高考化学总复习课堂练习盖斯定律的应用反应热的比较计算及热化学方程式的书写.docx
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高考化学总复习课堂练习盖斯定律的应用反应热的比较计算及热化学方程式的书写
盖斯定律的应用——反应热的比较、计算及热化学方程式的书写
反应热是中学化学的重要内容，在近几年的高考中都有所涉及，特别是运用盖斯定律进行有关反应焓变的比较、计算以及热化学方程式的书写更是考查的重点和热点，该题型能够很好地考查学生综合分析问题的能力，命题角度灵活，但形式比较稳定，大都是与其他化学反应原理相互融合，往往都是以一定的工业生产为背景，在几个已知热化学方程式的基础上运用盖斯定律进行反应焓变的比较、计算以及热化学方程式的书写，在复习备考中应充分理解盖斯定律的本质，掌握解题的技能进行突破。
1．盖斯定律
（1）内容
对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都一样。
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。
（2）意义
间接计算某些反应的反应热。
2．ΔH的比较要点
（1）比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
（2）反应物和生成物的状态
物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系
（3）参加反应物质的量：
当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。
（4）反应的程度：
参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。
3．利用盖斯定律进行反应热计算的方法
（1）运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调：
根据目标热化学方程式，调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置，改写已知的热化学方程式。
二调：
根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调：
调整中间物质的化学计量数。
一加：
将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
（2）运用盖斯定律的三个注意事项
①热化学方程式乘以某一个数时，反应热的数值必须也乘上该数。
②热化学方程式相加减时，物质之间相加减，反应热也必须相加减。
③将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋”“－”随之改变，但数值不变。
（3）运用盖斯定律的三个模板
转化关系
反应热间的关系
aA
B、A
B
ΔH1＝aΔH2
A
B
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2
1．（2018·全国卷Ⅰ，28
（2）①）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。
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：
已知：
ⅰ.2N2O5（g）＝2N2O4（g）＋O2（g）
ΔH1＝－4.4kJ·mol－1
ⅱ.2NO2（g）＝N2O4（g） ΔH2＝－55.3kJ·mol－1
则反应N2O5（g）＝2NO2（g）＋
O2（g）的ΔH＝________kJ·mol－1
解析 根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5（g）＝2NO2（g）＋1/2O2（g） ΔH＝＋53.1kJ/mol。
答案 ＋53.1
2．（2018·全国Ⅱ，27
（1））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。
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－1
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－394kJ·mol－1
C（s）＋
O2（g）===CO（g） ΔH＝－111kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。
解析 将题给三个反应依次编号①、②、③：
C（s）＋2H2（g）===CH4（g） ΔH＝－75kJ·mol－1①
C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－394kJ·mol－1②
C（s）＋
O2（g）===CO（g） ΔH＝－111kJ·mol－1③
根据盖斯定律，由③×2－①－②可得：
CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g） ΔH＝247kJ·mol－1。
答案 ＋247
3．（2018·北京卷，27
（1））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：
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：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 由题图可知，反应Ⅱ的化学方程式为3SO2＋2H2O
2H2SO4＋S↓。
根据盖斯定律，反应Ⅱ＝－（反应Ⅰ＋反应Ⅲ）可得：
3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s） ΔH2＝－254kJ·mol－1。
答案 3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s） ΔH2＝－254kJ·mol－1
