2024人教版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第1课时　盖斯定律（含解析）

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2024人教版新教材高中化学选择性必修1
第二节　反应热的计算
第1课时　盖斯定律
基础过关练
题组一　对盖斯定律的理解
1.盖斯定律表明,在一定条件下,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。物质A在一定条件下可发生如图所示一系列转化,则下列关系错误的是(　　)
A.A→F的ΔH=-ΔH6
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=1
C.C→F的|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|
D.ΔH1+ΔH2+ΔH3=-ΔH4-ΔH5-ΔH6
2.(2021北京丰台期中)一个化学反应,不管是一步完成还是分几步完成的,其反应热是相同的,该定律称为盖斯定律。依据图示关系,下列说法不正确的是(　　)
A.石墨燃烧是放热反应
B.1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,后者放热多
C.C(石墨,s)+O2(g)CO(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2
D.一定条件下,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
3.把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径 Ⅰ　C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1<0;
途径Ⅱ　先制水煤气:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH2>0　①;再燃烧水煤气:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH3<0　②,2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　ΔH4<0　③。
请回答下列问题:
(1)等量的煤分别经过途径Ⅰ和途径Ⅱ,途径Ⅰ放出的热量　　　　途径Ⅱ放出的热量(填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系是　　　　　　　　。
(3)由于制取水煤气的反应中,反应物具有的总能量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量,故发生化学反应时,反应物就需要　　　　(填“吸收”或“释放”)能量才能转化为生成物。
题组二　盖斯定律的应用
4.灰锡(粉末状)和白锡是锡的两种同素异形体。已知:
①Sn(白,s)+2HCl(aq) SnCl2(aq)+H2(g)　ΔH1
②Sn(灰,s)+2HCl(aq) SnCl2(aq)+H2(g)　ΔH2
③Sn(灰,s)Sn(白,s)　ΔH3=+2.1 kJ·mol-1
下列说法正确的是(　　)
A.ΔH1>ΔH2
B.锡在常温下以灰锡状态存在
C.灰锡转化为白锡的反应是放热反应
D.锡制器皿长期处在低于13.2 ℃的环境中,会自行毁坏
5.已知热化学方程式:C(金刚石,s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1;
C(石墨,s)+O2(g) CO2(g)　ΔH2;
C(石墨,s) C(金刚石,s)　ΔH3=+1.9 kJ/mol。
下列说法正确的是(　　)
A.金刚石比石墨稳定
B.ΔH1>ΔH2
C.ΔH3=ΔH1-ΔH2
D.石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
6.(2022河南十校期中联考)苯是重要的化工原料和有机溶剂。已知有关热化学方程式如下:
①H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH1=-285.8 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH2=-393.5 kJ·mol-1
③(l)+O2(g) 6CO2(g)+3H2O(l)　ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1
则反应3H2(g)+6C(s)(l)的ΔH等于(　　)
A.+49.1 kJ·mol-1　　　
B.-49.1 kJ·mol-1
C.+98.2 kJ·mol-1　　　
D.-98.2 kJ·mol-1
7.(2021黑龙江双鸭山一中月考)钛被称为“第三金属”,其制取原料为金红石(TiO2),制取步骤如下:TiO2 TiCl4 Ti。已知:
①C(s)+O2(g) CO(g)　ΔH1;②TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(s)+O2(g)　ΔH2。则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH为(　　)
A.2ΔH1+2ΔH2　　　
B.2ΔH1+ΔH2
C.2ΔH1-ΔH2　　　
D.2ΔH1-2ΔH2
