高频微考点盖斯定律活化能微应用原卷版.docx

高频微考点盖斯定律活化能微应用原卷版.docx

《高频微考点盖斯定律活化能微应用原卷版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频微考点盖斯定律活化能微应用原卷版.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高频微考点盖斯定律活化能微应用原卷版

频微考点“盖斯定律、活化能”微应用

◆盖斯定律微应用

利用盖斯定律解题四步骤：

方法点拨：

根据总方程式变换其他方程式的方向和倍数：

①总方程式中出现的物质只有在其他方程式中只出现过一次才能用，如果出现两次或者两次以上则不能用；②方程式变换方向时，△H要变号。

【例析1】已知250C时下列反应的热效应：

①CH3COOH（l）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H1=-870.3KJ

②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H2=-393.3KJ

③H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H3=-285.8KJ

求④2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH（l）△H4=？

根据总方程式④变换其它三个方程式的方向和倍数。

具体方法如下：

第一步：

看总方程式④中第一个反应物C，因为只出现在②中，所以可用。

且在②中C也是反应物，所以不需要变换方向。

再看总方程式④中第一个反应物C，前面的系数是2，而在②中C前面的系数是1，所以也需要变换倍数，②式要变为两倍。

第二步：

看总方程式④中第二个反应物H2，因为只出现在③中，所以可用。

且在③中H2也是反应物，所以不需要变换方向。

再看总方程式④中第二个反应物H2，前面的系数是2，而在③中H2前面的系数是1，所以也需要变换倍数，③式也要变为两倍。

第三步：

看总方程式④中第三个反应物O2，因为它出现在①②③中，所以不用。

第四步：

看总方程式④中的生成物CH3COOH，因为只出现在①中，所以可用。

而在①中CH3COOH是反应物，所以需要变换方向。

再看总方程式④中CH3COOH，前面的系数是1，而在①中CH3COOH前面的系数也是1，所以不需要变换倍数。

至此④方程式的组合方式已经确定，就是④=②×2+③×2—①，所以△H4=2△H2+2△H3—△H1。

这样就可以很轻松的计算了。

◆活化能微应用

【例析2】某科研小组研究臭氧氧化—碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺，氧化过程反应原理及反应热、活化能数据如下：

反应Ⅰ：

NO（g）＋O3（g）　　NO2（g）＋O2（g）

ΔH1＝－200.9kJ·mol－1　Ea1＝＋3.2kJ·mol－1

反应Ⅱ：

SO2（g）＋O3（g）　　SO3（g）＋O2（g）

ΔH2＝－241.6kJ·mol－1　Ea2＝＋58kJ·mol－1

已知该体系中臭氧发生分解反应：

2O3（g）　　3O2（g）。

请回答：

其他条件不变，每次向容积为2L的反应器中充入含1.0molNO、1.0molSO2的模拟烟气和2.0molO3，改变温度，反应相同时间t后体系中NO和SO2的转化率如图所示。

由图可知相同温度下NO的转化率远高于SO2，结合题中数据分析其可能原因___________________________________。

【典例1】

（1）[2020·浙江1月选考节选]NO氧化反应：

2NO（g）＋O2（g）=2NO2（g）分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。

Ⅰ2NO（g）=N2O2（g）ΔH1

ⅡN2O2（g）＋O2（g）→2NO2（g）ΔH2

①决定NO氧化反应速率的步骤是________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。

②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其它条件不变，控制反应温度分别为T3和T4（T4＞T3），测得c（NO）随t（时间）的变化曲线如图。

转化相同量的NO，在温度_____（填“T3”或“T4”）下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因____。

