2025届高三化学二轮热点练习 - 盖斯定律的应用与反应热的计算（含解析）

盖斯定律的应用与反应热的计算
1.(2024·衡水中学模拟)已知:①Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g)　ΔH1=+19.3 kJ·mol-1
②3FeO(s)+H2O(g)Fe3O4(s)+H2(g)　
ΔH2=-57.2 kJ·mol-1
③C(s)+CO2(g)2CO(g)　
ΔH3=+172.4 kJ·mol-1
碳与水制氢气总反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。其中用CO2、H2为原料合成甲醇(CH3OH)过程主要涉及以下反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
反应Ⅲ:CO(g)+H2(g)CH3OH(g)　ΔH3=-45.1 kJ·mol-1
根据盖斯定律,反应Ⅰ的ΔH1=　　　　。
3.火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,二者反应生成氮气和气态水。已知:
①N2(g)+2O2(g)N2O4(g)　
ΔH=+10.7 kJ·mol-1
②N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)　
ΔH=-543 kJ·mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.工业上常用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。1 mol CH4完全燃烧生成气态水和1 mol S(g)燃烧的能量变化如下图所示:
在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
5.基于Al2O3载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如下。
总反应3C(s)+N2(g)+3H2O(l)3CO(g)+2NH3(g)　ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
6.大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时,相关物质的燃烧热数据如下表。
物质 H2(g) C(石墨,s) C6H6(l)
燃烧热ΔH/ (kJ·mol-1) -285.8 -393.5 -3 267.5
25 ℃时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
7.已知:①CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)　
ΔH1=-65.17 kJ·mol-1
②Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)　
ΔH2=-16.73 kJ·mol-1
③Al(s)+OH-(aq)+H2O(l)Al(aq)+H2(g)　ΔH3=-415.0 kJ·mol-1
CaO(s)+2Al(s)+3H2O(l)Ca2+(aq)+2Al(aq)+3H2(g)的ΔH4=　　　　 kJ·mol-1。
8.(2023·哈尔滨二模)已知CH4的生成焓(由稳定单质生成该物质)为ΔH=-71.7 kJ·mol-1
反应Ⅰ:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=+131.3 kJ·mol-1　K1
反应Ⅱ:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)　ΔH2=+90.3 kJ·mol-1　K2
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
9.(2023·益阳二模)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g)S2(g)+2H2(g)　
ΔH1=+180 kJ·mol-1
②CS2(g)+2H2(g)CH4(g)+S2(g)　
ΔH2=-81 kJ·mol-1
则反应③CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)的ΔH3=　　　　 kJ·mol-1;
10.(2023·枣庄二模)船舶柴油机发动机工作时,反应产生的NOx尾气是空气主要污染物之一,研究NOx的转化方法和机理具有重要意义。
已知:①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　
ΔH1=-113 kJ·mol-1
②6NO2(g)+O3(g)3N2O5(g)　
ΔH2=-227 kJ·mol-1
③4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g)　
ΔH3=-57 kJ·mol-1
O3氧化脱除NO的总反应是NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)　ΔH4=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
11.(2023·南通二模)乙硫醇(C2H5SH)的综合利用及治理是当前环境领域关注的焦点之一。
家用煤气中可掺入微量具有难闻气味的乙硫醇。
已知:C2H5OH(g)+H2S(g)C2H5SH(g)+H2O(g)　ΔH1=-32 kJ·mol-1
C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH2=-1 277 kJ·mol-1
2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)　
ΔH3=-1 036 kJ·mol-1
2C2H5SH(g)+9O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)的ΔH=　　　　　　　　　　。
12.(2023·湛江一模)通过CO2加氢生产甲醇是有希望的可再生路线之一,该过程主要发生如下反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
相关键能如下表,则ΔH1=　　　　,该反应的活化能Ea(正)　　　　Ea(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。
化学键 H—H C≡O O—H CO
键能/ (kJ·mol-1) 436 1 071 464 803
13.(2023·烟台高三统考)CO2与氢气在固载金属催化剂上可发生以下反应:
反应i.CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)　ΔH1
反应ii.CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)　ΔH2>0
反应iii.……
可能的反应机理如下(M为催化剂);
回答下列问题:
(1)反应iii的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101 kPa时,由最稳定单质合成1 mol指定产物时所放出的热量):
物质 CO2(g) H2(g) HCOOH(g)
标准摩尔生成焓/kJ·mol-1 -393.51 0 -362.3
依据以上信息,ΔH1=　　　　。
14.(2023·太原一模)碳及其化合物的资源化利用在生产、生活中具有重要的意义。回答下列问题:
汽车尾气的处理:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-620.4 kJ·mol-1。
该反应的反应历程及反应物和生成物的相对能量如下图所示:
(1)反应　　　　(填“①”“②”或“③”)是该反应的决速步骤。
