資源簡介

蓋斯定律的應用與反應熱的計算
1.(2024·衡水中學模擬)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
碳與水制氫氣總反應的熱化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.研發二氧化碳利用技術,降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。其中用CO2、H2為原料合成甲醇(CH3OH)過程主要涉及以下反應:
反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1
反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
反應Ⅲ:CO(g)+H2(g)CH3OH(g)　ΔH3=-45.1 kJ·mol-1
根據蓋斯定律,反應Ⅰ的ΔH1=　　　　。
3.火箭的第一、二級發動機中,所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼來制備。用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化劑,二者反應生成氮氣和氣態水。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
寫出氣態肼和N2O4反應的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.工業上常用催化還原法和堿吸收法處理SO2氣體。1 mol CH4完全燃燒生成氣態水和1 mol 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S(g)、H2O(g)和CO2,寫出該反應的熱化學方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
5.基于Al2O3載氮體的碳基化學鏈合成氨技術示意圖如下。
總反應3C(s)+N2(g)+3H2O(l)3CO(g)+2NH3(g)　ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
6.大氣中的二氧化碳主要來自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25 ℃時,相關物質的燃燒熱數據如下表。
物質 H2(g) C(石墨,s) C6H6(l)
燃燒熱ΔH/ (kJ·mol-1) -285.8 -393.5 -3 267.5
25 ℃時H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的熱化學方程式為　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
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·哈爾濱二模)已知CH4的生成焓(由穩定單質生成該物質)為ΔH=-71.7 kJ·mol-1
反應Ⅰ:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH1=+131.3 kJ·mol-1　K1
反應Ⅱ:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)　ΔH2=+90.3 kJ·mol-1　K2
寫出CO2與H2反應生成CH4和H2O(g)的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
9.(2023·益陽二模)油氣開采、石油化工、煤化工等行業廢氣普遍含有的硫化氫,需要回收處理并加以利用。回答下列問題:
已知下列反應的熱化學方程式:
①2H2S(g)S2(g)+2H2(g)　
ΔH1=+180 kJ·mol-1
②CS2(g)+2H2(g)CH4(g)+S2(g)　
ΔH2=-81 kJ·mol-1
則反應③CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)的ΔH3=　　　　 kJ·mol-1;
10.(2023·棗莊二模)船舶柴油機發動機工作時,反應產生的NOx尾氣是空氣主要污染物之一,研究NOx的轉化方法和機理具有重要意義。
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氧化脫除NO的總反應是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前環境領域關注的焦點之一。
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·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)通過CO2加氫生產甲醇是有希望的可再生路線之一,該過程主要發生如下反應:
反應Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1
反應Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
相關鍵能如下表,則ΔH1=　　　　,該反應的活化能Ea(正)　　　　Ea(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。
化學鍵 H—H C≡O O—H CO
鍵能/ (kJ·mol-1) 436 1 071 464 803
13.(2023·煙臺高三統考)CO2與氫氣在固載金屬催化劑上可發生以下反應:
反應i.CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)　ΔH1
反應ii.CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)　ΔH2>0
反應iii.……
可能的反應機理如下(M為催化劑);
回答下列問題:
(1)反應iii的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知下列幾種物質的標準摩爾生成焓(在101 kPa時,由最穩定單質合成1 mol指定產物時所放出的熱量):
物質 CO2(g) H2(g) HCOOH(g)
標準摩爾生成焓/kJ·mol-1 -393.51 0 -362.3
依據以上信息,ΔH1=　　　　。
14.(2023·太原一模)碳及其化合物的資源化利用在生產、生活中具有重要的意義。回答下列問題:
汽車尾氣的處理:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH=-620.4 kJ·mol-1。
該反應的反應歷程及反應物和生成物的相對能量如下圖所示:
(1)反應　　　　(填“①”“②”或“③”)是該反應的決速步驟。
(2)寫出反應②的熱化學方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
蓋斯定律的應用與反應熱的計算
1.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)　ΔH=+134.5 kJ·mol-1
解析　根據蓋斯定律,①+②+③得碳與水制氫氣的總反應C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),則ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+134.5 kJ·mol-1,故熱化學方程式為C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)　ΔH=+134.5 kJ·mol-1。
2.-49.0 kJ·mol-1
解析　根據蓋斯定律,由Ⅱ+Ⅲ×2得反應Ⅰ,則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　根據蓋斯定律,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　根據圖像可知,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;根據蓋斯定律,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　將反應ⅰ和反應ⅱ相加,即可得到總反應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　由題給燃燒熱數據可得,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,根據蓋斯定律,目標方程式可由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)與C(石墨,s)生成C6H6(l)的熱化學方程式為3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l)　ΔH=+49.1 kJ·mol-1。
7.-911.9
解析　根據蓋斯定律,由①+②+2×③可得反應CaO(s)+2Al(s)+3H2O(l)Ca2+(aq)+2Al(aq)+3H2(g),則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(由穩定單質生成該物質)為ΔH=-71.7 kJ·mol-1,可得到反應Ⅲ:C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH4=-71.7 kJ·mol-1;
反應Ⅱ:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)　
ΔH2=+90.3 kJ·mol-1
根據蓋斯定律,由Ⅲ-Ⅱ得CO2與H2反應生成CH4和H2O(g)的熱化學方程式為CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-162 kJ·mol-1。
9.+261
解析　反應③等于反應①減去反應②,ΔH3=+180 kJ·mol-1-(-81 kJ·mol-1)=+261 kJ·mol-1。
10.-198 kJ·mol-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·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·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　反應熱等于反應物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差值,則反應Ⅰ的焓變ΔH1=(2×803+436)kJ/mol-(1 071+2×464) kJ/mol=+43 kJ/mol,該反應為吸熱反應,所以正反應的活化能大于逆反應的活化能。
13.(1)CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)　
(2)+31.21 kJ·mol-1
解析　(1)據圖可知,CO2(g)還可以和H2(g)反應生成HCHO(g),根據元素守恒可知反應Ⅲ為CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g);(2)焓變=生成物總能量-反應物總能量,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)反應的活化能越大,反應速率越慢,慢反應是化學反應的決速步驟,由圖可知,反應①的活化能最大,反應速率最慢,則反應①是該反應的決速步驟;(2)由圖可知,反應①為吸熱反應,反應ΔH1=+199.4 kJ/mol,反應③為放熱反應,反應ΔH3=-306.6 kJ/mol,由蓋斯定律可知反應①+②+③得到總反應,則反應②的焓變ΔH2=ΔH-ΔH1-ΔH3=(-620.4 kJ/mol)-(+199.4 kJ/mol)-(-306.6 kJ/mol)=-513.2 kJ/mol,反應的熱化學方程式為N2O2(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g)　ΔH=-513.2 kJ/mol。

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