Fe3O4 (s)+H2O(g)3Fe2O3 (s)+H2(g) ΔH2
根据盖斯定律可知,③=①-②,则ΔH2=ΔH-ΔH1=(-41.2 kJ·mol-1)-( -47.2 kJ·mol-1)= 6 kJ·mol-1。
▌对点练1-2 已知下列热化学方程式:
(1)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJ·mol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJ·mol-1
(3)Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH=19 kJ·mol-1
写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式:________________。
【答案】FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1
【解析】本题主要考查了盖斯定律的应用。根据题目中所给的有关热化学方程式进行分析:从方程式(3)与方程式(1)可以看到我们需要的有关物质。但方程式(3)必须通过方程式(2)才能和方程式(1)结合在一起。将方程式(3)×2+方程式(2)得:2Fe3O4(s)+2CO(g)+3Fe2O3(s)+CO(g)===6FeO(s)+2CO2(g)+2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=19 kJ·mol-1×2+(-47 kJ·mol-1),整理得:(4)Fe2O3(s)+CO(g)===2FeO(s)+CO2(g) ΔH=-3 kJ·mol-1。将(1)-(4)得:2CO(g)===2Fe(s)+2CO2(g)-2FeO(s) ΔH=-25 kJ·mol-1-(-3 kJ·mol-1),整理得:FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1。
题型 盖斯定律运用于反应热比较
▌例2 .Li/Li2O体系的能量循环图如图所示。下列说法正确的是( )
A.△H3<0 B.△H3+△H4+△H5=△H6
C.△H6>△H5 D.△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0
【答案】C
【解析】A.由O2的气态分子变为气态原子,需要断裂分子中的化学键,要吸收能量,△H3>0,故A错误;B.根据盖斯定律可知,物质含有的能量只与物质的始态与终态有关,与反应途径无关,由物质转化关系图可得△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6,故B错误;C.根据物质转化关系图可得△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6,因△H1>0、△H2>0、△H3>0、△H4>0,则△H6>△H5,故C正确;D.根据盖斯定律和转化关系图可知△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6,则△H1+△H2+△H3+△H4+△H5-△H6=0,故D错误;故选C。
解题贴士
定目标:明确需要比较或计算的反应热对应的“始态-终态”。
找已知:列出所有已知热化学方程式,标注ΔH及物质状态。
搭路径:通过逆向、计量数调整、加减叠加,将已知反应转化为目标反应。
算ΔH:按相同逻辑叠加已知反应的ΔH,得到目标反应热。
比大小:结合ΔH正负、数值、物质状态、计量数,完成反应热比较。
▌对点练2-1 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.一定条件下,气态原子生成1 mol H-X键放出a kJ能量,则该条件下ΔH2=a kJ·molˉ1
C.相同条件下,HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大
D.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的小
【答案】B
【解析】A项,已知HF气体溶于水放热,则HF由溶液变为气体需要吸热,则其HF的ΔH1>0,A错误; B项,一定条件下,气态原子生成1mol H-X键放出a kJ能量,则该条件下1mol HX(g)分解为1mol H(g)、1mol X(g)吸收热量a kJ,ΔH2=a kJ·molˉ1,B正确;C项,相同条件下,ΔH3+ΔH4为气态氢原子变为溶液中氢离子的焓变,与HCl还是HI无关,C错误;D项,氯原子半径小于溴原子,H-Cl的键能更大,则相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的大,D错误;故选B。
▌对点练2-2 由金属单质和氯气反应得到CaCl2和BaCl2的能量关系如图所示(M=Ca、Ba)。下列说法不正确的是( )
A.∆H1+∆H3<0 B.∆H4>∆H5
C.∆H2(Ba)<∆H2(Ca) D.∆H1+∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6=∆H
【答案】A
【解析】A项,∆H2和∆H3分别代表M元素的第一电离能和第二电离能,均大于0,所以∆H1+∆H3>0,A错误;B项,Cl2 (g)断键形成两个气态氯原子,该过程吸热,所以∆H4>0,气态氯原子得到一个电子可以形成稳定的8电子结构,该过程放热,所以∆H5<0,因此∆H4>∆H5,B正确;C项,同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,所以第一电离能:Ba<Ca,即∆H2(Ba)<∆H2(Ca) ,C正确;D项,由盖斯定律可知:∆H1+∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6=∆H,D正确。故选A。
基础通关
1.已知热化学方程式:
①C(金刚石,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1;
②C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2;
③C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH3=+1.9 kJ·mol-1。
下列说法正确的是( )
A.石墨转化为金刚石的反应是吸热反应 B.金刚石比石墨稳定
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2 D.ΔH1>ΔH2
【答案】A
【解析】由ΔH3=+1.9 kJ·mol-1>0可得出结论,反应③为吸热反应,石墨具有的能量低于金刚石,石墨比金刚石稳定,故A项正确,B项错误;由盖斯定律可得ΔH3=ΔH2-ΔH1,因ΔH3>0,所以ΔH2>ΔH1,故C、D两项均错误。
2.已知:①Zn(s)+O2(g)===ZnO(s) ΔH1=-348.3 kJ·mol-1
②2Ag(s)+O2(g)===Ag2O(s) ΔH2=-31.0 kJ·mol-1
则Zn(s)+Ag2O(s)===ZnO(s)+2Ag(s)的ΔH等于( )
A.-317.3 kJ·mol-1 B.-379.3 kJ·mol-1 C.-332.8 kJ·mol-1 D.317.3 kJ·mol-1
【答案】A
【解析】由反应①、②可知,所求反应可通过①-②得到物质间的转化关系:Zn(s)+Ag2O(s)===ZnO(s)+2Ag(s)则该反应的ΔH=ΔH1-ΔH2=-348.3 kJ·mol-1-(-31.0 kJ·mol-1)=-317.3 kJ·mol-1。
3.已知:Fe2O3(s)+C(s)===CO2(g)+2Fe(s) ΔH1=234.1 kJ·mol-1 ①
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1 ②
则2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH3是( )
A.-824.4 kJ·mol-1 B.-627.6 kJ·mol-1 C.-744.7 kJ·mol-1 D.-169.4 kJ·mol-1