(2)写出反应②的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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盖斯定律的应用与反应热的计算
1.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)　ΔH=+134.5 kJ·mol-1
解析　根据盖斯定律,①+②+③得碳与水制氢气的总反应C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+134.5 kJ·mol-1,故热化学方程式为C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)　ΔH=+134.5 kJ·mol-1。
2.-49.0 kJ·mol-1
解析　根据盖斯定律,由Ⅱ+Ⅲ×2得反应Ⅰ,则ΔH1=ΔH2+ΔH3×2=-49.0 kJ·mol-1。
3.2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　
ΔH=-1 096.7 kJ·mol-1
解析　根据盖斯定律,由2×②-①得:
2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=2×(-543 kJ·mol-1)-(+10.7 kJ·mol-1)=
-1 096.7 kJ·mol-1。
4.(1)CH4(g)+2SO2(g)2S(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=+352 kJ·mol-1
解析　根据图像可知,①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=Ea1-Ea2=126 kJ·mol-1-928 kJ·mol-1=-802 kJ·mol-1;②S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH=-577 kJ·mol-1;根据盖斯定律,由①-②×2可得CH4(g)+2SO2(g)CO2(g)+2S(g)+2H2O(g)　ΔH=+352 kJ·mol-1。
5.+434.0
解析　将反应ⅰ和反应ⅱ相加,即可得到总反应3C(s)+N2(g)+3H2O(l)3CO(g)+2NH3(g)　ΔH=+708.1 kJ·mol-1+(-274.1 kJ·mol-1)=+434.0 kJ·mol-1
6.3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l)　ΔH=+49.1 kJ·mol-1
解析　由题给燃烧热数据可得,①H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH1=-285.8 kJ·mol-1,②C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)
ΔH2=-393.5 kJ·mol-1,③C6H6(l)+O2(g)6CO2(g)+3H2O(l)　ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1,根据盖斯定律,目标方程式可由3×①+6×②-③得到,ΔH=(-285.8 kJ·mol-1)×3+(-393.5 kJ·mol-1)×6-(-3 267.5 kJ·mol-1)=+49.1 kJ·mol-1,故H2(g)与C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l)　ΔH=+49.1 kJ·mol-1。
7.-911.9
解析　根据盖斯定律,由①+②+2×③可得反应CaO(s)+2Al(s)+3H2O(l)Ca2+(aq)+2Al(aq)+3H2(g),则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17 kJ·mol-1)+(-16.73 kJ·mol-1)+2×(-415.0 kJ·mol-1)=-911.9 kJ·mol-1。
8.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　
ΔH=-162 kJ·mol-1
解析　已知CH4的生成焓(由稳定单质生成该物质)为ΔH=-71.7 kJ·mol-1,可得到反应Ⅲ:C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH4=-71.7 kJ·mol-1;
反应Ⅱ:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)　
ΔH2=+90.3 kJ·mol-1
根据盖斯定律,由Ⅲ-Ⅱ得CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-162 kJ·mol-1。
9.+261
解析　反应③等于反应①减去反应②,ΔH3=+180 kJ·mol-1-(-81 kJ·mol-1)=+261 kJ·mol-1。
10.-198 kJ·mol-1
解析　由盖斯定律可知,(②×2-3×③+①)得到NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)　ΔH4=(ΔH2×2-3×ΔH3+ΔH1)=-198 kJ·mol-1。
11.(1)-3 526 kJ·mol-1
解析　已知:①C2H5OH(g)+H2S(g)C2H5SH(g)+H2O(g)　ΔH1=-32 kJ·mol-1;②C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH2=-1 277 kJ·mol-1;③2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)　ΔH3=-1 036 kJ·mol-1;由盖斯定律可知,③+2×②-2×①得2C2H5SH(g)+9O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)　ΔH=ΔH3+2ΔH2-2ΔH1=-1 036 kJ·mol-1-2×1 277 kJ·mol-1+2×32 kJ·mol-1=-3 526 kJ·mol-1。
12.+43 kJ/mol　大于
解析　反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值,则反应Ⅰ的焓变ΔH1=(2×803+436)kJ/mol-(1 071+2×464) kJ/mol=+43 kJ/mol,该反应为吸热反应,所以正反应的活化能大于逆反应的活化能。
13.(1)CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)　
(2)+31.21 kJ·mol-1
解析　(1)据图可知,CO2(g)还可以和H2(g)反应生成HCHO(g),根据元素守恒可知反应Ⅲ为CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g);(2)焓变=生成物总能量-反应物总能量,所以ΔH1=[-362.3-0-(-393.51)] kJ·mol-1=+31.21 kJ·mol-1。
14.(1)①　(2)N2O2(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g)　ΔH=-513.2 kJ/mol
解析　(1)反应的活化能越大,反应速率越慢,慢反应是化学反应的决速步骤,由图可知,反应①的活化能最大,反应速率最慢,则反应①是该反应的决速步骤;(2)由图可知,反应①为吸热反应,反应ΔH1=+199.4 kJ/mol,反应③为放热反应,反应ΔH3=-306.6 kJ/mol,由盖斯定律可知反应①+②+③得到总反应,则反应②的焓变ΔH2=ΔH-ΔH1-ΔH3=(-620.4 kJ/mol)-(+199.4 kJ/mol)-(-306.6 kJ/mol)=-513.2 kJ/mol,反应的热化学方程式为N2O2(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g)　ΔH=-513.2 kJ/mol。