高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 微專題1 蓋斯定律應(yīng)用的三類題型學(xué)案 魯科版選擇性必修1-魯科版高中選擇性必修1化學(xué)學(xué)案

微專題1蓋斯定律應(yīng)用的三類題型一、利用蓋斯定律確定反應(yīng)焓變的關(guān)系【例1】同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中ΔH1<ΔH2的是()A．C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH1；C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2B．eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=HCl(g)ΔH1；H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH2C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1；2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2D．S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1；S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2D[A項(xiàng)，前者為碳的不完全燃燒，放熱相對(duì)較少，則ΔH1>ΔH2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，前者放出的熱量是后者的一半，則ΔH1>ΔH2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，前者生成能量高的氣態(tài)水，放出的熱量少，則ΔH1>ΔH2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，前者反應(yīng)物的能量高，放熱多，則ΔH1<ΔH2，D項(xiàng)正確。]確定反應(yīng)熱關(guān)系的三大注意點(diǎn)(1)反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的狀態(tài)物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應(yīng)熱的關(guān)系：(2)ΔH的符號(hào)：比較反應(yīng)熱的大小時(shí)，不要只比較ΔH數(shù)值的大小，還要考慮其符號(hào)。(3)參加反應(yīng)物質(zhì)的量：當(dāng)反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的狀態(tài)相同時(shí)，參加反應(yīng)物質(zhì)的量越多，放熱反應(yīng)的ΔH越小，吸熱反應(yīng)的ΔH越大。1．室溫下，將1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水會(huì)使溶液溫度降低，熱效應(yīng)為ΔH1，將1mol的CuSO4(s)溶于水會(huì)使溶液溫度升高，熱效應(yīng)為ΔH2；CuSO4·5H2O受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO4·5H2O(s)eq\o(=,\s\up8(△))CuSO4(s)＋5H2O(l)，熱效應(yīng)為ΔH3。則下列判斷正確的是()A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3B[由題給條件可知：①CuSO4·5H2O(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋5H2O(l)ΔH1>0；②CuSO4(s)=Cu2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH2<0；根據(jù)蓋斯定律，由①－②可得CuSO4·5H2O(s)=CuSO4(s)＋5H2O(l)ΔH3＝ΔH1－ΔH2>ΔH1>0，選B。]2．已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH13H2(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3H2O(g)ΔH22Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH32Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH42Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是()A．ΔH1<0，ΔH3>0B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5B[燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，故ΔH3<0，A錯(cuò)誤；將上述反應(yīng)分別編號(hào)為①②③④⑤，反應(yīng)⑤是鋁熱反應(yīng)，顯然是放熱反應(yīng)，ΔH5<0，將反應(yīng)④－反應(yīng)③可得反應(yīng)⑤，即ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0，B正確，D錯(cuò)誤；將反應(yīng)②＋反應(yīng)③可得反應(yīng)3H2(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=3H2O(g)，故ΔH1＝eq\f(2,3)(ΔH2＋ΔH3)，C錯(cuò)誤。]3．已知1mol紅磷完全轉(zhuǎn)化為白磷，吸收18.39kJ熱量。①4P(紅，s)＋5O2(g)=2P2O5(s)；ΔH1②P4(白，s)＋5O2(g)=2P2O5(s)；ΔH2則ΔH1與ΔH2的關(guān)系正確的是()A．ΔH1＝ΔH2 B．ΔH1>ΔH2C．ΔH1<ΔH2 D．無(wú)法確定B[根據(jù)題供信息，由反應(yīng)①減去反應(yīng)②可得，4P(紅，s)=P4(白，s)；ΔH＝ΔH1－ΔH2＝＋18.39kJ·mol－1×4＝＋73.56kJ·mol－1>0，故ΔH1>ΔH2，B正確。]二、利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式【例2】下圖是通過(guò)熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。通過(guò)計(jì)算，可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學(xué)方程式分別為________、__________________________，制得等量H2所需能量較少的是________。[解析]根據(jù)蓋斯定律，把系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)的三個(gè)熱化學(xué)方程式分別相加，可以得到制氫的熱化學(xué)方程式，分別為H2O(l)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋286kJ·mol－1、H2S(g)=H2(g)＋S(s)ΔH＝＋20kJ·mol－1，制得等量H2所需能量較少的是系統(tǒng)(Ⅱ)。[答案]H2O(l)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋286kJ·mol－1H2S(g)=H2(g)＋S(s)ΔH＝＋20kJ·mol－1系統(tǒng)(Ⅱ)1．(1)高爐冶鐵過(guò)程中，甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣(CO和H2)還原氧化鐵，有關(guān)反應(yīng)為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋260kJ·mol－1①2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH＝－566kJ·mol－1②則CH4與O2反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________________。(2)已知Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3(s)＋10H2O(g)ΔH＝＋532.36kJ·mol－1①Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)ΔH＝＋473.63kJ·mol－1②寫出Na2CO3·H2O脫水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_________________________________________________________________________________________。[解析](1)反應(yīng)①×2＋②得：2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)ΔH＝－46kJ·mol－1。