【答案】A
【解析】由盖斯定律可知:×②-①得2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s),所以ΔH=×(-393.5 kJ·mol-1)-234.1 kJ·mol-1=-824.35 kJ·mol-1≈-824.4 kJ·mol-1。
4.在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
H2S(g)+O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)===S2(g)+2H2O(g) ΔH2
H2S(g)+O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g)===S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为( )
A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
【答案】A
【解析】根据盖斯定律找出各反应的反应热之间的关系。将前三个热化学方程式分别标为①、②、③,根据盖斯定律,由×①+×②-2×③可得:2S(g)===S2(g) ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。
5.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】A项,在过程中ΔH1与ΔH2的大小无法判断,A错误;B项,因|ΔH3|=|ΔH1|+|ΔH2|,B正确;C项,因为甲→丙和丙→甲是两个相反的过程,所以ΔH1+ΔH2+ΔH3=0,C正确;D项,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,ΔH=ΔH1+ΔH2<0,D正确;故选A。
6.已知强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1。现有下列反应:
NH3·H2O(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l) ΔH1
H2SO4(浓)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH2
HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH3
上述反应均在溶液中进行,则下列ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是( )
A.ΔH2>ΔH3>ΔH1 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2 C.ΔH1=ΔH2=ΔH3 D.ΔH2=ΔH3>ΔH1
【答案】B
【解析】由于CH3OOH为弱电解质,与NaOH反应过程中CH3OOH继续电离要吸收一部分热量,故最终生成1 mol H2O时放出热量小于57.3 kJ,浓硫酸遇水放出大量热量,故浓硫酸与NaOH反应生成1 mol H2O时放出热量大于57.3 kJ,HNO3与NaOH反应生成1 mol H2O时放出热量等于57.3 kJ,由于中和反应为放热反应,故放热越多,反应热数值越小,故ΔH1>ΔH3>ΔH2,故选B。
7.氯原子对O3的分解有催化作用:O3(g)+Cl(g)=ClO(g)+O2(g) ΔH1,ClO(g)+O(g)=Cl(g)+O2(g) ΔH2。大气臭氧层的分解反应是O3(g)+O(g)=2O2(g) ΔH,该反应的能量变化如图所示,下列叙述中正确的是( )
A.反应O3(g)+O(g)=2O2(g)的ΔH=E1-E3 B.反应O3(g)+O(g)=2O2(g)的ΔH=E2-E3
C.O3(g)+O(g)=2O2(g)是吸热反应 D.ΔH=ΔH1+ΔH2
【答案】D
【解析】O3(g)与O(g)的总能量高于生成物O2(g)的能量,该反应为放热反应,ΔH<0,ΔH=E3-E2,故A、B、C三项均错误;根据盖斯定律可得ΔH=ΔH1+ΔH2,D项正确。
8.在298K、100kPa时,有下列反应:O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)∆H1;Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g)∆H2;2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)∆H3,则∆H3与∆H1和∆H2间的关系正确的是( )
A.∆H3=∆H1+∆H2 B.∆H3=∆H1+2∆H2
C.∆H3=2∆H2-∆H1 D.∆H3=∆H1-∆H2
【答案】C
【解析】①O2(g)+2H2(g)═2H2O(g)△H1;②Cl2(g)+H2(g)═2HCl(g)△H2;③2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)△H3;则反应③=﹣①+2×②,由盖斯定律可知,△H3=﹣△H1+2△H2,故选C。
9.已知反应:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1,②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH2,③N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH3,则反应4NH3(g)+7O2(g)= 4NO2(g)+6H2O(g)的ΔH为( )
A.2△H1+2△H2-2△H3 B.△H1+△H2-△H3
C.3△H1+2△H2-2△H3 D.3△H1+2△H2+2△H3
【答案】C
【解析】已知反应:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1,②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH2,③N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH3,根据盖斯定律,将,整理可得4NH3(g)+7O2(g)= 4NO2(g)+6H2O(g)得ΔH =3△H1+2△H2-2△H3,故选C。
10.化学反应:C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1<0
CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2<0
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH3<0;
下列说法中不正确的是(相同条件下)( )
A.56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
B.12 g C所具有的能量一定大于28 g CO所具有的能量
C.ΔH1+ΔH2=ΔH3
D.将两份质量相等的碳燃烧,生成CO2的反应比生成CO的反应放出的热量多
【答案】B
【解析】A项由CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2<0得2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=2ΔH2<0,为放热反应,说明56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量,A正确;B项由C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1<0,不能判断C与CO能量的相对大小,B错;C项由盖斯定律知ΔH3=ΔH1+ΔH2,C正确;D项质量相等的碳完全燃烧时比不完全燃烧时放出的热量多,D正确。
11.依据下列含硫物质转化的热化学方程式,得出的相关结论正确的是( )
①S(g)+O2(g)= SO2(g) ΔH1
②S(s)+O2(g)= SO2(g) ΔH2
③2H2S(g)+O2(g)=2 S(s)+2H2O(l) ΔH3
