2020-2021学年高三化学一轮复习易错题08 盖斯定律与热化学方程式

易错 08 盖斯定律与热化学方程式 【易错分析】 1.ΔH 单位中的“mol-1”并不是指每摩尔具体物质,而是指每摩尔具体反应。 2.无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热 ΔH 都表示反应进行到底时的能量变化。 3.比较 ΔH 大小时,要带“+”“-”进行比较。 4.书写热化学方程式时务必要看清题目要求。例如,书写表示燃烧热的热化学方程式时,可燃物的化学计量数 必须为 1。 5.运用盖斯定律计算化学反应热或书写热化学方程式时,当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH 也应相应 地乘、除以某一个数; 热化学方程式进行加减运算时,ΔH 也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把 ΔH 看作一个整体进行运算。 6.常见物质中的化学键数目如下: 利用键能计算反应热关键是弄清物质中化学键的数目，常见单质、化合物 中所含共价键的数目：1 mol 金刚石中含 2 mol C—C 键，1 mol 硅中含 2 mol Si—Si 键，1 mol SiO2 晶体中含 4 mol Si—O 键；1 mol P4 中含有 6 mol P—P 键，1 mol P4O10(即五氧化二磷)中，含有 12 mol P—O 键、4 mol P==O 键，1 mol C2H6 中含有 6 mol C—H 键和 1 mol C—C 键。 【错题纠正】 例题 1、(1)用 NaOH 溶液吸收热电企业产生的废气时,转化关系如图所示，由图中关系可得：ΔH4= 。 (用 ΔH1、ΔH2、ΔH3 表示) (2)用太阳能分解水制备 H2 是一项新技术,其过程如图所示，已知:①2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)ΔH=+483.6 kJ·mol-1 ②2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g)ΔH=+604.8 kJ·mol-1，过程Ⅱ的热化学方程式是 。 【解析】(1)根据盖斯定律分析,反应的能量变化取决于反应物和生成物,与过程无关,所以根据图 1 分析,有 ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4，可得 ΔH4=ΔH1+ΔH2-ΔH3。 (2)过程Ⅱ是 FeO 与水反应生成 Fe3O4 和 H2，根据盖斯定律,由① ― ② 2 得热化学方程式为 3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)ΔH=-60.6 kJ·mol-1。【答案】（1）ΔH1+ΔH2-ΔH3 （2）3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)ΔH=-60.6 kJ·mol-1 例题 2、(1)二甲醚(CH3OCH3)重整制取 H2,具有无毒、无刺激性等优点。CH3OCH3 和 O2 发生反应 CH3OCH3(g)+ 1 2O2(g)=2CO(g)+3H2(g)ΔH，已知：①CH3OCH3(g)=CO(g)+H2(g)+CH4(g)ΔH1②CH4(g)+3 2O2(g)=CO(g)+2H2O(g)　 ΔH2③H2(g)+1 2O2(g)=H2O(g)ΔH3，则反应Ⅰ的 ΔH= (用含 ΔH1、ΔH2、ΔH3 的代数式表示)。 （2）CO2 与 CH4 经催化重整,制得合成气：CH4(g)+ CO2(g)=2CO (g)+ 2H2(g)，已知上述反应中相关的化学键 键能数据如下，则该反应的 ΔH= 。 【解析】(1)根据盖斯定律,①+②-③×2 得:CH3OCH3(g)+1 2O2(g)=2CO(g)+3H2(g)ΔH=ΔH1+ΔH2-2ΔH3。(2)①化学 反应的焓变等于反应物的键能减去生成物的键能,所以焓变为(4×413+2×745) kJ·mol -1-(2×1075+2×436) kJ·mol-1= +120 kJ·mol-1。 【答案】（1）ΔH1+ΔH2-2ΔH3（2）+120 kJ· mol-1 【知识清单】 1.反应热与键能的关系：反应热 ΔH＝E1－E2 或 ΔH＝E4－E3，即 ΔH 等于反应物的键能总和减去生成物的键 能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。 2.热化学方程式书写的注意事项 (1)注意 ΔH 的符号和单位：ΔH 的单位为 kJ·mol－1。 (2)注意测定条件：绝大多数的反应热 ΔH 是在 25 ℃、101 kPa 下测定的，此时可不注明温度和压强。 (3)注意热化学方程式中的化学计量数：热化学方程式化学计量数可以是整数，也可以是分数。 (4)注意物质的聚集状态：气体用“g”、液体用“l”、固体用“s”、溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。 (5)注意 ΔH 的数值与符号：如果化学计量数加倍，则 ΔH 也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值 相等，但符号相反。 (6)对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。如①S(单斜，s)＋ O2(g)===SO2(g)ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1③S(单斜， s)===S(正斜，s)ΔH3＝－0.33 kJ·mol－1。 3.