内容正文:
作业验收评价(三十九) 盖斯定律 反应热的计算
一、选择题
1.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(s,石墨)+CO2(g)==2CO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2
B.1 mol C(s,石墨)和1 mol C(s,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ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
2.分别向1 L 0.5 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中加入①浓硫酸;②稀硫酸;③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,下列关系正确的是 ( )
A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH2<ΔH3
C.ΔH1>ΔH2=ΔH3 D.ΔH1=ΔH2<ΔH3
3.(2026·武汉模拟)NO参与O3分解的反应机理与总反
应如下:
第一步:O3(g)+NO(g)==O2(g)+NO2(g) ΔH1
第二步:NO2(g)==NO(g)+O(g) ΔH2
第三步:O(g)+O3(g)==2O2(g) ΔH3
总反应:2O3(g)==3O2(g) ΔH4
反应过程中能量与反应历程的关系如图所示。
下列有关叙述不正确的是 ( )
A.NO在O3分解反应中作催化剂
B.ΔH1>0,ΔH2>0
C.ΔH2=ΔH3-ΔH1
D.ΔH3=ΔH4-ΔH2-ΔH1
4.根据碘与氢气反应的热化学方程式:
(ⅰ)I2(?)+H2(g)⇌2HI(g) ΔH1=-9.48 kJ·mol-1;
(ⅱ)I2(?)+H2(g)⇌2HI(g) ΔH2=+26.48 kJ·mol-1。
下列判断正确的是 ( )
A.反应(ⅰ)中的I2为固态,反应(ⅱ)中的I2为气态
B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ
C.反应(ⅰ)的生成物比反应(ⅱ)的生成物稳定
D.254 g I2(g)中通入2 g H2(g),反应放热9.48 kJ
5.(2026·齐齐哈尔模拟)已知:298 K时,相关物质的相对能量如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.CO完全燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)==2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
B.H2的燃烧热ΔH=-242 kJ·mol-1
C.C2H6(g)比C2H4(g)稳定
D.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)是放热反应
6.(2025·北京卷)为理解离子化合物溶解过程的能量变化,可设想NaCl固体溶于水的过程分两步实现,示意图如下。
下列说法不正确的是 ( )
A.NaCl固体溶解是吸热过程
B.根据盖斯定律可知:a+b=4
C.根据各微粒的状态,可判断a>0,b>0
D.溶解过程的能量变化,与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关
7.碱金属单质M和Cl2反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.CsCl晶体是共价晶体
B.ΔH6=ΔH1-ΔH2-ΔH3-ΔH4-ΔH5
C.若M分别为Na和K,则ΔH3:Na<K
D.ΔH4<0,ΔH6>0
8.[双选]V2O5(s)常作二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂。V2O4(s)转化为VOSO4(s)、V2O5(s)发生反应①、反应②的能量变化如图,下列说法正确的是 ( )
A.V2O5(s)改变了正反应和逆反应活化能的差值
B.反应①、反应②对应的焓变ΔH1、ΔH2的关系为ΔH1<ΔH2
C.V2O4(s)+SO3(g)⇌V2O5(s)+SO2(s)的ΔH>ΔH2
D.2VOSO4(s)⇌V2O5(s)+SO2(g)+SO3(g)的反应热ΔH=+375 kJ·mol-1
二、非选择题
9.(8分)丙烯是一种重要的化工原料,可以在催化剂作用下,由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ 丙烷直接脱氢:C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g) ΔH1=+124.3 kJ·mol-1
反应Ⅱ 丙烷氧化脱氢:2C3H8(g)+O2(g)⇌2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH2
(1)丙烷直接脱氢制丙烯发生的主要反应及能量变化如图所示。副反应Ⅲ:C3H8(g)⇌C2H4(g)+CH4(g)的正反应活化能 (填“>”“<”或“=”)逆反应活化能。温度升高,副反应比主反应更容易发生的主要原因是