④2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH4
⑤2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) ΔH5
A.ΔH1>ΔH2 B.ΔH3<ΔH4 C.ΔH4=ΔH2+ΔH3 D.2ΔH5=3ΔH3-ΔH4
【答案】D
【解析】A项,气态S的能量比固体S的大,所以气态S燃烧时放出的热量多,放热反应的ΔH为负数,绝对值大的ΔH反而小,故A错误;B项,反应③是H2S的不完全燃烧,反应④是H2S的完全燃烧,完全燃烧放出的热量多,放热反应的ΔH为负数,绝对值大的ΔH反而小,所以ΔH3>ΔH4,故B错误;C项,根据盖斯定律,②×2+③得2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH4=2ΔH2+ΔH3,故C错误;D项,根据盖斯定律[③×3-④]得2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) ,故D正确;故选D。
12.已知NaHCO3溶液与盐酸反应生成CO2吸热,N2CO3溶液与盐酸反应生成CO2 放热。关于下列ΔH的判断正确的是( )
CO32-(aq)+H+(aq)HCO3-(aq) ΔH1
HCO3-(aq)+H+(aq)H2CO3(aq) ΔH2
H2CO3(aq)H2O(l)+CO2(g) ΔH3
OH-(aq)+H+(aq) H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0 ΔH2>0 B.ΔH1+ΔH2>0 C.ΔH1+ΔH2+ΔH3>0 D.ΔH2<ΔH4
【答案】B
【解析】由题意可知,碳酸氢钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳的反应为吸热反应,△H'>0,碳酸钠溶液与盐酸反应生成二氧化碳的反应为放热反应,△H''<0,将已知反应依次编号为①②③④,由盖斯定律可知,②+③可得HCO3-(aq)+H+(aq) H2O(l)+CO2(g) △H'=△H2+△H3>0,①+②+③可得CO32-(aq)+2H+(aq)H2O(l)+CO2(g)△H''=△H1+△H2+△H3<0,②—④可得碳酸氢根离子的水解反应HCO3-(aq)+ H2O(l) H2CO3(aq)+OH-(aq),盐类水解反应为吸热反应,则△H'''=△H2—△H4>0。A项,由分析可知,△H2+△H3>0,△H1+△H2+△H3<0,则△H1<0;碳酸的分解反应为吸热反应,△H3>0,由△H2+△H3>0可知,△H2可能大于0,也可能小于0,故A错误;B项,由分析可知,△H2+△H3>0,故B正确;C项,由分析可知,△H1+△H2+△H3<0,故C错误;D项,由分析可知,△H2—△H4>0,则△H2>△H4,故D错误;故选B。
13.生成水的能量关系如图所示:下列说法不正确的是( )
A.△H2>0
B.若2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H4,则△H4<△H1
C.一定条件下,气态原子生成1 mol H-O放出a kJ热量,则该条件下△H3=-4akJ/mol
D.△H1+△H2+△H3=0
【答案】D
【解析】A项,△H2所示过程为氢分子和氧分子化学键断裂的过程,该过程吸热,故△H2>0,A正确;B项,由于气态水到液态水的过程为放热过程,则2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H4<△H1,B正确;C项,△H3所示过程共形成4mol H-O键,则气态原子生成1 mol H-O放出a kJ热量,该条件下△H3=-4akJ/mol,C正确;D项,根据盖斯定律,△H1=△H2+△H3,故D错误;故选D。
14.在一定温度压强下,依据图示关系,下列说法不正确的是( )
A.C(石墨)+ CO2(g) =2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
B.1mol C(石墨)和1mol C(金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g) ,前者放热多
C.ΔH5=ΔH1-ΔH3
D.化学反应的△H,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
【答案】B
【解析】A项,由题干信息可知,反应I:C(石墨)+(g)=CO(g) ΔH1 反应II:CO(g)+(g)=CO2(g) ΔH2,则反应I-反应II得C(石墨)+ CO2(g) =2CO(g),根据盖斯定律可知ΔH=ΔH1-ΔH2,A正确;B项,由题干信息可知,C(石墨)= C(金刚石) ΔH5<0,即1molC(石墨)具有的总能量低于1molC(金刚石),则1mol C(石墨)和1mol C(金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g),后者放热多,B错误;C项,由题干信息可知,反应I:C(石墨)+(g)=CO(g) ΔH1,反应III:C(金刚石)+(g)=CO(g) 则反应I-反应III得C(石墨)= C(金刚石),根据盖斯定律可知,ΔH5=ΔH1-ΔH3,C正确;D项,根据盖斯定律可知,化学反应的△H,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,D正确;故选B。
15.依据图示关系,下列说法不正确的是
A.H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(l)ΔH>-265.8kJ·mol-1
B.1molH2S(g)和1molS(s)分别在足量O2中燃烧,全部转化为SO2(g)和H2O(l),前者放热多
C.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+H2O(l)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
【答案】C
【解析】A.根据图示,H2S(g)+O2(g)=S(s)+H2O(l) ΔH=-265.8kJ·mol-1,硫固体转化为硫蒸气需要吸热,因此H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(l)ΔH>-265.8kJ·mol-1,故A正确;B.根据图示,1molH2S(g)和1molS(s)分别在足量O2中燃烧,全部转化为SO2(g)和H2O(l),放出的热量分别为562.7kJ、296.9kJ,前者放热多,故B正确;C.由盖斯定律可知,2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+H2O(l)ΔH=2ΔH1-ΔH2,故C错误;D.反应途径不改变反应物、生成物的总能量,则化学反应的△H,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,故D正确;故选C。
素养提升
16.“世上无难事,九天可揽月”,我国的航空航天事业取得了举世嘱目的成就。碳酰肼类化合物[Mn(L)3]( ClO4)2是种优良的含能材料,可作为火箭推进剂的组分,其相关反应的能量变化如图所示,已知△H2= —299kJ/mol,则△H1 (kJ/mol )为( )
A.-1563 B.-1389 C.-1344 D.-1160
【答案】A
【解析】由盖斯定律可知,△H1=2△H 2+△H 3—△H 4=2×(—299kJ/mol)+(—1018kJ/mol)—(+87kJ/mol)= —1563kJ/mol,故选A。
17.已知室温下,将 CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,将 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高。 则下列能量转化关系的判断不正确的是( )
A.△H1>0 B.△H2>△H3 C.△H3>△H1 D.△H2=△H1+△H3
【答案】C