4．（2014·全国卷Ⅱ，13）室温下，将1mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2，CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O（s）
CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3。
则下列判断正确的是（ ）
A．ΔH2>ΔH3 B．ΔH1<ΔH3
C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2 D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3
B [根据题意，可知①CuSO4·5H2O（s）===Cu2＋（aq）＋SO
（aq）＋5H2O（l） ΔH1>0，②CuSO4（s）===Cu2＋（aq）＋SO
（aq） ΔH2<0，③CuSO4·5H2O（s）
CuSO4（s）＋5H2O（l） ΔH3，根据盖斯定律有①＝②＋③，则ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，即有ΔH3＝ΔH1－ΔH2>0。
A项，由以上分析知，ΔH2<0，ΔH3>0，故有ΔH3>ΔH2，错误；B项，由于ΔH1>0，ΔH2<0，故有ΔH1<ΔH1－ΔH2＝ΔH3，正确；由以上分析ΔH3＝ΔH1－ΔH2，故C、D错误。
]
Ⅰ.反应热大小的比较
1．下列各组热化学方程式的ΔH前者大于后者的是（ ）
①C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1
C（s）＋
O2（g）===CO（g） ΔH2
②S（s）＋O2（g）===SO2（g） ΔH3
S（g）＋O2（g）===SO2（g） ΔH4
③H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH5
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH6
④CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g） ΔH7
CaO（s）＋H2O（l）===Ca（OH）2（aq） ΔH8
A．① B．④
C．②③④ D．①②③
C [ΔH有正、负之分，比较时要连同“＋”“－”在内一起比较，类似数学中的正、负大小的比较。
①中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：
CO（g）＋
O2（g）===CO2（g） ΔH＝ΔH1－ΔH2，该反应为放热反应，即ΔH1－ΔH2<0，所以ΔH1<ΔH2；②等量的固态硫变为硫蒸气时吸收热量，故在与O2反应产生同样的SO2时，气态硫放出的热量多，即ΔH3>ΔH4；③发生同样的燃烧反应，物质的量越多，放出的热量越多，故ΔH5>ΔH6；④碳酸钙分解吸收热量，ΔH7>0，CaO与H2O反应放出热量，ΔH8<0，显然ΔH7>ΔH8。
]
2．已知：
①2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH1
②H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g） ΔH2
③4HCl（g）＋O2（g）===2Cl2（g）＋2H2O（g） ΔH3
④N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g） ΔH4
⑤2NH3（g）＋3Cl2（g）===N2（g）＋6HCl（g） ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是（ ）
A．ΔH1＞0，ΔH2＞0 B．ΔH4＞0
C．ΔH2＝ΔH4＋ΔH5 D．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
D [H2与O2、H2与Cl2的反应均为放热反应，则ΔH1＜0，ΔH2＜0，A错误。
N2与H2的合成氨反应为放热反应，则ΔH4＜0，B错误。
根据盖斯定律，由
×④＋
×⑤可得②，则ΔH2＝
ΔH4＋
ΔH5，C错误。
根据盖斯定律，由③＋②×2可得①，则有ΔH3＋2ΔH2＝ΔH1，即ΔH3＝ΔH1－2ΔH2，D正确。
]
Ⅱ.反应热的计算
3．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
②C4H10（g）＋
O2（g）===C4H8（g）＋H2O（g）ΔH2＝－119kJ·mol－1
③H2（g）＋
O2（g）===H2O（g）ΔH3＝－242kJ·mol－1
则反应①的ΔH1为________kJ·mol－1。
解析 由盖斯定律可知，①＝②－③，即有ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ·mol－1－（－242kJ·mol－1）＝＋123kJ·mol－1。
答案 123
4．已知：
①As（s）＋
H2（g）＋2O2（g）===H3AsO4（s） ΔH1
②H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH2
③2As（s）＋
O2（g）===As2O5（s） ΔH3
则反应As2O5（s）＋3H2O（l）===2H3AsO4（s）的ΔH＝________________。
解析 根据盖斯定律，将反应①×2－②×3－③可得：
As2O5（s）＋3H2O（l）===2H3AsO4（s） ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。
答案 2ΔH1－3ΔH2－ΔH3
Ⅲ.热化学方程式的书写
5．LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：
①2Li（s）＋H2（g）===2LiH（s） ΔH＝－182kJ·mol－1
②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－572kJ·mol－1
