2025屆高三化學(xué)二輪熱點(diǎn) - 蓋斯定律的應(yīng)用與反應(yīng)熱的計(jì)算 練習(xí)

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②3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g)
ΔH2=-57.2 kJ·ml-1
③C(s)+CO2(g)2CO(g)
ΔH3=+172.4 kJ·ml-1
碳與水制氫氣總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是
。
2.研發(fā)二氧化碳利用技術(shù),降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點(diǎn)。其中用CO2、H2為原料合成甲醇(CH3OH)過(guò)程主要涉及以下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·ml-1
反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+H2(g)CH3OH(g) ΔH3=-45.1 kJ·ml-1
根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)Ⅰ的ΔH1= 。
3.火箭的第一、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)中,所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼來(lái)制備。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化劑,二者反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水。已知:
①N2(g)+2O2(g)N2O4(g)
ΔH=+10.7 kJ·ml-1
②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)
ΔH=-543 kJ·ml-1
寫(xiě)出氣態(tài)肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
。
4.工業(yè)上常用催化還原法和堿吸收法處理SO2氣體。1 ml CH4完全燃燒生成氣態(tài)水和1 ml S(g)燃燒的能量變化如下圖所示:
在催化劑作用下,CH4可以還原SO2生成單質(zhì)S(g)、H2O(g)和CO2,寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
。
5.基于Al2O3載氮體的碳基化學(xué)鏈合成氨技術(shù)示意圖如下。
總反應(yīng)3C(s)+N2(g)+3H2O(l)3CO(g)+2NH3(g) ΔH= kJ·ml-1。
6.大氣中的二氧化碳主要來(lái)自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25 ℃時(shí),相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表。
25 ℃時(shí)H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為
。
7.已知:①CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)
ΔH1=-65.17 kJ·ml-1
②Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)
ΔH2=-16.73 kJ·ml-1
③Al(s)+OH-(aq)+H2O(l)Al(aq)+H2(g) ΔH3=-415.0 kJ·ml-1
CaO(s)+2Al(s)+3H2O(l)Ca2+(aq)+2Al(aq)+3H2(g)的ΔH4= kJ·ml-1。
8.(2023·哈爾濱二模)已知CH4的生成焓(由穩(wěn)定單質(zhì)生成該物質(zhì))為ΔH=-71.7 kJ·ml-1
反應(yīng)Ⅰ:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH1=+131.3 kJ·ml-1 K1
反應(yīng)Ⅱ:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH2=+90.3 kJ·ml-1 K2
寫(xiě)出CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O(g)的熱化學(xué)方程式: 。
9.(2023·益陽(yáng)二模)油氣開(kāi)采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫,需要回收處理并加以利用。回答下列問(wèn)題:
已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
①2H2S(g)S2(g)+2H2(g)
ΔH1=+180 kJ·ml-1
②CS2(g)+2H2(g)CH4(g)+S2(g)
ΔH2=-81 kJ·ml-1
則反應(yīng)③CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)的ΔH3= kJ·ml-1;
10.(2023·棗莊二模)船舶柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),反應(yīng)產(chǎn)生的NOx尾氣是空氣主要污染物之一,研究NOx的轉(zhuǎn)化方法和機(jī)理具有重要意義。
已知:①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
ΔH1=-113 kJ·ml-1
②6NO2(g)+O3(g)3N2O5(g)
ΔH2=-227 kJ·ml-1
③4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g)
ΔH3=-57 kJ·ml-1
O3氧化脫除NO的總反應(yīng)是NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) ΔH4= 。