【解析】A项,将 CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,说明是吸热反应,△H1>0,△H2>0,A正确;B项,由CuSO4·5H2O(s)= CuSO4(s) +·5H2O(l),知△H2>△H3,B正确;C项,将 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高说明是放热反应,△H3<0因为△H1>0故△H3>△H1 是错的;C错误;根据上述关系和盖斯定律知△H2=△H1+△H3,D正确。
18.爱动脑筋的重庆一中化学组张郭根老师幻想着,假如存在A-F六种物质在一定条件下能按如图所示能量循环图进行相互转换,则下列说法中错误的是( )
A.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0 B.ΔH7=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH5=ΔH7-ΔH4-ΔH6 D.│ΔH1+ΔH2+ΔH3│=│ΔH4+ΔH5+ΔH6│
【答案】B
【解析】盖斯定律指出:化学反应的焓变只与各反应物的始态和各生成物的终态有关,而与具体的反应途径无关;反应的方向改变,焓变符号改变,因此根据题中图象得知,,ΔH7=ΔH4+ΔH5+ΔH6;A. 根据上述分析得知,根据题中图象得知,,ΔH7=ΔH4+ΔH5+ΔH6,故ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,A正确;B. 根据上述分析得知,根据题中图象得知,,B错误;C.根据题中图象得知,ΔH7=ΔH4+ΔH5+ΔH6,则ΔH5=ΔH7-ΔH4-ΔH6,C正确;D. 因此根据题中图象得知,,ΔH7=ΔH4+ΔH5+ΔH6,则│ΔH1+ΔH2+ΔH3│=│ΔH4+ΔH5+ΔH6│,D正确;故选B。
19.如图所示2mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系。下列说法不正确的是
A.∆H6+∆H7=∆H8 B.NaCl(g)变成NaCl(l)属于物理变化
C.∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6+∆H7=∆H1 D.∆H2<0
【答案】D
【解析】A.根据图示,可写出2Na+(g)+2Cl-(g)=2NaCl(g) ∆H6、2NaCl(g)=2NaCl(s) ∆H7、2Na+(g)+2Cl-(g)=2NaCl(s) ∆H8,根据盖斯定律可知∆H6+∆H7=∆H8,A项正确;B.NaCl(g)变成NaCl(s)只是物质状态的变化,没有新物质生成,属于物理变化,B项正确;C.结合图示,根据盖斯定律,∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6+∆H7=∆H1,C项正确;D.2Na(s)→2Na(g)需要吸收能量,即∆H2>0,D项错误;故选D。
迁移创新
20.已知在25℃、1.01×105Pa下,1 mol氮气和1 mol氧气生成2 mol一氧化氮的能量变化如下图所示,已知N2(g)+O2(g)=2 NO(g) △H=+180 kJ/mol,下列有关说法正确的是( )
A.NO(g)分解为N2(g)和O2(g)时吸收热量
B.乙→丙的过程中若生成液态一氧化氮,释放的能量将小于1264 kJ
C.O2(g)=2O(g) △H=+498 kJ/mol
D.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为:乙>甲>丙
【答案】C
【解析】A项,由热化学方程式N2(g)+O2(g)=2 NO(g) △H=+180 kJ/mol可知:N2与O2反应产生NO是放热反应,NO(g)分解为N2(g)和O2(g)是该反应的逆反应,因此该反应是放热反应,A错误;B项,物质由气态变为液态会放出热量,由乙生成丙放出热量1264 kJ,则2 mol气态NO变为2 mol液态NO又会放出一部分热量,因此乙→丙的过程中若生成液态一氧化氮,释放的能量将大于1264 kJ,B错误;C项,反应热等于断裂反应物的化学键吸收的热量与形成生成物的化学键释放的能量差,则946 kJ/mol+a kJ/mol-1264 kJ/mol=+180 kJ/mol,解得a=498,故O2(g)=2O(g) △H=+498 kJ/mol,C正确;D项,反应N2(g)+O2(g)=2 NO(g) △H=+180 kJ/mol是吸热反应,说明物质的能量:丙>甲;由乙变为丙放出热量1264 kJ,说明乙的能量比丙高,故三种物质的能量高低顺序:乙>丙>甲,D错误;故选C。
21.物质、与的能量存在如图所示的相互关系。已知:人为规定H2(g)的能量为0kJ/mol。下列有关说法错误的是( )
A.物质是图示三种物质中最稳定的
B.过程①属于吸热反应
C.由图可推知,发生消去反应①或②时,环戊烷断键吸收的能量高于环戊烯断键吸收的能量
D.物质变化过程中所放出或吸收的热量的多少与路径无关
【答案】C
【解析】A项,物质的能量越低越稳定,由图可知,能量最低,所以最稳定,A项正确;B项,过程①,生成物能量高于反应物,所以属于吸热反应,B项正确;C项,过程①对应环戊烯消去反应,生成一个碳碳双键和氢气,吸收的能量为101kJ/mol,过程②对应环戊烷消去反应生成一个碳碳双键和氢气,吸收的能量为110 kJ/mol,当物质的量相同时,环戊烷吸收的能量高,但题干并没有明确环戊烷和环戊烯的物质的量,所以C项错误;D项,物质变化过程中所放出或吸收的热量的多少与路径无关,只与反应物的状态和反应时的温度压强有关,所以D项正确;故选C。
22.烟气中主要污染物SO2、NOx,为消除排放、保护环境,实现绿色可持续发展。处理方法一:烟气经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1
NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H2
SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3
(1)反应3NO(g)+ O3(g)= 3NO2(g)的△H=___________(用△H1 、△H2表示)。
(2)N2和O2在一定条件下反应生成NO2的热化学方程式为:N2(g)+O2(g) =NO2(g) ΔH=+34 kJ•mol-1.该反应为___________(“放热”或“吸热”)反应
(3)化学反应中的能量变化源自于化学反应中化学键变化时产生的能量变化。下表为一些化学键的键能:
化学键
键能(kJ·mol-1)
化学键
键能(kJ·mol-1)
N≡N
942
H-O
460
N-H
391
O=O
499
H-H
437
①写出N2和H2反应合成氨的热化学方程式:___________
②已知:1mol H2O(g)转化为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ的热量。计算1g H2完全燃烧时放出的热量___________。H2O(g)的稳定性___________(“大于”“小于”)H2O(l)。
(4)写出NH3(g)在O2(g)中完全燃烧生成NO2(g)和H2O(g)的热化学方程式:___________
【答案】(1)△H1+2△H2 (2)吸热 N
(3) ①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-93kJ•mol-1 ②138.75kJ 小于
(4)4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g) ΔH=-1079 kJ•mol-1
【解析】(1)①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)△H1;②NO(g)+O2(g)=NO2(g)△H2;③SO2(g)+O3(g) SO3(g)+O2(g)△H3;根据盖斯定律,①+②×2,可得反应3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)的△H=△H1+2△H2;
(2)△H<0为放热反应,△H>0为吸热反应;N2(g)+O2(g) =NO2(g)ΔH=+34kJ•mol-1,该反应为吸热反应;
