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12专题7盖斯定律专练1．三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：（2）SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)ΔH1=48kJ·mol−13SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g)ΔH2=−30kJ·mol−1则反应4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH=__________kJ·mol−1。【答案】114分析：本题考查的是化学反应原理的综合应用，主要包括反应与能量以及化学反应速率、平衡的相关内容。只需要根据题目要求，利用平衡速率的方法进行计算即可。详解：（1）将第一个方程式扩大3倍，再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变，所以焓变为48×3+(－30)=114kJ·mol-1。2．联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：（1）①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l)ΔH1②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)ΔH2③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)ΔH3④2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH4=-1048.9kJ/mol上述反应热效应之间的关系式为ΔH4=________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_________________________________________________。【答案】（1）2ΔH3-2ΔH2-ΔH1反应放热量大、产生大量气体（1）根据盖斯定律，反应热效应之间的关系式为ΔH4=2ΔH3-2ΔH2-ΔH1。联胺有强还原性，N2O4有强氧化性，两者在一起易发生自发地氧化还原反应，反应放热量大、产生大量气体，所以联氨和N2O4可作为火箭推进剂。3．催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一，研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO，反应的热化学方程式如下：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=－53.7kJ•mol-1ICO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2II某实验室控制CO2和H2初始投料比为1︰2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：12T（K）催化剂CO2转化率（%）甲醇选择性（%）543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6[备注]Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ•mol-1和-285.8kJ•mol-1。②H2O(l)=H2O(g)△H3=+44.0kJ•mol-1请回答（不考虑温度对△H的影响）：（1）反应I的平衡常数表达式K=______；反应II的△H2=______kJ•mol-1．【答案】+41.2【解析】（1）反应I的平衡常数表达式K=；由①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ•mol-1和-285.8kJ•mol-1以及②H2O(l)=H2O(g)△H3=+44.0kJ•mol-1，由盖斯定律可得反应II的△H2=-285.8kJ•mol-1-（-283.0kJ•mol-1）+44.0kJ•mol-1=+41.2kJ•mol-1．4．（14分）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：①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1②CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2③CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H3回答下列问题：（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：由此计算△H1＝kJ·mol-1，已知△H2＝-58kJ·mol-1，则△H3＝kJ·mol-1。12【答案】（1）—99；＋41【解析】（1）反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则根据表中数据和反应的化学方程式CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）可知反应热△H1＝1076kJ/mol＋2×436kJ/mol—3×413kJ/mol—343kJ/mol—465kJ/mol＝—99kJ.mol-1。根据盖斯定律可知②—①即可得到反应③，则△H3＝—58kJ/mol＋99kJ/mol＝＋41kJ.mol-1。5．NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。（1）用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：2NO2(g)+H2O(l)HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=−116.1kJ·mol−13HNO2(aq)HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=75.9kJ·mol−1反应3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=___________kJ·mol−1。【答案】−136.2【解析】（1）将两个热化学方程式编号，2NO2（g）+H2O（l）=HNO3（aq）+HNO2（aq）ΔH=−116.1kJ·mol−1（①式）3HNO2（aq）=HNO3（aq）+2NO（g）+H2O（l）ΔH=75.9kJ·mol−1（②式）应用盖斯定律，将（①式3+②式）2得，反应3NO2（g）+H2O（l）=2HNO3（aq）+NO（g）ΔH=[（−116.1kJ·mol−1）3+75.9kJ·mol−1]2=-136.2kJ·mol−1。6．采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题（1）F．Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=∞时，N2O5(g)完全分解）：t/min0408016026013001700∞12p/kPa35.840.342.5.45.949.261.262.363.1①已知：2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=−4.4kJ·mol−12NO2(g)＝N2O4(g)ΔH2=−55.3kJ·mol−1则反应N2O5(g)＝2NO2(g)+12O2(g)的ΔH=_______kJ·mol−1。（2）对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)，R.A．Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO3→2NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_______（填标号)。A．v(第一步的逆反应)＞v(第二步反应)B．反应的中间产物只有NO3C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D．第三步反应活化能较高【答案】53.1AC【解析】（2）①已知：ⅰ、2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g)△H1＝－4.4kJ/molⅱ、2NO2(g)＝N2O4(g)△H2＝－55.3kJ/mol根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g)△H1＝＋53.1kJ/mol；（2）A、第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，A正确；B、根据第二步和第三步可知中间产物还有NO，B错误；C、根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确；D、第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，D错误。答案选AC。7．CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：（1）CH4-CO2催化重整反应为：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)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol−112该催化重整反应的ΔH==______kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____（填标号）。A．高温低压B．低温高压C．高温高压D．低温低压【答案】247A【解析】（1）已知：①C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH=-75kJ·mol−1②C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ·mol−1③C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol−1根据盖斯定律可知③×2－②－①即得到该催化重整反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=＋247kJ·mol−1。正反应是体积增大的吸热反应，所以有利于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压，答案选A。8．近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：（1）反应Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH3=－297kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：_________________________________________。【答案】3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=−254kJ·mol−1【解析】（1）根据过程，反应II为SO2催化歧化生成H2SO4和S，反应为3SO2+2H2O=2H2SO4+S。应用盖斯定律，反应I+反应III得，2H2SO4（l）+S（s）=3SO2（g）+2H2O（g）ΔH=ΔH1+ΔH3=（+551kJ/mol）+（-297kJ/mol）=+254kJ/mol，反应II的热化学方程式为3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）ΔH=-254kJ/mol。9．近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：（1）下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。12通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为______________、______________，制得等量H2所需能量较少的是_____________。【答案】H2O(l)=H2(g)+12O2(g)ΔH=+286kJ/molH2S(g)=H2(g)+S(s)ΔH=+20kJ/mol系统（II）【解析】（1）根据盖斯定律，把系统(Ⅰ)的三个热化学方程式相加可得：H2O(l)＝H2(g)+12O2(g)ΔH＝286kJ•mol-1；把系统(Ⅱ)的三个热化学方程式相加可得：H2S(g)＝H2(g)+S(s)ΔH＝20kJ•mol-1；由上述两个热化学方程式可得，制得1molH2，系统(Ⅰ)需要吸收286kJ能量，系统(Ⅱ)需要吸收20kJ能量，所以制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。10．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：（1）正丁烷（C4H10）脱氢制1-丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：①C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)ΔH1已知：②C4H10(g)+12O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=-119kJ·mol-1③H2(g)+12O2(g)=H2O(g)ΔH3=-242kJ·mol-1反应①的ΔH1为________kJ·mol-1。【答案】+123kJ·mol－1【解析】（1）根据盖斯定律，用②式-③式可得①式，因此△H1=△H2-△H3=-119kJ/mol+242kJ/mol=+123kJ/mol。11．砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：（1）已知：