11.(2023·南通二模)乙硫醇(C2H5SH)的綜合利用及治理是當(dāng)前環(huán)境領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)之一。
家用煤氣中可摻入微量具有難聞氣味的乙硫醇。
已知:C2H5OH(g)+H2S(g)C2H5SH(g)+H2O(g) ΔH1=-32 kJ·ml-1
C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) ΔH2=-1 277 kJ·ml-1
2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)
ΔH3=-1 036 kJ·ml-1
2C2H5SH(g)+9O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)的ΔH= 。
12.(2023·湛江一模)通過(guò)CO2加氫生產(chǎn)甲醇是有希望的可再生路線(xiàn)之一,該過(guò)程主要發(fā)生如下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-41.1 kJ·ml-1
相關(guān)鍵能如下表,則ΔH1= ,該反應(yīng)的活化能Ea(正) Ea(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。
13.(2023·煙臺(tái)高三統(tǒng)考)CO2與氫氣在固載金屬催化劑上可發(fā)生以下反應(yīng):
反應(yīng)i.CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) ΔH1
反應(yīng)ii.CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) ΔH2>0
反應(yīng)iii.……
可能的反應(yīng)機(jī)理如下(M為催化劑);
回答下列問(wèn)題:
(1)反應(yīng)iii的化學(xué)方程式為
。
(2)已知下列幾種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(在101 kPa時(shí),由最穩(wěn)定單質(zhì)合成1 ml指定產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量):
依據(jù)以上信息,ΔH1= 。
14.(2023·太原一模)碳及其化合物的資源化利用在生產(chǎn)、生活中具有重要的意義。回答下列問(wèn)題:
汽車(chē)尾氣的處理:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=-620.4 kJ·ml-1。
該反應(yīng)的反應(yīng)歷程及反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量如下圖所示:
(1)反應(yīng) (填“①”“②”或“③”)是該反應(yīng)的決速步驟。
(2)寫(xiě)出反應(yīng)②的熱化學(xué)方程式
。
蓋斯定律的應(yīng)用與反應(yīng)熱的計(jì)算
1.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) ΔH=+134.5 kJ·ml-1
解析 根據(jù)蓋斯定律,①+②+③得碳與水制氫氣的總反應(yīng)C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),則ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+134.5 kJ·ml-1,故熱化學(xué)方程式為C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) ΔH=+134.5 kJ·ml-1。
2.-49.0 kJ·ml-1
解析 根據(jù)蓋斯定律,由Ⅱ+Ⅲ×2得反應(yīng)Ⅰ,則ΔH1=ΔH2+ΔH3×2=-49.0 kJ·ml-1。
3.2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 096.7 kJ·ml-1
解析 根據(jù)蓋斯定律,由2×②-①得:
2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=2×(-543 kJ·ml-1)-(+10.7 kJ·ml-1)=
-1 096.7 kJ·ml-1。
4.(1)CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·ml-1
解析 根據(jù)圖像可知,①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=Ea1-Ea2=126 kJ·ml-1-928 kJ·ml-1=-802 kJ·ml-1;②S(g)+O2(g)SO2(g) ΔH=-577 kJ·ml-1;根據(jù)蓋斯定律,由①-②×2可得CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·ml-1。
5.+434.0
解析 將反應(yīng)ⅰ和反應(yīng)ⅱ相加,即可得到總反應(yīng)3C(s)+N2(g)+3H2O(l)3CO(g)+2NH3(g) ΔH=+708.1 kJ·ml-1+(-274.1 kJ·ml-1)=+434.0 kJ·ml-1
6.3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·ml-1
解析 由題給燃燒熱數(shù)據(jù)可得,①H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH1=-285.8 kJ·ml-1,②C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)