8.(2021福建福州检测)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸反应的热化学方程式为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(　　)
A.3a+b-c　　　B.c+3a-b　　　
C.a+b-c　　　D.c+a-b
9.(2021河北秦皇岛一中月考)在298 K、1.01×105 Pa下,将0.5 mol CO2通入750 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中充分反应,测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下,1 mol CO2通入1 L 2 mol·L-1 NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量,则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是(　　)
A.CO2(g)+NaOH(aq) NaHCO3(aq)　ΔH=-(2y-x)kJ·mol-1
B.CO2(g)+NaOH(aq) NaHCO3(aq)　ΔH=-(2x-y)kJ·mol-1
C.CO2(g)+NaOH(aq) NaHCO3(aq)　ΔH=-(4x-y)kJ·mol-1
D.2CO2(g)+2NaOH(l) 2NaHCO3(l)　ΔH=-(8x-2y)kJ·mol-1
能力提升练
题组一　利用盖斯定律计算反应热或确定反应热的关系
1.(2022河南郑州一中月考)已知几种可燃物的燃烧热如下表所示:
可燃物 CH4(g) C2H2(g) H2(g)
燃烧热ΔH (kJ·mol-1) -890 -1 300 -286
则2CH4(g) C2H2(g)+3H2(g)的ΔH为(　　)
A.+378 kJ·mol-1　　　
B.-378 kJ·mol-1
C.+568 kJ·mol-1　　　
D.-568 kJ·mol-1
2.(2021湖北襄阳月考)氯原子对O3的分解有催化作用:
O3(g)+Cl(g) ClO(g)+O2(g)　ΔH1
ClO(g)+O(g) Cl(g)+O2(g)　ΔH2
大气臭氧层的分解反应是O3(g)+O(g) 2O2(g)　ΔH,该反应的能量变化如图:
下列叙述中,正确的是(　　)
A.反应O3(g)+O(g) 2O2(g)的ΔH=E1-E3
B.O3(g)+O(g) 2O2(g)是吸热反应
C.ΔH=ΔH1+ΔH2
D.2O2(g) O3(g)+O(g)是放热反应
3.2 mol金属钠和1 mol氯气反应的能量关系如图所示,下列说法不正确的是(　　)
A.ΔH2>0
B.ΔH4+ΔH5+ΔH8=ΔH1
C.在相同条件下,2K(g) 2K+(g)的ΔH<ΔH3
D.ΔH6+ΔH7=ΔH8
4.浓硫酸稀释时包含两个过程:一是部分硫酸分子分散在水里吸收热量,热效应为ΔH1;二是部分硫酸分子与水作用形成硫酸水化物并发生一系列变化,整个过程释放热量,热效应为ΔH2,其中具体包含以下三个变化:
①H2SO4(l)+nH2O(l) H2SO4·nH2O(l)　ΔH3
②H2SO4·nH2O(l) H2SO4(aq)+nH2O(l)　ΔH4
③H2SO4(aq) 2H+(aq)+S(aq)　ΔH5
下列说法正确的是(　　)
A.浓硫酸稀释时只有化学变化
B.ΔH1-ΔH2<0
C.ΔH5<0
D.ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5
题组二　利用盖斯定律推断热化学方程式
5.(2021河南部分重点中学月考)工业上乙烯催化氧化制乙醛的某一反应原理为2CH2CH2(g)+O2(g) 2CH3CHO(aq),其反应热为ΔH,该反应原理可以拆解为如下三步反应:
Ⅰ.CH2CH2(g)+PdCl2(aq)+H2O(l) CH3CHO(aq)+Pd(s)+2HCl(aq)　ΔH1
Ⅱ.……
Ⅲ.4CuCl(s)+O2(g)+4HCl(aq) 4CuCl2(aq)+2H2O(l)　ΔH3
若第Ⅱ步反应的反应热为ΔH2,且ΔH=2ΔH1+2ΔH2+ΔH3,则第Ⅱ步反应的热化学方程式为(　　)
A.PdCl2(aq)+2CuCl(s) Pd(s)+2CuCl2(aq)　ΔH2
B.2Pd(s)+4CuCl2(aq) 2PdCl2(aq)+4CuCl(s)　ΔH2
C.Pd(s)+2CuCl2(aq) PdCl2(aq)+2CuCl(s)　ΔH2
D.2PdCl2(aq)+4CuCl(s) 2Pd(s)+4CuCl2(aq)　ΔH2
6.回答下列问题:
(1)高炉冶铁过程中,甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁,有关反应为:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+260 kJ·mol-1　①。
已知:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1　②。
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知:Na2CO3·10H2O(s) Na2CO3(s)+10H2O(g)　ΔH=+532.36 kJ·mol-1　①
Na2CO3·10H2O(s) Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)　ΔH=+473.63 kJ·mol-1　②
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
7.回答下列问题:
(1)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　①