(3)①N2和H2反应合成氨的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),△H=942+3×437-2×3×391=-93kJ•mol-1;所以N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=-93kJ•mol-1;②H2(g)+ O2=H2O(g)△H=437+×499-(2×460)=-233.5kJ•mol-1;1molH2O(g)转化为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ的热量;即H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ•mol-1;所以H2(g)+O2=H2O(l), △H=-233.5-44=-277.5 kJ•mol-1;1g H2(物质的量为0.5mol),完全燃烧时,生成液态水时放出的热量为×277.5=138.75kJ;根据H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ•mol-1反应可知,水由气态变为液态,放出热量,水蒸气的能量较高,所以H2O(g)的稳定性小于H2O(l);
(4)N2(g)+O2(g) =NO2(g)ΔH=+34 kJ•mol-1,△H =×942+499-E(NO2)=34,E(NO2)=936 kJ•mol-1;NH3(g)在O2(g)中完全燃烧生成NO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(g) ΔH=4×391×3+7×499-(4×936)-6×2×460=-1079kJ•mol-1。
23.等含硫物质均是重要的化学原料。回答下列问题:
(1)已知 ; , (填“>”“=”或“<”)。
(2)已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为,表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为的 。
(3)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。
根据系统(Ⅰ)每消耗吸收热量为 kJ;根据系统(Ⅱ)可知的 。
(4)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: 。
已知:碳的燃烧热;
;
;
则x为 (用含a、b、c的代数式表示)。
(5)实验室用与在一定条件下进行下列反应: ,当放出314.624kJ热量时,的转化率为 。
(6)如图是硫酸生产过程中钒催化剂参与反应的能量变化,与反应生成和的热化学方程式为 。
【答案】(1)>
(2)-57.3
(3) 286 -20
(4)
(5)80%
(6)
【解析】(1)气态S具有的能量比固态S具有的能量高,放出的热量更多,放热的焓变为负值,故>;
(2)稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为,稀硫酸与稀NaOH溶液反应本质上也是氢离子与氢氧根反应生成水,故表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为 ;
(3)根据系统(I)分解水和盖斯定律可知,反应①+②+③得,H2O(l)=O2(g)+H2(g),每消耗18g H2O(l)吸收热量为;根据系统(II)和盖斯定律,可知反应②+③+④得, ,反应,的;
(4)由碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1,得①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1,将另外两个热化学方程式依次编号为②S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1,③2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1,目标反应可由①×3+②-③得到,所以ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,则x=3a+b-c;
(5)热化学方程式 表示通常条件下2molSO2(g)与1molO2(g)反应生成2molSO3(g)放出热量196.64kJ;放出314.624kJ热量,参加反应的二氧化硫的物质的量为=3.2mol,所以二氧化硫的转化率为×100%=80%;
(6)由图象可知:①,②,根据盖斯定律:②-2×①即可得目标方程式:。
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第一章
化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
第1课时 盖斯定律
课标要点
1.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。
2.了解盖斯定律对反应热测定的重要意义,增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。
学习重难点
重点:盖斯定律的定义和理解。
难点:盖斯定律的应用。
知识点 盖斯定律
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______的。
2.特点
(1)在一定条件下,化学反应的反应热只与反应体系的始态、终态有关,而与反应的______无关。
(2)反应热总值一定,如图表示始态到终态的反应热。
则ΔH=____________=__________________。
3.意义
有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。如:C(s)+O2(g)===CO(g)反应的ΔH无法直接测得,但下列两个反应的ΔH可以直接测得:
C(s)+O2 (g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2 (g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
上述三个反应具有如下关系:
则在此温度下C(s)+O2 (g)===CO(g)反应的ΔH=ΔH1-ΔH2=______ kJ·mol-1。
教材延伸
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)有些反应的生成物不纯(有副反应发生)。
随学随练
1.下列说法均与盖斯定律有关,正确的个数为( )
①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
②盖斯定律的重要意义在于可将某些不易直接测定的反应热计算出来
③盖斯定律是能量守恒定律的具体体现
④能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的
A.1 B.2 C.3 D.4
2.下列关于盖斯定律描述不正确的是
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.盖斯定律遵守能量守恒定律
C.利用盖斯定律可间接计算通过实验难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
3.下列关于盖斯定律的说法不正确的是
A.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,则ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
B.根据盖斯定律,几个热化学方程式中ΔH直接相加即可得目标反应的反应热
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应的途径无关
知识点 盖斯定律的应用(重点)
1.应用盖斯定律的计算方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物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。
