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微专题10 化繁为简 盖斯定律运用的小技巧
专题微突破
盖斯定律的运用是高考考查的高频考点,涉及热化学方程式的书写和反应热△H 的相关计
算,特别是学生在进行热化学方程式叠加时,耗时耗力,还容易出错,运用一定的方法和
技巧,能大大提高解题速度和准确率,现将基本过程结合例题总结如下:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)
H
△
1=-483.6kJ/mol ①
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
H
△
2=-92.45kJ/mol ②
N2(g)+ O2(g)=2NO (g)
H
△
3=-180.5 kJ/mol ③
则:6NO (g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(g)
H____________.
△
【解析】观察目标方程式中的NO 仅出现在③中并为生成物,故-③NO 即转变为反应物,
NO 系数为6,故乘以3,只需-③×3,同理实现4NH3,只需-②×2,相加反应物结束,
再看生成物,多步反应中都含有N2先舍去,继续看H2O 仅存在反应①中并且也为生成物,
系数要为6,只需①×3,则:-③×3+(-②×2)+
×3
①
可以根据N2、O2来加以验证确保
正确。故△H=-3
H
△
3-2
H
△
2+3
H
△
1,相比而言比逐一改变再叠加简洁方便。
技巧总结:(1)根据信息写出目标热化学方程式,注意物质状态及配平。
(2)改变物质的系数及符号(若原反应中是生成物加“-”即转变为反应物)立求与目标
热化学方程式一致。
(3)根据热反应方程式,寻找每个反应物,生成物存在的相关联热化学方程式,多次出现
在不同方程式的物质(如上述反应中的N2、O2),先舍去不予考虑,可留作最后的验证。
(4)运用盖斯定律进行热化学方程式相互叠加,△H 随之叠加。
变式练习:1.(重庆卷)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:
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)==K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH= x kJ·mol-1
已知碳的燃烧热ΔH1= a kJ·mol-1 ① S(s)+2K(s)==K2S(s) ΔH2= b kJ·mol-1 ②
2K(s)+N2(g)+3O2(g)==2KNO3(s) ΔH3= c kJ·mol-1 ③
则x 为( )
A.3a+b-c B.c +3a-b C.a+b-c D.c+a-b
【解析】已知碳的燃烧热ΔH1= a kJ·mol-1,则碳的燃烧热化学方程式为:C(s)+O2(g)=
CO2(g) ΔH= akJ·mol-1 ①,根据盖斯定律,运用解题技巧,可得目标方程式=3①+
-
②③;
所以x=3a+b-c。
2.(新课标Ⅱ卷)甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为
CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
CO(g)+2H
①
2(g)
CH3OH(g)
H
△
1 ①
CO
②
2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
H
△
2 ②
CO
③
2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
H
△
3 ③
回答下列问题:
已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
1
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化学键
H—H
C—O
C=O
H—O
C—H
E/(kJ.mol-1)
436
343
107
6
465
413
由此计算△H1= kJ·mol-1,已知△H2=-58kJ·mol-1,则△H3= kJ·mol-1。
【解析】根据△H 与键能的关系,△H1=E(C≡O)+2E(H-H)-3E(C-H)-E(C-O)-E(O-H)
=1076+2×436-3×413-343-465=-99kJ·mol-1;根据盖斯定律,运用解题技巧,可得目标方程式
③=
-
②①;故△H3=
H
△
2-
H
△
1=-58+99=+41 kJ·mol-1。
专题微检测
1.在载人航天器中,常常利用如下三个反应实现
的再生,下列说法正确的是
①
②
③
下列说法正确的是
A.
的燃烧热
B.反应
的
C.反应
的
D.反应①中断裂反应物中的化学键所需的能量大于形成生成物中化学键所释放的能量
【答案】C
【解析】A.根据②与③可知2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH2=-571.6 kJ·mol-1。燃烧热是1 mol 可
燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量,H2O 的稳定状态是液态,2 mol H2完全燃
烧产生液态水放出热量是571.6 kJ,则1 mol H2完全燃烧产生液态水放出热量是285.8 kJ,
故H2的燃烧热ΔH = -285.8 kJ·mol-1,A 错误;
B.由①可知,2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH2=-571.6 kJ·mol-1,则
,B 错误;
C.根据①
,④ 2H2(g)
+O2(g)=2H2O(1) ΔH2=-571.6 kJ·mol-1,则
可由④×2-①得
到,则
的反应热
,C 正确;
D.反应①是放热反应,所以反应①中断裂反应物中的化学键所需的能量小于形成生成物
中化学键所释放的能量,D 错误;
故选C。
2.苯乙烯(
)是制备聚苯乙烯的单体。已知下列反应的热化学方程式:
①
;
②
;
2
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③
;
④
。
下列叙述正确的是
A.