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l)　ΔH=-937 kJ·mol-1　②
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知:Al2O3(s)+3C(s) 2Al(s)+3CO(g)　ΔH1=+1 344.1 kJ·mol-1　①
2AlCl3(g) 2Al(s)+3Cl2(g)　ΔH2=+1 169.2 kJ·mol-1　②
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.回答下列问题:
(1)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。[已知温度为T时:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165 kJ·mol-1;CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1]
(2)用O2将HCl转化为Cl2,可提高经济效益,减少环境污染。传统上该转化通过如图所示的催化循环实现。其中,反应①为2HCl(g)+CuO(s) H2O(g)+CuCl2(s)　ΔH1。
反应②生成1 mol Cl2(g)的反应热为ΔH2,则总反应的热化学方程式为
　　　　　　　　　　　　　　　(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。
答案全解全析
基础过关练
1.B　根据题图可知,F→A的ΔH=ΔH6,则A→F的ΔH=-ΔH6,故A正确;ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,故B错误;F→C的ΔH=ΔH6+ΔH1+ΔH2,则C→F的ΔH=-(ΔH6+ΔH1+ΔH2),所以C→F的|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|,故C正确;A→D的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,D→A的ΔH=ΔH4+ΔH5+ΔH6,二者的绝对值相等,符号相反,故D正确。
2.B　根据ΔH1<0可知,石墨燃烧是放热反应,A正确;根据反应热大小比较,ΔH1<ΔH2,即1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2,后者放热少,B错误;根据盖斯定律,C(石墨,s)+O2(g) CO(g)　ΔH=ΔH1-ΔH2,C正确;一定条件下,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,D正确。
3.答案　(1)等于　(2)ΔH1=ΔH2+(ΔH3+ΔH4)
(3)小于　吸收
解析　(1)根据盖斯定律,途径Ⅱ中①+(②+③)×可得途径Ⅰ的热化学方程式,故等量的煤分别经过两种途径,放出的热量相同。(3)因为ΔH2>0,所以制取水煤气的反应中,反应物的总能量小于生成物的总能量。
4.D　由③知Sn(灰,s)转化为Sn(白,s)是吸热的,由盖斯定律可得ΔH3=ΔH2-ΔH1>0,则ΔH1<ΔH2,当温度低于13.2 ℃时,Sn(白)自动转化为Sn(灰),所以A、B、C都错,选D。
5.D　石墨转化为金刚石要吸收能量,说明石墨的能量低,石墨比金刚石稳定,A错误;石墨的能量低于金刚石的能量,故石墨燃烧放出的能量比等质量的金刚石少,放热反应的ΔH<0,则ΔH1<ΔH2,B错误;将3个反应依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,③=②-①,故ΔH3=ΔH2-ΔH1,C错误;石墨转化为金刚石的反应的ΔH3=+1.9 kJ/mol,为吸热反应,D正确。
反思升华
　　同素异形体的转化过程中,若吸收热量,则由较稳定物质变为较不稳定物质;若放出热量,则由较不稳定物质变为较稳定物质。
6.A　根据盖斯定律,所求反应=①×3+②×6-③,则3H2(g)+6C(s)(l)　ΔH=(-285.8×3-393.5×6+3 267.5) kJ·mol-1=+49.1 kJ·mol-1。
7.B　依据盖斯定律,①×2+②可得所求反应,则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(s)+2CO(g)　ΔH=2ΔH1+ΔH2。
8.A　已知碳的燃烧热ΔH1=a kJ·mol-1,则碳燃烧的热化学方程式为C(s)+O2(g) CO2(g)　ΔH1=a kJ·mol-1,又已知S(s)+2K(s) K2S(s)　ΔH2=b kJ·mol-1,2K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s)　ΔH3=c kJ·mol-1,则根据盖斯定律可得,ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3,即x=3a+b-c,A正确。
9.C　0.5 mol CO2通入750 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中生成碳酸钠和碳酸氢钠,物质的量之比为1∶1,放出热量为x kJ,热化学方程式为2CO2(g)+3NaOH(aq) NaHCO3(aq)+Na2CO3(aq)+H2O(l)　ΔH=-4x kJ·mol-1①;1 mol CO2通入1 L 2 mol·L-1 NaOH溶液中生成碳酸钠,放出的热量为y kJ,热化学方程式为2NaOH(aq)+CO2(g) Na2CO3(aq)　ΔH=-y kJ·mol-1②;根据盖斯定律可知,①-②得CO2(g)+NaOH(aq) NaHCO3(aq)　ΔH=-(4x-y)kJ·mol-1;故选C。