盖斯定律 盖斯定律指出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。化学反应的反应热只与反应的 始态与终态有关,而与具体的反应途径无关。也就是说相关热化学方程式之间可以“加减”,随之反应热△H 也 相应地“加减”。利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤如下：（1）写：书写待求的反应方程式。 （2）看：看待求的反应方程式中的反应物和生成物在已知方程式中的位置，如果位置相同，即都是反应物， 或都是生成物，则用加法，即加∆H；如果位置相反，则用减法，即减∆H。 （3）调：根据待求方程式中的反应物和生成物的系数，观察同一物质前的系数是否一致，若不一致，则在 相应的物质前乘或除以一定数字，将其系数调整与待求的方程式中的反应物和生成物的系数一致。 （4）查：有时往往会出现一些干扰的方程式，我们最好检验上述分析的正确与否。 （5）和：将已知方程式变形后的∆H 相加，计算得出新的∆H 的值。 【变式练习】 1.（1）甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为 CO、CO2 和 H2)在催化剂作用下 合成甲醇,发生的主要反应如下: ①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1 ②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2 ③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3 已知反应①中相关的化学键键能数据如下，由此计算 ΔH1= kJ·mol-1，已知 ΔH2=-58 kJ·mol-1,则 ΔH3= kJ·mol-1。 （2）(2)已知：2Cu(s)＋1 2O2(g)===Cu2O(s)　ΔH＝－a kJ·mol －1，C(s)＋1 2O2(g)===CO(g)　ΔH＝－b kJ·mol －1， Cu(s)＋1 2O2(g)===CuO(s)　ΔH＝－c kJ·mol－1，则用炭粉在高温条件下还原 CuO 的热化学方程式为 2CuO(s) ＋C(s)===Cu2O(s)＋CO(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。 2. (1)NH3催化氧化可制备硝酸。NH3氧化时发生如下反应：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH1=-907.28 kJ·mol-1，4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)ΔH2=-1269.02kJ·mol-1，则 4NH3(g)+6NO(g)= 5N2(g)+6H2O(g)　ΔH3=　　　　　　。 (2)肼(N2H4)是一种火箭燃料。已知：N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g)ΔH=+67.7 kJ·mol-1，N2H4(g) +O2(g)= N2(g)+2H2O(g)ΔH=-534.0 kJ·mol-1，NO2(g)= N2O4(g)ΔH=-28.0 kJ·mol-1，则反应2N2H4(g)+N2O4(g)= 3N2(g)+4H2O(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。 【易错通关】 1 21.制取甲胺的反应为 CH3OH(g)＋NH3(g) CH3NH2(g)＋H2O(g)　ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数 据如下，则该反应的 ΔH＝________kJ·mol－1。 共价键 C—O H—O N—H C—N 键能/kJ·mol－1 351 463 393 293 2.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： ，已知化学键键能数据如下，计算 上述反应的 ΔH＝________ kJ·mol－1。 化学键 C—H C—C C===C H—H 键能/kJ·mol－1 412 348 612 436 3.已知反应 2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的 ΔH＝＋11 kJ·mol －1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需 要吸收 436 kJ、151 kJ 的能量，则 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为____________kJ。 4.已知 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol －1，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol －1， H—H、O===O 和 O—H 键的键能分别为 436 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1 和 462 kJ·mol－1，则 a 为 。 5.已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.5 kJ·mol －1，C(s)＋O 2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol －1， 2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1，则汽车尾气净化的反应 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) 的 ΔH＝____________kJ·mol－1。 