③4Li（s）＋O2（g）===2Li2O（s） ΔH＝－1196kJ·mol－1
试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 2LiH（s）===2Li（s）＋H2（g） ΔH＝＋182kJ·mol－1
2Li（s）＋
O2（g）===Li2O（s） ΔH＝－598kJ·mol－1
H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH＝－286kJ·mol－1
上述三式相加得：
2LiH（s）＋O2（g）===Li2O（s）＋H2O（l） ΔH＝－702kJ·mol－1。
答案 2LiH（s）＋O2（g）===Li2O（s）＋H2O（l） ΔH＝－702kJ·mol－1
6．FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃、101kPa时：
①4Fe（s）＋3O2（g）===2Fe2O3（s） ΔH＝－1648kJ·mol－1
②C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－393kJ·mol－1
③2Fe（s）＋2C（s）＋3O2（g）===2FeCO3（s）
ΔH＝－1480kJ·mol－1
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 根据盖斯定律：
③×（－2）＋①＋②×4可得总方程式。
答案 4FeCO3（s）＋O2（g）===2Fe2O3（s）＋4CO2（g） ΔH＝－260kJ·mol－1
利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤
⇒
⇒
⇒
⇒
课时作业（二十二） 盖斯定律的应用——反应热的比较、
计算及热化学方程式的书写
1．（2019·安徽合肥检测）已知：
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH1
3H2（g）＋Fe2O3（s）===2Fe（s）＋3H2O（g） ΔH2
2Fe（s）＋
O2（g）===Fe2O3（s） ΔH3
2Al（s）＋
O2（g）===Al2O3（s） ΔH4
2Al（s）＋Fe2O3（g）===Al2O3（s）＋2Fe（s） ΔH5
下列关于上述反应焓变的判断正确的是（ ）
A．ΔH1<0，ΔH3>0
B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5
B [大多数化合反应为放热反应，而放热反应的反应热（ΔH）均为负值，故A错误；铝热反应为放热反应，故ΔH5<0，而2Fe（s）＋
O2（g）===Fe2O3（s） ΔH3③，2Al（s）＋
O2（g）===Al2O3（s） ΔH4④，由④－③可得：
2Al（s）＋Fe2O3（s）===Al2O3（s）＋2Fe（s） ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0，可得ΔH4<ΔH3、ΔH3＝ΔH4－ΔH5，故B正确，D错误；已知：
3H2（g）＋Fe2O3（s）===2Fe（s）＋3H2O（g） ΔH2②，2Fe（s）＋
O2（g）===Fe2O3（s） ΔH3③，将（②＋③）×
可得：
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g） ΔH1＝
（ΔH2＋ΔH3），故C错误。
]
2．（2019·山东滕州模拟）由金红石TiO2制取单质Ti，涉及的步骤为TiO2―→TiCl4
Ti。
已知：
①C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH1
②2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH2
③TiO2（s）＋2Cl2（g）===TiCl4（s）＋O2（g） ΔH3
则反应TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）===TiCl4（s）＋2CO（g）的ΔH为（ ）
A．ΔH3＋2ΔH1－2ΔH2
B．ΔH3＋ΔH1－ΔH2
C．ΔH3＋2ΔH1－ΔH2
D．ΔH3＋ΔH1－2ΔH2
C [根据盖斯定律，由2×①－②＋③，可得TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）===TiCl4（s）＋2CO（g） ΔH＝2ΔH1－ΔH2＋ΔH3，故C项正确。
]
3．（2019·湖北襄阳模拟）将1000mL0.1mol·L－1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出akJ热量；将1000mL0.5mol·L－1HCl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500mL1mol·L－1H2SO4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）kJ B．（2b－5a）kJ
C．（10a＋4b）kJ D．（5a＋2b）kJ
D [H2SO4溶液与足量（CH3COO）2Ba溶液发生的反应为（CH3COO）2Ba（aq）＋H2SO4（aq）===BaSO4（s）＋2CH3COOH（aq）。
根据题给信息写出热化学方程式：
①Ba2＋（aq）＋SO
（aq）===BaSO4（s）ΔH＝－10akJ·mol－1；
②CH3COO－（aq）＋H＋（aq）===CH3COOH（aq）ΔH＝－2bkJ·mol－1。
根据盖斯定律，由①＋②×2可得2CH3COO－（aq）＋Ba2＋（aq）＋2H＋（aq）＋SO
（aq）===BaSO4（s）＋2CH3COOH（aq），则有ΔH＝（－10akJ·mol－1）＋（－2bkJ·mol－1）×2＝－（10a＋4b）kJ·mol－1，因此0.5molH2SO4与足量（CH3COO）2Ba反应放出的热量为（10a＋4b）kJ·mol－1×0.5mol＝（5a＋2b）kJ，D项正确。