的燃烧热为
B.④中
C.①中增大反应物的量,则
会减小
D.若反应②中生成
,此时放出的热量小于
【答案】B
【解析】A.氢气的燃烧热指
完全燃烧生成液态水所放出的热量,故A 项错误;
B.根据盖斯定律,①
②-③
得目标反应④,④中
,故B 项正确;
C.热化学方程式中焓变只与化学计量数、物质状态有关,与反应物的量无关,故C 项错
误;
D.
的能量低于
,若反应②中生成
,此时放出的热量大于
,故D 项错误;
故选B。
3.二甲醚是一种重要的精细化工产品,被广泛用于制药、染料、农药及日用化工。一种合
成二甲醚的方法如下:
(1)
(2)
(3)
下列关系式正确的是
A.
;
B.
;
C.
;
D.
;
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,依题意可知(3)=2×(1)+(2),故
,K3=
3
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×K2,A 项正确;
答案选A。
4.已知:各相关物质的燃烧热数据,如下表。
物质
C(s)
燃烧热
/(kJ·mol-1)
-393.5
-1366.8
-285.8
下列热化学方程式正确的是
A.
kJ mol
⋅
-1
B.
kJ mol
⋅
-1
C.
kJ mol
⋅
-1
D.
kJ mol
⋅
-1
【答案】C
【解析】A.在101kPa 时,1mol 纯物质完全燃烧生成稳定产物时所放出的热量,叫做该物
质的燃烧热,据此可写出
kJ·mol
,故A 错误;
B.在101kPa 时,1mol 纯物质完全燃烧生成稳定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧
热,据此可写出
kJ·mol
,则
kJ·mol
×2=+571.6 kJ·mol
,故B 错误;
C.已知①
kJ·mol
;②
kJ·mol
;③
kJ·mol
,根据盖斯定律:2×
+2×
-
①
②③,可得
kJ mol
⋅
;故C 正确;
D.在101kPa 时,1mol 纯物质完全燃烧生成稳定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧
热,据此可写出
kJ mol
⋅
-1,故D 错
误;
故选C。
5.近年来,许多城市都全面禁止燃放烟花爆竹,爆竹中用到的炸药—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S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)
ΔH=xkJ·mol-1.已知:碳的摩尔燃烧焓ΔH=akJ·mol-1,S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=bkJ·mol-1,
2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=ckJ·mol-1,则x 为
A.c-a-b
B.c-3a-b
C.a+b-c
D.3a+b-c
4
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【答案】D
【解析】已知碳的燃烧热为ΔH1=akJ•mol-1,则碳的燃烧热化学方程式为,①C(s)
+O2(g)=CO2(g) ΔH1=akJ•mol-1,②S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=bkJ•mol-1,③2K(s)+N2(g)
+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=ckJ•mol-1,根据盖斯定律,将方程式3×
+
-
①②③得S(s)+2KNO3(s)
+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g),则ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c,故选:D。
6.已知①
②
,③
(a、b、c 均>0)。若使
酒精
液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(单位:
)
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】根据盖斯定律,①×3-
+
②③得,C2H5OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(3a-
b+c)kJ•mol-1,故选:A。
7.25℃、101kPa 下,①
②
下列说法不正确的是
A.液态水变为水蒸气是物理变化
B.水分解为氢气和氧气,断键吸收的总能量大于成键放出的总能量
C.标准状况下,22.4L 水中含原子总数约为
D.25℃、101kPa 下,
【答案】C
【解析】A.液态水变为水蒸气没有生成新物质,是物理变化,A正确;
B.由题干信息,水分解为氢气和氧气,为吸热反应,断键吸收的总能量大于成键放出的
总能量,B 正确;
C.标准状况下,水为非气态,11.2L 水中含共用电子对总数无法计算,C 错误;
D.根据盖斯定律,①-②得25℃、101kPa 下,
,D 正确;
故选C。
8.我国科学家在合成气直接制烯烃方面的研究获重大突破。已知:
5
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下列说法不正确的是
A.△H1-
H
△
2<0
B.反应②为吸热反应
C.
D.
【答案】D
【解析】A.