。
(2)有关物质的燃烧热数据如表所示。
物质
C3H8
C3H6
H2
燃烧热
ΔH/(kJ·mol-1)
-2 219.9
-2 058.0
x
已知反应Ⅳ H2(g)+O2(g)==H2O(g) ΔH4=-241.8 kJ·mol-1。
①x (填“>”“<”或“=”)-241.8 kJ·mol-1。
②丙烷氧化脱氢的ΔH2= 。
10.(8分)按要求回答下列问题:
(1)工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示:
反应CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)的焓变ΔH= kJ·mol-1。
(2)1 mol CH4(g)完全燃烧生成气态水的能量变化和1 mol S(g)完全燃烧的能量变化如图所示。在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式为 。
(3)如图表示在CuO存在下HCl催化氧化的反应过程,则总反应的热化学方程式为 。
(4)在α⁃Fe(Ⅲ)铁原子簇表面,以N2和H2为原料合成氨的反应机理如下:
①H2(g)==2H(g) ΔH1
②N2(g)+2H(g)⇌2(NH)(g) ΔH2
③(NH)(g)+H(g)⇌(NH2)(g) ΔH3
④(NH2)(g)+H(g)⇌NH3(g) ΔH4
总反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH。
则ΔH4=_____________________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH的式子表示)。
答案
评价(三十九) 盖斯定律 反应热的计算
1.选B 由题干信息可知,反应Ⅰ:C(s,石墨)+O2(g)==CO(g) ΔH1,反应Ⅱ:CO(g)+O2(g)==CO2(g) ΔH2,则反应Ⅰ-反应Ⅱ得C(s,石墨)+CO2(g)==2CO(g),根据盖斯定律可知,ΔH=ΔH1-ΔH2,A正确;由题干信息可知,C(s,石墨)==C(s,金刚石) ΔH5>0,即1 mol C(s,石墨)具有的能量低于1 mol C(s,金刚石)具有的能量,则在相同条件下,1 mol C(s,石墨)和1 mol C(s,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;由题干信息可知,反应Ⅰ:C(s,石墨)+O2(g)==CO(g) ΔH1,反应Ⅲ:C(s,金刚石)+O2(g)==CO(g) ΔH3,则反应Ⅰ-反应Ⅲ得C(s,石墨)==C(s,金刚石),根据盖斯定律可知,ΔH5=ΔH1-ΔH3,C正确。
2.选B 混合时浓硫酸在被稀释的过程中放热;浓、稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应时还会形成BaSO4沉淀,Ba2+、S之间形成化学键的过程中也会放出热量。因放热反应的ΔH取负值,故ΔH1<ΔH2<ΔH3。
3.选C NO先参与反应后生成,作该反应的催化剂,A正确;由题图可知第一、二步反应均为生成物总能量高于反应物总能量的反应,根据ΔH=生成物总能量-反应物总能量知,ΔH1>0,ΔH2>0,B正确;由第三步反应-第一步反应可得NO2(g)+O(g)==NO(g)+O2(g),得不到第二步反应,即ΔH3-ΔH1≠ΔH2,C错误;根据盖斯定律可知,第三步=总反应-第二步-第一步,即ΔH3=ΔH4-ΔH2-ΔH1,D正确。
4.选B 反应(ⅰ)放出能量,反应(ⅱ)吸收能量,故(ⅰ)中I2的能量高,为气态,(ⅱ)中I2为固态,故A错误;根据盖斯定律可知,(ⅱ)-(ⅰ)即得到I2(s)⇌I2(g) ΔH=+35.96 kJ·mol-1,说明1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ,故B正确;两个反应的生成物为相同状态的同种物质,其稳定性相同,故C错误;254 g I2(g)和2 g H2(g)的物质的量均为1 mol,因反应(ⅰ)是可逆反应,转化率达不到100%,则反应放热小于9.48 kJ,故D错误。
5.选B CO完全燃烧的热化学方程式为2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)
ΔH=[(-393×2)-(-110×2+0)]kJ·mol-1=-566 kJ·mol-1,A正确;表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)==H2O(l) ΔH= kJ·mol-1=-286 kJ·mol-1,B错误;C2H6(g)的相对能量为-84 kJ·mol-1,C2H4(g)的相对能量为52 kJ·mol-1,物质具有的能量越低,稳定性越强,因此C2H6(g)比C2H4(g)稳定,C正确;CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH=[(-393+0)-(-110-242)]kJ·mol-1=-41 kJ·mol-1,是放热反应,D正确。