能力提升练
A　由题给燃烧热数据可得表示三种物质燃烧热的热化学方程式分别为①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)　ΔH1=-890 kJ·mol-1,②C2H2(g)+O2(g) 2CO2(g)+H2O(l)　ΔH2=-1 300 kJ·mol-1,③H2(g)+O2(g) H2O(l)　ΔH3=-286 kJ·mol-1,由盖斯定律可知,①×2-②-③×3可得反应2CH4(g) C2H2(g)+3H2(g),则ΔH=(-890 kJ·mol-1)×2-
(-1 300 kJ·mol-1)-(-286 kJ·mol-1)×3=+378 kJ·mol-1。
2.C　反应热等于生成物的总能量减去反应物的总能量,则反应O3(g)+O(g) 2O2(g)的ΔH=E3-E2,故A错误;由图像可以看出,反应物总能量大于生成物总能量,即O3(g)+O(g) 2O2(g)为放热反应,故B错误;已知:①O3(g)+Cl(g) ClO(g)+O2(g)　ΔH1,②ClO(g)+O(g) Cl(g)+O2(g)　ΔH2,利用盖斯定律,①+②可得:O3(g)+O(g) 2O2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2,故C正确;O3(g)+O(g) 2O2(g)为放热反应,则2O2(g) O3(g)+O(g)是吸热反应,故D错误。
3.B　金属钠由固态变为气态的过程中需要吸收热量,因此ΔH2>0,A正确;由盖斯定律可知,ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH8=ΔH1,B错误;钾原子原子核外有4个电子层,其失去最外层一个电子所需的能量较小,因此2K(g) 2K+(g)的ΔH<ΔH3,C正确;由盖斯定律可知,ΔH6+ΔH7=ΔH8,D正确。
4.D　依据题目所给信息可知,浓硫酸稀释时存在物理变化和化学变化,A错误;硫酸分子分散在水里吸收热量,ΔH1>0,硫酸分子与水作用形成硫酸水化物释放热量,ΔH2<0,则ΔH1-ΔH2>0,B错误;③为电离过程,吸收热量,则ΔH5>0,C错误;①+②+③为硫酸分子与水作用形成硫酸水化物并发生一系列变化释放热量,热效应为ΔH2,则ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5,D正确。
5.C　根据ΔH=2ΔH1+2ΔH2+ΔH3,可得2ΔH2=ΔH-2ΔH1-ΔH3,运用盖斯定律,(总反应-2×Ⅰ-Ⅲ)得第Ⅱ步反应:Pd(s)+2CuCl2(aq) PdCl2(aq)+2CuCl(s)　ΔH2。
6.答案　(1)2CH4(g)+O2(g) 2CO(g)+4H2(g)　ΔH=-46 kJ·mol-1
(2)Na2CO3·H2O(s) Na2CO3(s)+H2O(g)　ΔH=+58.73 kJ·mol-1
解析　(1)根据盖斯定律,①×2+②得:2CH4(g)+O2(g) 2CO(g)+4H2(g)　ΔH=-46 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,①-②得:Na2CO3·H2O(s) Na2CO3(s)+H2O(g)　ΔH=+58.73 kJ·mol-1。
7.答案　(1)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l) 5CaSO4(s)+HF(g)+3H3PO4(l)　ΔH=-418 kJ·mol-1
(2)Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) 2AlCl3(g)+3CO(g)　ΔH=+174.9 kJ·mol-1
解析　(1)根据盖斯定律可知,①×5-②即得到Ca5(PO4)3F和H2SO4反应生成H3PO4的热化学方程式。
(2)根据盖斯定律可知,①-②即得到由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式。
8.答案　(1)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH=-206 kJ·mol-1
(2)4HCl(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Cl2(g)　ΔH=2ΔH1+2ΔH2
解析　(1)已知:CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165 kJ·mol-1①、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41 kJ·mol-1②,由盖斯定律可知,②-①即得所求热化学方程式:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH=-206 kJ·mol-1。
(2)2HCl(g)+CuO(s) H2O(g)+CuCl2(s)　ΔH1①,2CuCl2(s)+O2(g) 2CuO(s)+2Cl2(g)　2ΔH2②,根据盖斯定律,由①×2+②得总反应:4HCl(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Cl2(g)　ΔH=2ΔH1+2ΔH2。
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