ΔH2=-393.5 kJ·ml-1,③C6H6(l)+O2(g)6CO2(g)+3H2O(l) ΔH3=-3 267.5 kJ·ml-1,根據(jù)蓋斯定律,目標(biāo)方程式可由3×①+6×②-③得到,ΔH=(-285.8 kJ·ml-1)×3+(-393.5 kJ·ml-1)×6-(-3 267.5 kJ·ml-1)=+49.1 kJ·ml-1,故H2(g)與C(石墨,s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l) ΔH=+49.1 kJ·ml-1。
7.-911.9
解析 根據(jù)蓋斯定律,由①+②+2×③可得反應(yīng)CaO(s)+2Al(s)+3H2O(l)Ca2+(aq)+2Al(aq)+3H2(g),則ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17 kJ·ml-1)+(-16.73 kJ·ml-1)+2×(-415.0 kJ·ml-1)=-911.9 kJ·ml-1。
8.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
ΔH=-162 kJ·ml-1
解析 已知CH4的生成焓(由穩(wěn)定單質(zhì)生成該物質(zhì))為ΔH=-71.7 kJ·ml-1,可得到反應(yīng)Ⅲ:C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH4=-71.7 kJ·ml-1;
反應(yīng)Ⅱ:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)
ΔH2=+90.3 kJ·ml-1
根據(jù)蓋斯定律,由Ⅲ-Ⅱ得CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O(g)的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-162 kJ·ml-1。
9.+261
解析 反應(yīng)③等于反應(yīng)①減去反應(yīng)②,ΔH3=+180 kJ·ml-1-(-81 kJ·ml-1)=+261 kJ·ml-1。
10.-198 kJ·ml-1
解析 由蓋斯定律可知,(②×2-3×③+①)得到NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) ΔH4=(ΔH2×2-3×ΔH3+ΔH1)=-198 kJ·ml-1。
11.(1)-3 526 kJ·ml-1
解析 已知:①C2H5OH(g)+H2S(g)C2H5SH(g)+H2O(g) ΔH1=-32 kJ·ml-1;②C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g) ΔH2=-1 277 kJ·ml-1;③2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-1 036 kJ·ml-1;由蓋斯定律可知,③+2×②-2×①得2C2H5SH(g)+9O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g) ΔH=ΔH3+2ΔH2-2ΔH1=-1 036 kJ·ml-1-2×1 277 kJ·ml-1+2×32 kJ·ml-1=-3 526 kJ·ml-1。
12.+43 kJ/ml 大于
解析 反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差值,則反應(yīng)Ⅰ的焓變?chǔ)1=(2×803+436)kJ/ml-(1 071+2×464) kJ/ml=+43 kJ/ml,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),所以正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能。
13.(1)CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)
(2)+31.21 kJ·ml-1
解析 (1)據(jù)圖可知,CO2(g)還可以和H2(g)反應(yīng)生成HCHO(g),根據(jù)元素守恒可知反應(yīng)Ⅲ為CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g);(2)焓變=生成物總能量-反應(yīng)物總能量,所以ΔH1=[-362.3-0-(-393.51)] kJ·ml-1=+31.21 kJ·ml-1。
14.(1)① (2)N2O2(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g) ΔH=-513.2 kJ/ml
解析 (1)反應(yīng)的活化能越大,反應(yīng)速率越慢,慢反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)的決速步驟,由圖可知,反應(yīng)①的活化能最大,反應(yīng)速率最慢,則反應(yīng)①是該反應(yīng)的決速步驟;(2)由圖可知,反應(yīng)①為吸熱反應(yīng),反應(yīng)ΔH1=+199.4 kJ/ml,反應(yīng)③為放熱反應(yīng),反應(yīng)ΔH3=-306.6 kJ/ml,由蓋斯定律可知反應(yīng)①+②+③得到總反應(yīng),則反應(yīng)②的焓變?chǔ)2=ΔH-ΔH1-ΔH3=(-620.4 kJ/ml)-(+199.4 kJ/ml)-(-306.6 kJ/ml)=-513.2 kJ/ml,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2O2(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g) ΔH=-513.2 kJ/ml。
物質(zhì)
H2(g)
C(石墨,s)
C6H6(l)
燃燒熱ΔH/
(kJ·ml-1)
-285.8
-393.5
-3 267.5
化學(xué)鍵
H—H
C≡O(shè)
O—H
CO
鍵能/
(kJ·ml-1)
436
1 071
464
803
物質(zhì)
CO2(g)
H2(g)
HCOOH(g)
標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓/kJ·ml-1
-393.51
0
-362.3