6.选C 由题图可知,NaCl固体溶于水的过程分两步实现,第一步为NaCl固体变为Na+和Cl-,此过程离子键发生断裂,为吸热过程;第二步为Na+和Cl-与水结合形成水合钠离子和水合氯离子的过程,为放热过程。由图可知,NaCl固体溶解过程的焓变为ΔH3=+4 kJ·mol-1,为吸热过程,A正确;由图可知,NaCl固体溶于水的过程分两步实现,由盖斯定律可知ΔH1+ΔH2=ΔH3,即a+b=4,B正确;由分析可知,第一步为NaCl固体变为Na+和Cl-,此过程离子键发生断裂,为吸热过程,a>0;第二步为Na+和Cl-与水结合形成水合钠离子和水合氯离子的过程,为放热过程,b<0,C错误;由分析可知,溶解过程的能量变化,取决于NaCl固体断键吸收的热量及Na+和Cl-水合过程放出的热量,即与NaCl固体和NaCl溶液中微粒间作用力的强弱有关,D正确。
7.选B CsCl晶体是离子晶体,A错误;根据盖斯定律:ΔH6=ΔH1-ΔH2-ΔH3-ΔH4-ΔH5,B正确;若M分别为Na和K,失电子过程中需吸收能量,ΔH3为正值,K的原子半径更大,失去电子所需能量更小,则ΔH3:Na>K,C错误;氯气分子断键为氯原子需吸收能量,ΔH4>0,离子结合形成离子键需放出能量,ΔH6<0,D错误。
8.选BD 由图可知,①V2O4(s)+2SO3(g)⇌2VOSO4(s) ΔH1=-399 kJ·mol-1,②V2O4(s)+SO3(g)⇌V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1。正反应和逆反应活化能的差值为反应的焓变,催化剂可以降低反应的活化能,但是不能改变反应的焓变,故V2O5(s)不能改变正反应和逆反应活化能的差值,A项错误;由分析知,ΔH1<ΔH2,B项正确;由图可知,②V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g) ΔH2=-24 kJ·mol-1,气态二氧化硫转化为固态二氧化硫放出热量,故ΔH<ΔH2,C项错误;由盖斯定律可知,②-①可得2VOSO4(s)⇌V2O5(s)+SO2(g)+SO3(g)的反应热ΔH=+375 kJ·mol-1,D项正确。
9.解析:(1)由题图知“左低右高为吸热”,故副反应的反应热ΔH3=正反应活化能-逆反应活化能>0,即副反应的正反应活化能>逆反应活化能。Ea1>Ea2,主反应的活化能高于副反应的活化能,因此温度升高,副反应更容易发生。(2)①ΔH1=-2 219.9 kJ·mol-1-(-2 058.0 kJ·mol-1)-x kJ·mol-1=+124.3 kJ·mol-1,故H2(g)的燃烧热x=-286.2 kJ·mol-1<-241.8 kJ·mol-1。②反应Ⅱ=2×(反应Ⅰ+反应Ⅳ),则ΔH2=2×(ΔH1+ΔH4)=-235 kJ·mol-1。
答案:(1)> 主反应活化能高于副反应活化能
(2)①< ②-235 kJ·mol-1
10.解析:(1)根据题图可得如下热化学方程式:
①HCOOH(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH1=+72.6 kJ·mol-1;②CO(g)+O2(g)⇌CO2(g) ΔH2=-283.0 kJ·mol-1;③H2(g)+O2(g)⇌H2O(g) ΔH3=-241.80 kJ·mol-1。反应CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)可以由③-①-②得到,由盖斯定律可得ΔH=ΔH3-ΔH1-ΔH2=(-241.80 kJ·mol-1)-(+72.6 kJ·mol-1)-(-283.0 kJ·mol-1)=-31.4 kJ·mol-1。(2)根据图像可知,①CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) ΔH=126 kJ·mol-1-928 kJ·mol-1=-802 kJ·mol-1;②S(g)+O2(g)==SO2(g) ΔH=-577 kJ·mol-1;根据盖斯定律可知①-②×2即得到CH4和SO2反应的热化学方程式为CH4(g)+2SO2(g)==2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1。(3)根据盖斯定律,不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热都是相同的,由题图可知热化学方程式为2HCl(g)+O2(g)==H2O(g)+Cl2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。(4)根据盖斯定律,①×3+②+③×2+④×2可得N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),ΔH=3ΔH1+ΔH2+2ΔH3+2ΔH4,则ΔH4=(ΔH-3ΔH1-ΔH2-2ΔH3)。
答案:(1)-31.4
(2)CH4(g)+2SO2(g)==2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1
(3)2HCl(g)+O2(g)==H2O(g)+Cl2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
(4)(ΔH-3ΔH1-ΔH2-2ΔH3)
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