如图所示:
则有ΔH=__________________。
(2)加合法
加合法就是运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
举例说明:
根据如下两个反应,选用上述两种方法,计算出C(s)+O2(g)===CO(g)的反应热ΔH。
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
①“虚拟路径”法
反应C(s)+O2(g)====CO2(g)的途径可设计如下:
则ΔH=____________=____________ kJ·mol-1。
②加合法
分析:找唯一:C、CO分别在Ⅰ、Ⅱ中出现一次
同侧加:C是Ⅰ中反应物,为同侧,则“+Ⅰ”
异侧减:CO是Ⅱ中反应物,为异侧,则“-Ⅱ”
调计量数:化学计量数相同,不用调整,则Ⅰ-Ⅱ即为运算式。所以ΔH=___________=_______ kJ·mol-1。
2.应用能量守恒定律对盖斯定律进行论证
假设反应体系的始态为S,终态为L,它们之间的变化用两段弧线(可以包含着任意数目的中间步骤)连接,如图所示:
由图可知,反应体系先从S变化到L,体系放出能量(△H<0),再由L变回到S,体系吸收能量(△H>0)。经过一个循环,体系仍处于S态,所有的反应物都和反应前一样。如果△H1+△H2≠0,那么在物质丝毫未损的情况下体系能量发生了改变,违背了能量守恒定律。因此△H1+△H2=0,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应进行的途径无关。
随学随练
1.发射“嫦娥一号”月球探测卫星的长征三号甲运载火箭的第三子级使用的燃料是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)===O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4=44.0 kJ·mol-1
则反应H2(l)+O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( )
A.237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1 C.-118.73 kJ·mol-1 D.-237.46 kJ·mol-1
2.已知反应:H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH1 N2(g)+O2(g)===NO2(g) ΔH2
N2(g)+H2(g)===NH3(g) ΔH3 则反应2NH3(g)+O2(g)===2NO2(g)+3H2O(g)的ΔH为( )
A.2ΔH1+2ΔH2-2ΔH3 B.ΔH1+ΔH2-ΔH3 C.3ΔH1+2ΔH2+2ΔH3 D.3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3
3.已知下列热化学方程式:
(1)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJ·mol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJ·mol-1
(3)Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH=19 kJ·mol-1
写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式:________________。
拓展 盖斯定律的理解
1.从反应途径角度:反应热只与始态、终态有关,与途径无关。
2.从能量角度:不管反应历程如何,一个反应的反应热只取决于反应物与生成物的总能量的差值。
活学活用
1.下列关于盖斯定律的说法错误的是
A.盖斯定律遵守能量守恒定律
B.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热都相同
C.有些反应的反应热不能直接测得,可通过盖斯定律间接计算得到
D.化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关,还与反应的途径有关
2.已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关,例如图(Ⅰ)所示:△H1=△H2+△H3,根据上述原理和图(Ⅱ)所示,判断各对应的反应热关系中不正确的是( )
A.A→F △H=﹣△H6 B.A→D △H=△H1+△H2+△H3
C.△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0 D.△H1+△H6=△H2+△H3+△H4+△H6
拓展 盖斯定律应用
1.定目标和已知。根据题目条件确定已知方程式和目标方程式,注意配平和标注状态(物质的三态变化伴随有热量变化),注意△H的符号、数值和单位,并且标注各个已知方程式的序号。
2.找缺失物质。找出已知方程式中存在而目标方程式中没有出现的物质,并做好标记。
3.变形约缺失。通过将已知方程式加减乘除约去缺失物质,注意方程式同乘以或者同除以(整数或分数)时,△H也要同乘以或者同除以n。
活学活用
1.已知298 K、101 kPa时:
2H2O(g)===O2(g)+2H2(g) ΔH1
Cl2(g)+H2(g)===2HCl(g) ΔH2
2Cl2(g)+2H2O(g)===4HCl(g)+O2(g) ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2 B.ΔH3=ΔH1+ΔH2 C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2 D.ΔH3=ΔH1-ΔH2
2.发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧,已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②H2(g)===H2(l) ΔH2=-0.92 kJ·mol-1
③O2(g)===O2(l) ΔH3=-6.84 kJ·mol-1
④H2O(l)===H2O(g) ΔH4=+44.0 kJ·mol-1
则反应H2(l)+O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为( )
A.+237.46 kJ·mol-1 B.-474.92 kJ·mol-1 C.-118.73 kJ·mol-1 D.-237.46 kJ·mol-1
3.已知下列数据
Fe(s)O2(g)=FeO(s);ΔH1=-272kJ/mol
2Al(s)O2(g)=Al2O3(s);ΔH2=-1675kJ/mol
则2Al(s)+3FeO(s)=Al2O3(s)+3Fe(s)的ΔH3的是
A.+859kJ/mol B.-859kJ/mol C.-1403kJ/mol D.+1403kJ/mol
题型 根据盖斯定律计算ΔH的步骤和方法
▌例1 (2026·浙江强基联盟高三联考)蒸汽转化是以烃类与水蒸气反应制备氢气、一氧化碳和二氧化碳的工艺,其中水碳比是目前研究的关键。水碳比是指原料气中H2O和CH4的物质的量之比,一般用表示,即。CH4用水蒸气重整制氢的总反应为CH4(g)+2H2O(g)CO(g)+4H2(g) ΔH,该总反应可分为以下两个过程:
反应I.水蒸气重整:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1>0
反应II.水煤气变换:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2<0
(1)已知:CH4燃烧热为-890.31kJ·mol−1,H2燃烧热为-285.8kJ·mol−1,H2O(l)+H2O(g) ΔH3=+44.0kJ·mol−1,CH4(g)+2H2O(g)CO(g)+4H2(g) ΔH=_______kJ·mol−1(结果保留一位小数)。
解题贴士
1.计算步骤
2.计算方法
▌对点练1-1 水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4 (s)+H2O(g)3Fe2O3 (s)+H2(g) ΔH2
