6-1-4考点四盖斯定律的三大应用

第六章化学反应与能量第一节化学能与热能考点四盖斯定律的三大应用精讲精练考能重点讲解提升技能盖斯定律的内容对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。应用一利用盖斯定律书写热化学方程式【方法归纳】利用盖斯定律书写热化学方程式的一般流程：先确定待求的反应方程式⇒找出待求方程式中各物质在已知方程式中的位置⇒根据待求方程式中各物质的计量数和位置对已知方程式进行处理，得到变形后的新方程式⇒将新得到的方程式进行加减反应热也需要相应加减⇒写出待求的热化学方程式要特别注意三个关键：(1)参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般为2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘或除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，可得出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。(2)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；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。(3)将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。【对点训练】1．已知在常温常压下：①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1275.6kJ·mol－1②H2O(l)===H2O(g)ΔH＝＋44.0kJ·mol－1写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式______________。答案：CH3OH(l)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－725.8kJ·mol－12．(1)在25℃、101kPa下，1g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热55.6kJ。则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为_____________。(2)下表中的数据表示破坏1mol相应化学键需消耗的能量(即键能，单位为kJ·mol－1)：化学键C—HC—FH—FF—F键能414489565158根据键能数据计算以下反应的反应热ΔH：CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)ΔH＝__________。(3)发射卫星用N2H4气体为燃料，NO2气体为氧化剂，两者反应生成N2和水蒸气，已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH1＝＋67.7kJ·mol－1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH2＝－484kJ·mol－1；N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH3＝－534kJ·mol－1；H2O(l)===H2O(g)ΔH4＝＋44.0kJ·mol－1。写出N2H4气体与NO2气体反应生成氮气和液态水的热化学方程式：__________________________________。(4)将煤转化为水煤气的主要化学反应为C＋H2O(g)=====高温CO＋H2；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH＝－242.0kJ·mol－1CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式：_________________________________________。解析：(1)1g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热55.6kJ，所以16g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热889.6kJ，热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－889.6kJ·mol－1。(2)化学反应中，旧化学键断裂吸收的能量为414kJ·mol－1×4mol＋158kJ·mol－1×4mol＝2288kJ，新化学键生成释放的能量为489kJ·mol－1×4mol＋565kJ·mol－1×4mol＝4216kJ，所以该反应是放热反应，放出的热量为4216kJ－2288kJ＝1928kJ，即ΔH＝－1928kJ·mol－1。(3)将已知的热化学方程式依次编号为①、②、③、④，将方程式③×2－①－④×4得2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(l)，所以反应的ΔH＝2×(－534kJ·mol－1)－67.7kJ·mol－1－4×(＋44.0kJ·mol－1)＝－1311.7kJ·mol－1。答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－889.6kJ·mol－1(2)－1928kJ·mol－1(3)2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1311.7kJ·mol－1(4)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.5kJ·mol－1应用二利用盖斯定律计算反应热【方法归纳】有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯，这给测定反应热造成了困难，此时若应用盖斯定律，就可以间接把它们的反应热计算出来。常用以下两种方法：(1)热化学方程式相加或相减，如：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1；②C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH2；①－②可得CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2。(2)合理设计反应途径，如：顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等。ΔH＝ΔH1＋ΔH2。【对点训练】3．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：碳的标准燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1S(s)＋2K(s)===K2S(s)ΔH2＝bkJ·mol－12K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)ΔH3＝ckJ·mol－1则x为()A．