6.石灰石脱硫法是以石灰石为原料通过系列反应将硫元素以 CaSO4 的形式固定，从而降低 SO2 的排放。但是 煤炭燃烧过程中产生的 CO 又会与 CaSO4 发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下： CaSO4 (s) ＋ CO (g) ===CaO(s) ＋ SO2 (g) ＋ CO2 (g)ΔH1 ＝ ＋ 218.4 kJ·mol － 1( 反 应 Ⅰ ) ， CaSO4(s) ＋ 4CO(g) ===CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(反应Ⅱ)。结合反应Ⅰ、Ⅱ写出 CaSO4(s)与 CaS(s) 的反应的热化 学方程式_______________。 7.NO 可直接用活性铁粉转化为 N2，已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH1，4Fe(s)＋3O2(g)=== 2Fe2O3(s)　ΔH2，则 6NO(g)＋4Fe(s)===2Fe2O3(s)＋3N2(g)ΔH＝_____(用“ΔH1”、“ΔH2”表示)。 8.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，S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol －1， 2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝c kJ·mol－1，则 x 为 kJ·mol－1。 9.烟气(主要污染物 SO2、NOx)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、NOx 的主要反应的热化学方程式为 NO(g)＋O 3(g)===NO2(g)＋O 2(g)ΔH＝－200.9 kJ·mol －1 ，NO(g)＋ 1 2O2(g)===NO2(g)ΔH＝－58.2 kJ·mol －1 ， SO2(g) ＋ O3(g)===SO3(g) ＋ O2(g)ΔH ＝ － 241.6 kJ·mol － 1 ， 则 反 应 3NO(g) ＋ O3(g)===3NO2(g) 的 ΔH ＝ ________kJ·mol－1。 10.已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO2－3 (aq)＋H2O(l)　ΔH1，ClO－(aq)＋SO2－3 (aq)===SO2－4 (aq)＋Cl－(aq)　 ΔH2，CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO2－4 (aq)　ΔH3，则反应 SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s) ＋H2O(l)＋Cl－(aq)的 ΔH＝_____。11.有关化学键的键能数据如表所示，碳的燃烧热 ΔH＝－395 kJ·mol －1，假设单质碳中只存在 C—C 键且基 本结构单元为正四面体，则 x 的值为 。 化学键 C==O O==O C—C 键能/kJ·mol－1 x 498.8 345.6 12. ① 2O2(g) ＋ N2(g)===N2O4(l)ΔH1 ② N2(g) ＋ 2H2(g)===N2H4(l)ΔH2 ③ O2(g) ＋ 2H2(g)===2H2O(g) 　 　 ΔH3 ④ 2N2H4(l)＋N 2O4(l)===3N2(g)＋4H 2O(g)ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol －1 ，上述反应热效应之间的关系式为 ΔH4＝ __________。 13.工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知 25 ℃，101 kPa 时：CaO(s) ＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)ΔH＝－271 kJ·mol－1，5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)=== Ca5(PO4)3F(s)＋5H 2O(l)ΔH＝－937 kJ·mol － 1 ，则 Ca5(PO4)3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 _______________________。 参考答案 【变式练习】 1.（1）+41 kJ·mol-1（2）－(a＋b－2c)(或 2c－a－b) 【 解 析 】 (1)ΔH1=(1076+436×2) kJ·mol-1-(413×3+343+465) kJ·mol-1=-99 kJ·mol-1 。 ② - ③ 可 得 ① , 故 ΔH2-ΔH3=ΔH1,ΔH3=-58 kJ·mol-1- (-99 kJ·mol-1)=+41 kJ·mol-1。（2）设三个已知热化学方程式依次分别为①、 ②、③，由①＋②－③×2 得 2CuO(s)＋C(s)===Cu2O(s)＋CO(g)　ΔH＝(2c－a－b ) kJ·mol－1。 2.（1）-1 811.63 kJ·mol-1（2）-1 079.7 【解析】（1）将给定的两个热化学方程式分别标为 Ⅰ、Ⅱ，将两个热化学方程式按照 ×Ⅱ- × Ⅰ，处理 后得到目标热化学方程式，故ΔH3= ×ΔH2- ×ΔH1=-1811.63kJ·mol-1。