ΔH2=_______ kJ·mol-1。
▌对点练1-2 已知下列热化学方程式:
(1)Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25 kJ·mol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47 kJ·mol-1
(3)Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g) ΔH=19 kJ·mol-1
写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式:________________。
题型 盖斯定律运用于反应热比较
▌例2 .Li/Li2O体系的能量循环图如图所示。下列说法正确的是( )
解题贴士
定目标:明确需要比较或计算的反应热对应的“始态-终态”。
找已知:列出所有已知热化学方程式,标注ΔH及物质状态。
搭路径:通过逆向、计量数调整、加减叠加,将已知反应转化为目标反应。
算ΔH:按相同逻辑叠加已知反应的ΔH,得到目标反应热。
比大小:结合ΔH正负、数值、物质状态、计量数,完成反应热比较。
▌对点练2-1 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.一定条件下,气态原子生成1 mol H-X键放出a kJ能量,则该条件下ΔH2=a kJ·molˉ1
C.相同条件下,HCl的(ΔH3+ΔH4)比HI的大
D.相同条件下,HCl的ΔH2比HBr的小
▌对点练2-2 由金属单质和氯气反应得到CaCl2和BaCl2的能量关系如图所示(M=Ca、Ba)。下列说法不正确的是( )
A.∆H1+∆H3<0 B.∆H4>∆H5
C.∆H2(Ba)<∆H2(Ca) D.∆H1+∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6=∆H
基础通关
1.已知热化学方程式:
①C(金刚石,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1;
②C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2;
③C(石墨,s)=C(金刚石,s) ΔH3=+1.9 kJ·mol-1。
下列说法正确的是( )
A.石墨转化为金刚石的反应是吸热反应 B.金刚石比石墨稳定
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2 D.ΔH1>ΔH2
2.已知:①Zn(s)+O2(g)===ZnO(s) ΔH1=-348.3 kJ·mol-1
②2Ag(s)+O2(g)===Ag2O(s) ΔH2=-31.0 kJ·mol-1
则Zn(s)+Ag2O(s)===ZnO(s)+2Ag(s)的ΔH等于( )
A.-317.3 kJ·mol-1 B.-379.3 kJ·mol-1 C.-332.8 kJ·mol-1 D.317.3 kJ·mol-1
3.已知:Fe2O3(s)+C(s)===CO2(g)+2Fe(s) ΔH1=234.1 kJ·mol-1 ①
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJ·mol-1 ②
则2Fe(s)+O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH3是( )
A.-824.4 kJ·mol-1 B.-627.6 kJ·mol-1 C.-744.7 kJ·mol-1 D.-169.4 kJ·mol-1
4.在1 200 ℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
H2S(g)+O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1
2H2S(g)+SO2(g)===S2(g)+2H2O(g) ΔH2
H2S(g)+O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH3
2S(g)===S2(g) ΔH4
则ΔH4的正确表达式为( )
A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)
C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)
5.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
6.已知强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示为H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1。现有下列反应:
NH3·H2O(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l) ΔH1
H2SO4(浓)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH2
HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH3
上述反应均在溶液中进行,则下列ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是( )
A.ΔH2>ΔH3>ΔH1 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2 C.ΔH1=ΔH2=ΔH3 D.ΔH2=ΔH3>ΔH1
7.氯原子对O3的分解有催化作用:O3(g)+Cl(g)=ClO(g)+O2(g) ΔH1,ClO(g)+O(g)=Cl(g)+O2(g) ΔH2。大气臭氧层的分解反应是O3(g)+O(g)=2O2(g) ΔH,该反应的能量变化如图所示,下列叙述中正确的是( )
A.反应O3(g)+O(g)=2O2(g)的ΔH=E1-E3 B.反应O3(g)+O(g)=2O2(g)的ΔH=E2-E3
C.O3(g)+O(g)=2O2(g)是吸热反应 D.ΔH=ΔH1+ΔH2
8.在298K、100kPa时,有下列反应:O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)∆H1;Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g)∆H2;2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)∆H3,则∆H3与∆H1和∆H2间的关系正确的是( )
A.∆H3=∆H1+∆H2 B.∆H3=∆H1+2∆H2
C.∆H3=2∆H2-∆H1 D.∆H3=∆H1-∆H2
9.已知反应:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1,②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH2,③N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH3,则反应4NH3(g)+7O2(g)= 4NO2(g)+6H2O(g)的ΔH为( )
A.2△H1+2△H2-2△H3 B.△H1+△H2-△H3
C.3△H1+2△H2-2△H3 D.3△H1+2△H2+2△H3
10.化学反应:C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH1<0
CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2<0
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH3<0;
下列说法中不正确的是(相同条件下)( )
A.56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
B.12 g C所具有的能量一定大于28 g CO所具有的能量