(2)反應(yīng)①－②得：Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g)ΔH＝＋58.73kJ·mol－1。[答案](1)2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)ΔH＝－46kJ·mol－1(2)Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g)ΔH＝＋58.73kJ·mol－12．(1)工業(yè)上制取硝酸銨的流程圖如下所示：eq\x(NH3)eq\o(→,\s\up8(Ⅰ))eq\x(NO)eq\o(→,\s\up8(Ⅱ))eq\x(NO2)eq\o(→,\s\up8(Ⅲ))eq\x(HNO3)eq\o(→,\s\up8(Ⅳ))eq\x(NH4NO3)請(qǐng)回答下列問(wèn)題：已知：①4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)=4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1745.2kJ·mol－1②6NO(g)＋4NH3(g)=5N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1925.2kJ·mol－1則反應(yīng)Ⅰ的熱化學(xué)方程式可表示為__________________________________________________________________________________________________。(2)蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義。有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無(wú)法直接測(cè)得，但可通過(guò)間接的方法測(cè)定?，F(xiàn)根據(jù)下列3個(gè)熱化學(xué)反應(yīng)方程式：①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－24.8kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47.2kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋640.5kJ·mol－1寫出CO氣體還原FeO固體得到Fe固體和CO2氣體的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：___________________________________________________________________。[解析](1)將已知的兩個(gè)熱化學(xué)方程式從上到下依次標(biāo)記為①和②，根據(jù)蓋斯定律由①×5－②×4得：4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025.2kJ·mol－1。(2)CO氣體還原FeO固體生成Fe固體和CO2氣體的化學(xué)方程式為CO(g)＋FeO(s)=Fe(s)＋CO2(g)；應(yīng)用蓋斯定律，消去Fe2O3(s)、Fe3O4(s)，將[①×3－②－③×2]÷6得，CO(g)＋FeO(s)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝(－24.8kJ·mol－1×3＋47.2kJ·mol－1－640.5kJ·mol－1×2)÷6≈－218.0kJ·mol－1，則熱化學(xué)方程式為CO(g)＋FeO(s)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝－218.0kJ·mol－1。[答案](1)4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1025.2kJ·mol－1(2)CO(g)＋FeO(s)=Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－218.0kJ·mol－1三、利用蓋斯定律計(jì)算焓變【例3】(1)已知(g)=(g)＋H2(g)ΔH1＝＋100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I(xiàn)2(g)=2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1 ②對(duì)于反應(yīng)：(g)＋I(xiàn)2(g)=(g)＋2HI(g)ΔH3＝______kJ·mol－1。 ③(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過(guò)程進(jìn)行：CuCl2(s)=CuCl(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g) ΔH1＝＋83kJ·mol－1CuCl(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CuO(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g) ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121kJ·mol－1則4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。[解析](1)反應(yīng)①＋②可得反應(yīng)③：則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝＋100.3kJ·mol－1＋(－11.0kJ·mol－1)＝＋89.3kJ·mol－1。(2)利用蓋斯定律解答本題。CuCl2(s)=CuCl(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH1＝＋83kJ·mol－1①CuCl(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CuO(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1②CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1③則4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)可由①×2＋②×2＋③×2得到，所以其ΔH＝＋83kJ·mol－1×2＋(－20kJ·mol－1)×2＋(－121kJ·mol－1)×2＝－116kJ·mol－1。[答案](1)＋89.3(2)－1161．由蓋斯定律結(jié)合下述反應(yīng)方程式，回答問(wèn)題：(1)已知：①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1；②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH2；③TiO2(g)＋2Cl2(g)=TiCl4(s)＋O2(g)ΔH3。則TiO2(g)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝________。(列出關(guān)于ΔH1、ΔH2、ΔH3的表達(dá)式)(2)已知：溫度過(guò)高時(shí)，WO2(s)轉(zhuǎn)變?yōu)閃O2(g)：①WO2(s)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH1＝＋66.0kJ·mol－1②WO2(g)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH2＝－137.9kJ·mol－1則WO2(s)轉(zhuǎn)變?yōu)閃O2(g)的ΔH＝__________________________________。[解析](1)將熱化學(xué)方程式①×2－②＋③得：ΔH＝2ΔH1－ΔH2＋ΔH3。(2)由①－②可得WO2(s)=WO2(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2＝(＋66.0kJ·mol－1)－(－137.9kJ·mol－1)＝＋203.9kJ·mol－1。[答案](1)2ΔH1－ΔH2＋ΔH3(2)＋203.9kJ·mol－12．(1)已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)=N2O4(g) ΔH2＝－55.3kJ·mol－1則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝______kJ·mol－1。(2)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2)，還對(duì)溫室氣體的減排具有重要意義?；卮鹣铝袉?wèn)題：CH4-CO2催化重整反應(yīng)為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H2(g)=CH4(g) ΔH＝－75kJ·mol－1C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－394kJ·mol－1C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g) ΔH＝－111kJ