（2）将给定的三个热化学方程式分别 标 为 ① ② ③ ， 将 ② ×2- ③ ×2- ① 可 得 到 目 标 热 化 学 方 程 式 ， 故 ΔH=[-534.0×2-(-28.0×2)-67.7] kJ·mol-1=-1079.7kJ·mol-1。 【易错通关】 1.－12 【解析】ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝393 kJ·mol－1×3＋351 kJ·mol－1＋463 kJ·mol－1－(293 kJ·mol－ 1＋393 kJ·mol－1×2＋463 kJ·mol－1×2)＝－12 kJ·mol－1。 2. 124 【解析】设“ ”部分的化学键键能为 a kJ·mol－1，则 ΔH＝(a＋348＋412×5) kJ·mol－1－(a＋612＋ 412×3＋436) kJ·mol－1＝124 kJ·mol－1。 3. 299 5 2 3 2 5 2 3 2【解析】形成 1 mol H2(g)和 1 mol I2(g)共放出 436 kJ＋151 kJ＝587 kJ 能量，设断裂 2 mol HI(g)中化学键吸 收 2a kJ 能量，则有 2a－587＝11，得 a＝299。[另解：ΔH＝2E(H—I)－E(H—H)－E(I—I)，2E(H—I)＝ΔH＋ E(H—H)＋E(I—I)＝11 kJ·mol－1＋436 kJ·mol－1＋151 kJ·mol－1＝598 kJ·mol－1，则 E(H—I)＝299 kJ·mol－1。] 4. 130 【解析】根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化学方程式：③2H2(g)＋ O2(g)===2H2O(g)　ΔH 3＝(2×436＋496－4×462) kJ·mol － 1，即③2H2(g)＋O 2(g)===2H2O(g)　ΔH 3＝－480 kJ·mol－1，题中②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH2＝－220 kJ·mol－1，(②－③)×1 2得①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋ H2(g)　ΔH1＝(ΔH2－ΔH3)×1 2，即 a＝(－220＋480)×1 2＝130。 5. －746.5 【解析】用盖斯定律知：②×2－①－③得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1。 6. 3CaSO4(s)＋CaS(s)===4CaO(s)＋4SO2(g)　ΔH＝＋1 049.2 kJ·mol－1 【解析】CaSO 4(s)＋CO(g)===CaO(s)＋SO 2(g)＋CO 2(g)　ΔH 1 ＝＋218.4 kJ·mol － 1(反应Ⅰ)；CaSO 4(s)＋ 4CO(g)===CaS(s)＋4CO 2(g)　ΔH 2＝－175.6 kJ·mol －1(反应Ⅱ)，根据盖斯定律将反应Ⅰ×4－反应Ⅱ得： 3CaSO4(s)＋CaS(s)===4CaO(s)＋4SO2(g)　ΔH＝＋1 049.2 kJ·mol－1。 7. ΔH2－3ΔH1 【解析】已知①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1；②4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH2，利用盖斯定律将②－① ×3 可得 6NO(g)＋4Fe(s)===2Fe2O3(s)＋3N2(g)，则 ΔH＝ΔH2－3ΔH1。 8. 3a＋b－c 【解析】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②、③，目标反应可由①×3＋②－③得到，所以 ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即 x＝3a＋b －c。 9. －317.3 【解析】对所给的三个热化学方程式由上到下依次标记为①、②、③，由反应①和②可知 O2 是中间产物，①＋② ×2 消去 O2，可得目标反应，故目标反应的 ΔH＝－200.9 kJ·mol－1＋(－58.2 kJ·mol－1)×2＝－317.3 kJ·mol－1。 10. ΔH1＋ΔH2－ΔH3 【解析】将题中的 3 个反应依次标记为①、②、③，根据盖斯定律，①＋②－③即得所求的反应，ΔH＝ΔH1 ＋ΔH2－ΔH3。 11. 792.5 【解析】在碳的正四面体结构中，每个碳原子形成 4 个 C—C 键，每个 C—C 键由 2 个碳原子共有，故每个 碳原子拥有的 C—C 键数目为 2。结合反应热与键能关系：ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和，可得 2×345.6＋498.8－2x＝－395，计算得 x＝792.5。 12. 2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 【解析】对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，故 ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。 13. Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·mol－1 【解析】先写出目标反应：Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)，将题干中的两个热 化学方程式分别编号为①、②，根据盖斯定律，目标反应可由反应①×5－②获得，ΔH＝(－271 kJ·mol－1)×5 －(－937 kJ·mol－1)＝－418 kJ·mol－1。