为
,该化合反应为放热反应,故
,A 正确;
B.反应②为吸热反应,B 正确;
C.根据盖斯定律,⑤×2-④×3 得
,C 正确;
D.根据盖斯定律:③×3+⑤得
,D 错误;
故选D。
9.用
催化还原
和NO,可以消除氮氧化物的污染。已知:
反应①:
反应②:
下列说法错误的是
A.3.2g
还原
生成
、
和水蒸气,放出的热量为−173.4kJ
B.由反应①可推知
C.反应①②生成
的物质的量相同时,转移的电子数也相同
D.在标况下,反应②中当4.48L
完全反应时,电子转移的物质的量为1.60mol
【答案】A
【解析】A.根据盖斯定律,
得
6
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,3.2g
的物质的量为
0.2 mol,则3.2g
还原
生成
、
和水蒸气,放出的热量
为0.2mol×867kJ/mol=173.4kJ,A 错误;
B.由于气态水变为液态水需要放出热量,所以生成液态水时的反应放出的热量多,放热
越多,则ΔH 越小,
,B 正确;
C.反应①②生成
的物质的量相同时,消耗的CH4物质的量也相同,两反应中C 元素
的化合价均有-4 上升到+4,则两式中转移的电子数也相同,C 正确;
D.在标况下,4.48L
物质的量为0.2mol,C 元素的化合价-4 上升到+4,电子转移的
物质的量为1.60mol,D 正确;
答案选A。
10.在
时,工艺中会发生下列反应:
①
②
③
④
则
的正确表达式为
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】由盖斯定律可知,反应
得反应④,故
;
故选A。
11.在298K、101kPa 时,已知:
则
与
和
间的关系正确的是
A.
B.
C.
D.
7
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【答案】D
【解析】已知:
①
②
③
由盖斯定律可知,反应③=
+2×
①
②,故
。
故选D。
12.依据下面图示关系,下列说法不正确的是
A.
B.若
,则石墨更稳定
C.一个化学反应的焓变,只与反应的始态和终态有关,与反应途径无关
D.若
,
,则
【答案】D
【解析】A.根据盖斯定律:
,故A 正确;
B. 若
,石墨转化成金刚石为吸热反应,金刚石的能量比石墨高,能量越低越稳定,
故B 正确;
C. 盖斯定律可以表述为:一个化学反应的焓变,只与反应的始态和终态有关,与反应途径
无关,故C 正确;
D.
,
,这
是两个放热反应,前者放热更多,a<b,故D 错误;
故答案为:D。
13.工业中可用碘硫循环法处理
气体(如下图所示),同时实现零碳排放制氢和硫。下
列说法正确的是
已知:
8
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A.反应物B 是
B.反应①方程式为
C.等压条件下,反应①②③反应热之和小于
直接分解的反应热
D.碘硫循环法总反应热化学方程式为
【答案】D
【分析】由图示知,反应①方程式为
,反应②方程式为
,反应③方程式为
。
【解析】A.由分析知,A 为I2,B 为HI,A 错误;
B.原子不守恒,正确的方程式应为
,B 错误;
C.根据盖斯定律,反应一步完成还是分多步完成,反应热不变,故等压条件下,反应
①②③反应热之和等于
直接分解的反应热,C 错误;
D.
可由方程式①+
+
②③得到,则
,D 正确;
故选D。
14.在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
则
的正确表达式为
A.
B.
C.
D.
【答案】A
9
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【解析】①
②
③
④
根据盖斯定律,
,故
,A 选项符合要求;
故选A。
15.磷及其化合物应用广泛,磷元素有白磷、红磷、黑磷等单质。
(1)一定条件下,红磷在氯气中燃烧的产物有两种(
和
),反应过程中的能量变化
关系如图所示。回答下列问题:
写出固态红磷在一定量的
中完全燃烧生成气态物质(
)的热化学方程式:
。(
用图中字母表示)
(2)白磷(
)在
中燃烧有如下转化关系。
其中
(用含
和
的代数式表示)。
(3)已知:
(s,白磷)
(s,黑磷)
;
(s,白磷)
(s,红磷)
;
由此推知,其中最稳定的磷单质是 (填“白磷”、“黑磷”或“红磷”)。
【答案】(1)
(或
)
(2)
(3)黑磷
10
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【解析】(1)由题给图像知2P(s)+3Cl2(g)=2PCl3(g) ΔH=−(c−b)kJ mol
⋅
−1或P(s)+
Cl2(g)=PCl3 (g)ΔH=−
kJ mol
⋅
-1
(2)根据盖斯定律,
,故
(3)能量越低越稳定,白磷→红磷、白磷→黑鳞均为放热,由盖斯定律:P(s,红磷)=P(s,
黑磷)
H=-21.7 kJ mol
△
⋅
−1,红磷→黑鳞为放热反应,故黑鳞能量最低最稳定。
11