C.ΔH1+ΔH2=ΔH3
D.将两份质量相等的碳燃烧,生成CO2的反应比生成CO的反应放出的热量多
11.依据下列含硫物质转化的热化学方程式,得出的相关结论正确的是( )
①S(g)+O2(g)= SO2(g) ΔH1
②S(s)+O2(g)= SO2(g) ΔH2
③2H2S(g)+O2(g)=2 S(s)+2H2O(l) ΔH3
④2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH4
⑤2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) ΔH5
A.ΔH1>ΔH2 B.ΔH3<ΔH4 C.ΔH4=ΔH2+ΔH3 D.2ΔH5=3ΔH3-ΔH4
12.已知NaHCO3溶液与盐酸反应生成CO2吸热,N2CO3溶液与盐酸反应生成CO2 放热。关于下列ΔH的判断正确的是( )
CO32-(aq)+H+(aq)HCO3-(aq) ΔH1
HCO3-(aq)+H+(aq)H2CO3(aq) ΔH2
H2CO3(aq)H2O(l)+CO2(g) ΔH3
OH-(aq)+H+(aq) H2O(l) ΔH4
A.ΔH1<0 ΔH2>0 B.ΔH1+ΔH2>0 C.ΔH1+ΔH2+ΔH3>0 D.ΔH2<ΔH4
13.生成水的能量关系如图所示:下列说法不正确的是( )
A.△H2>0
B.若2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H4,则△H4<△H1
C.一定条件下,气态原子生成1 mol H-O放出a kJ热量,则该条件下△H3=-4akJ/mol
D.△H1+△H2+△H3=0
14.在一定温度压强下,依据图示关系,下列说法不正确的是( )
A.C(石墨)+ CO2(g) =2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
B.1mol C(石墨)和1mol C(金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g) ,前者放热多
C.ΔH5=ΔH1-ΔH3
D.化学反应的△H,只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
15.依据图示关系,下列说法不正确的是
A.H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(l)ΔH>-265.8kJ·mol-1
B.1molH2S(g)和1molS(s)分别在足量O2中燃烧,全部转化为SO2(g)和H2O(l),前者放热多
C.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+H2O(l)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
素养提升
16.“世上无难事,九天可揽月”,我国的航空航天事业取得了举世嘱目的成就。碳酰肼类化合物[Mn(L)3]( ClO4)2是种优良的含能材料,可作为火箭推进剂的组分,其相关反应的能量变化如图所示,已知△H2= —299kJ/mol,则△H1 (kJ/mol )为( )
A.-1563 B.-1389 C.-1344 D.-1160
17.已知室温下,将 CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,将 CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高。 则下列能量转化关系的判断不正确的是( )
A.△H1>0 B.△H2>△H3 C.△H3>△H1 D.△H2=△H1+△H3
18.爱动脑筋的重庆一中化学组张郭根老师幻想着,假如存在A-F六种物质在一定条件下能按如图所示能量循环图进行相互转换,则下列说法中错误的是( )
A.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0 B.ΔH7=ΔH1+ΔH2+ΔH3
C.ΔH5=ΔH7-ΔH4-ΔH6 D.│ΔH1+ΔH2+ΔH3│=│ΔH4+ΔH5+ΔH6│
19.如图所示2mol金属钠和1mol氯气反应的能量关系。下列说法不正确的是
A.∆H6+∆H7=∆H8 B.NaCl(g)变成NaCl(l)属于物理变化
C.∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6+∆H7=∆H1 D.∆H2<0
迁移创新
20.已知在25℃、1.01×105Pa下,1 mol氮气和1 mol氧气生成2 mol一氧化氮的能量变化如下图所示,已知N2(g)+O2(g)=2 NO(g) △H=+180 kJ/mol,下列有关说法正确的是( )
A.NO(g)分解为N2(g)和O2(g)时吸收热量
B.乙→丙的过程中若生成液态一氧化氮,释放的能量将小于1264 kJ
C.O2(g)=2O(g) △H=+498 kJ/mol
D.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为:乙>甲>丙
21.物质、与的能量存在如图所示的相互关系。已知:人为规定H2(g)的能量为0kJ/mol。下列有关说法错误的是( )
A.物质是图示三种物质中最稳定的
B.过程①属于吸热反应
C.由图可推知,发生消去反应①或②时,环戊烷断键吸收的能量高于环戊烯断键吸收的能量
D.物质变化过程中所放出或吸收的热量的多少与路径无关
22.烟气中主要污染物SO2、NOx,为消除排放、保护环境,实现绿色可持续发展。处理方法一:烟气经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1
NO(g)+O2(g)=NO2(g) △H2
SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3
(1)反应3NO(g)+ O3(g)= 3NO2(g)的△H=___________(用△H1 、△H2表示)。
(2)N2和O2在一定条件下反应生成NO2的热化学方程式为:N2(g)+O2(g) =NO2(g) ΔH=+34 kJ•mol-1.该反应为___________(“放热”或“吸热”)反应
(3)化学反应中的能量变化源自于化学反应中化学键变化时产生的能量变化。下表为一些化学键的键能:
化学键
键能(kJ·mol-1)
化学键
键能(kJ·mol-1)
N≡N
942
H-O
460
N-H
391
O=O
499
H-H
437
①写出N2和H2反应合成氨的热化学方程式:___________
②已知:1mol H2O(g)转化为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ的热量。计算1g H2完全燃烧时放出的热量___________。H2O(g)的稳定性___________(“大于”“小于”)H2O(l)。
(4)写出NH3(g)在O2(g)中完全燃烧生成NO2(g)和H2O(g)的热化学方程式:___________
23.等含硫物质均是重要的化学原料。回答下列问题:
(1)已知 ; , (填“>”“=”或“<”)。
(2)已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和热为,表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为的 。
(3)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。
根据系统(Ⅰ)每消耗吸收热量为 kJ;根据系统(Ⅱ)可知的 。
(4)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: 。
已知:碳的燃烧热;
;
;
则x为 (用含a、b、c的代数式表示)。
(5)实验室用与在一定条件下进行下列反应: ,当放出314.624kJ热量时,的转化率为 。
(6)如图是硫酸生产过程中钒催化剂参与反应的能量变化,与反应生成和的热化学方程式为 。
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