]
4．根据下列要求计算反应热：
（1）传统工业上利用氨气合成尿素。
以CO2与NH3为原料合成尿素的主要反应如下：
①2NH3（g）＋CO2（g）===NH2CO2NH4（s）ΔH＝－159.47kJ·mol－1
②NH2CO2NH4（s）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）ΔH＝＋72.49kJ·mol－1
反应2NH3（g）＋CO2（g）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。
解析 根据盖斯定律，由①＋②可得2NH3（g）＋CO2（g）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g） ΔH＝（－159.47kJ·mol－1）＋（＋72.49kJ·mol－1）＝－86.98kJ·mol－1。
答案 －86.98
（2）工业上常用磷精矿[Ca5（PO4）3F]和硫酸反应制备磷酸。
已知25℃、101kPa时：
①CaO（s）＋H2SO4（l）===CaSO4（s）＋H2O（l）ΔH＝－271kJ/mol
②5CaO（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g）===Ca5（PO4）3F（s）＋5H2O（l）ΔH＝－937kJ/mol
则Ca5（PO4）3F（s）＋5H2SO4（l）===5CaSO4（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g）的ΔH＝________kJ/mol。
解析 根据盖斯定律：
①×5－②得Ca5（PO4）3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是Ca5（PO4）3F（s）＋5H2SO4（l）===5CaSO4（s）＋3H3PO4（l）＋HF（g） ΔH＝－418kJ/mol。
答案 －418
5．根据下列要求写出热化学方程式。
（1）已知：
①Fe（s）＋
O2（g）===FeO（s） ΔH1＝－272.0kJ·mol－1
②2Al（s）＋
O2（g）===Al2O3（s）ΔH2＝－1675.7kJ·mol－1
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
某同学认为，铝热反应可用于工业炼铁，你的判断是________（填“能”或“不能”），你的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 根据盖斯定律，②－①×3可得反应的热化学方程式为：
3FeO（g）＋2Al（s）===Al2O3（s）＋3Fe（s） ΔH＝－859.7kJ·mol－1。
铝热反应尽管为放热反应，但制备铝需要电解法制备，消耗能量多；铝热反应得到的物质纯度低；引发反应需要消耗大量的热量等。
答案 3FeO（g）＋2Al（s）===Al2O3（s）＋3Fe（s） ΔH＝－859.7kJ·mol－1
不能 铝的制备及反应的引发需要消耗大量能量，成本较高
（2）已知：
①CH3OH（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋3H2（g）ΔH＝＋86.89kJ·mol－1
②CH3OH（g）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－638.51kJ·mol－1
由上述热化学方程式可知：
CH3OH的燃烧热________（填“大于”“等于”或“小于”）638.51kJ·mol－1。
已知水的汽化热为44kJ·mol－1，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________。
解析 表示燃烧热的热化学方程式中应生成液态水，气态水变为液态水放出热量，故1mol甲醇完全燃烧生成液态水释放的热量应大于638.51kJ·mol－1。
①CH3OH（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋3H2（g） ΔH＝＋86.89kJ·mol－1
②CH3OH（g）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－638.51kJ·mol－1
③H2O（l）===H2O（g） ΔH＝＋44kJ·mol－1
根据盖斯定律，
（②－①）得④H2（g）＋
O2（g）===H2O（g） ΔH＝－241.8kJ·mol－1，④－③得H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH＝－285.8kJ·mol－1。
答案 大于 H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH＝－285.8kJ·mol－1
（3）氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。
已知：
①2NO（g）===N2（g）＋O2（g）ΔH＝－180.5kJ·mol－1
②C（s）＋O2（g）===CO2（g）ΔH＝－393.5kJ·mol－1
③2C（s）＋O2（g）===2CO（g）ΔH＝－221kJ·mol－1
某反应的平衡常数表达式为K＝
，写出此反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 反应的平衡常数表达式为K＝
，则该反应为2CO（g）＋2NO（g）＝N2（g）＋2CO2（g）。
分析题给三个热化学方程式，根据盖斯定律，由①＋②×2－③可得2CO（g）＋2NO（g）＝N2（g）＋2CO2（g） ΔH＝（－180.5kJ·mol－1）＋（－393.5kJ·mol－1）×2－（－221kJ·mol－1）＝－746.5kJ·mol－1。
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