3a＋b－cB．c－3a－bC．a＋b－cD．c－a－b解析：碳燃烧的热化学方程式为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝akJ·mol－1，将另外两个热化学方程式进行编号，②S(s)＋2K(s)===K2S(s)ΔH2＝bkJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)ΔH3＝ckJ·mol－1，运用盖斯定律，①×3＋②－③得S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)ΔH＝(3a＋b－c)kJ·mol－1，则x＝3a＋b－c，故A正确。答案：A4．在25℃、101kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、870.3kJ·mol－1，则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为()A．－488.3kJ·mol－1B．＋488.3kJ·mol－1C．－191kJ·mol－1D．＋191kJ·mol－1解析：由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1；②H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1；③CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－870.3kJ·mol－1。则2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2＋②×2－③得出，则反应热为－393.5kJ·mol－1×2＋(－285.8kJ·mol－1×2)－(－870.3kJ·mol－1)＝－488.3kJ·mol－1。答案：A5．已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)ΔH＝＋66.0kJ·mol－1WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)ΔH＝－137.9kJ·mol－1则WO2(s)WO2(g)的ΔH＝__________________。解析：将反应①WO2(s)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)ΔH＝＋66.0kJ·mol－1和②WO2(g)＋2H2(g)W(s)＋2H2O(g)ΔH＝－137.9kJ·mol－1作如下处理：①－②可得WO2(s)WO2(g)ΔH＝＋203.9kJ·mol－1。答案：＋203.9kJ·mol－16．将1L0.1mol/LBaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量，将1L0.5mol/LHCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出bkJ热量(不考虑醋酸钠水解)；将0.5L1mol/L硫酸溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为()A．(5a－2b)kJB．(5a＋2b)kJC．(2b－5a)kJD．(10a＋4b)kJ解析：根据题意，可得：①Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)===BaSO4(s)ΔH＝－10akJ/mol，②H＋(aq)＋CH3COO－ΔH＝－2bkJ/mol。根据盖斯定律，由①＋②×2可得硫酸和(CH3COO)2Ba的反应为2H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋Ba2＋(aq)＋2CH3COO－(aq)===2CH3COOH(aq)＋BaSO4(s)ΔH＝－(10a＋4b)kJ/mol，故0.5molH2SO4参加反应，放出热量为(10a＋4b)kJ/mol×0.5mol＝(5a＋2b)kJ。答案：B应用三利用盖斯定律比较反应热的大小【方法归纳】1．盖斯定律比较反应热的大小的几种情况(1)同一反应生成物状态不同时：A(g)＋B(g)===C(g)ΔH10A(g)＋B(g)===C(l)ΔH20因为C(g)===C(l)ΔH30，而ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以|ΔH2||ΔH1|。(2)同一反应物状态不同时：S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH10S(g)＋O2(g)===SO2(g)ΔH20ΔH3＋ΔH2＝ΔH1，且ΔH30，所以|ΔH1||ΔH2|。(3)两个有联系的不同反应相比：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH10C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH20ΔH3＋ΔH2＝ΔH1，所以|ΔH1||ΔH2|。2．反应热大小比较的其他方法(1)直接比较法依据规律、经验和常识直接判断不同反应的ΔH的大小的方法可称为直接比较法。①吸热反应的ΔH肯定比放热反应的大(前者大于0，后者小于0)。②物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多。③等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。④产物相同时，同种气态物质燃烧放出的热量比等量的固态物质燃烧放出的热量多。反应物相同时，生成同种液态物质放出的热量比生成等量的气态物质放出的热量多。⑤生成等量的水时强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多。⑥对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ/mol，则向密闭容器中通入2molSO2和1molO2，反应达到平衡后，放出的热量要小于197kJ。(2)图示比较法画出化学变化过程中的能量变化图后，依据反应物的总能量与生成物的总能量的高低关系可以很方便地比较ΔH的大小。对于反应2A＋B===2C的能量变化如图所示：【易错警示】比较反应热的大小时，不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。如：放热反应，|ΔH|越大，ΔH越小。【对点训练】7．已知燃料丙烷(C3H8)完全燃烧后只有CO2和H2O不会造成环境污染，已知有以下四个热化学反应方程式：①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－akJ/mol②C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－bkJ/mol③2C3H8(g)＋9O2(g)===4CO2(g)＋2C