（2）[2020·浙江台州市高三5月模拟卷节选]苯乙烯是一种重要的化工原料，可采用乙苯催化脱氢法制备，反应如下：

（g）

（g）+H2（g）ΔH=+117.6kJ·mol-1。

CO2气氛下乙苯催化脱氢可同时存在以下两种途径：

①请画出途径1的能量和反应过程的图像，并作适当标注______________

②途径I的反应历程如图所示，下列说法正确的是_________

A.CO2为氧化剂B.状态1到状态2形成了O-H键

C.中间产物只有（

）D.该催化剂可提高乙苯的平衡转化率

（3）[2016·浙江10月选考节选]氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。

已知：

Cl2（g）+2NaOH（aq）==NaCl（aq）+NaClO（aq）+H2O（l）△Hl=―102kJ·mol-1

3Cl2（g）+6NaOH（aq）==5NaCl（aq）+NaClO3（aq）+3H2O

（1）△H2=―422kJ·mol-1

①写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式_____________________。

②有研究表明，生成NaClO3的反应分两步进行：

I2ClO―=ClO2―+Cl―

ⅡClO2―+ClO―=ClO3―+Cl―

常温下，反应Ⅱ能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3，试用碰撞理论解释其原因：

_______________________________。

【典例2】[2020·杭州市5月联考改编]新型洁净能源能够解决环境污染、能源短缺等问题，真正把“绿水青山就是金山银山”落实到我国的各个角落。

氢气作为清洁高效、可持续“零碳”能源被广泛研究，而水煤气变换反应（WGSR）是一个重要的制氢手段。

（1）WGSR的氧化还原机理和羧基机理如图所示。

则热化学方程式CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）ΔH中，对ΔH表述错误的是________（填字母）。

A．氧化还原机理途径：

ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH5a+ΔH7

B．羧基机理途径：

ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5d+ΔH7

C．氧化还原机理途径：

ΔH=ΔH1+ΔH3+ΔH5a+ΔH7

D．羧基机理途径：

ΔH=ΔH1+ΔH4+ΔH5c+ΔH7

E．ΔH=ΔH1+

+ΔH7

（2）如图是Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni三种催化剂在合金团簇上WGSR最佳反应路径的基元反应能量图，反应能垒（活化能）最_______（填“高”或“低”）的步骤，为整个反应的速控步骤；三种催化剂催化反应的速控步骤__________（填“相同”或“不相同”）；三种催化剂中，___________在合金团簇上的WGSR各基元反应能垒较小，对WGSR表现出较好的催化活性。

【典例3】

（1）[2019·课标全国Ⅱ，27

（1）节选]环戊二烯（

）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

回答下列问题：

已知：

（g）===

（g）＋H2（g）

ΔH1＝100.3kJ·mol－1　①

H2（g）＋I2（g）===2HI（g）

ΔH2＝－11.0kJ·mol－1　②

对于反应：

（g）＋I2（g）===

（g）＋2HI（g）　③

ΔH3＝________kJ·mol－1。

（2）[2019·北京理综，27

（1）节选]甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。

①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是___________________________________________________________。

②已知反应器中还存在如下反应：

ⅰ.CH4（g）＋H2O（g）===CO（g）＋3H2（g）　ΔH1

ⅱ.CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）　ΔH2

ⅲ.CH4（g）===C（s）＋2H2（g）　ΔH3

……

ⅲ为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用____________________反应的ΔH。

（3）[2018·天津理综节选]CO2与CH4经催化重整，制得合成气：

CH4（g）＋CO2（g）

2CO（g）＋2H2（g）

①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键

C—H

C===O

H—H

C

O（CO）

键能/kJ·mol－1

413

745

436

1075

则该反应的ΔH＝________。

◆精准提分

1.[2020·地市5月联考模拟卷选编]

（1）氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。

合成氨工业是最基本的无机化工之一，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。

合成氨反应中有关化学键键能数据如下表：

化学键

H—H

N≡N

N—H

E/kJ•mol-1

436

946

391

已知：

合成氨反应：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）的活化能Ea=508kJ•mol-1，则氨分解反应：

NH3（g）

N2（g）+

H2（g）的活化能Ea=_____。

（2）对温室气体二氧化碳的研究一直是人们关注的热点。

某工厂使用CO2与H2来合成可再生能源甲醇，反应如下：

①主反应：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）ΔH

②副反应：

2CO2（g）+6H2（g）C2H5OH（g）+3H2O（g）

已知反应中相关的化学键键能E数据如下表：

化学键

C-O

C=O

H-H

H-O

C-H

E/kJ·mol-1

a

b

c

d

e

则主反应的ΔH=；该反应自发进行条件是。

（3）碳在冶金工业上具有重要用途。

已知氧与碳的反应主要有：

IC（s）＋O2（g）

CO2（g）△H＝－394kJ·mol－1

II2C（s）＋O2（g）

2CO（g）△H2＝－221kJ·mol－1

III2CO（g）＋O2（g）

2CO2（g）△H3

上述反应的AG～T如图1所示，且满足△G＝△H－T△S。

请回答：

①曲线a代表反应（填“I”、“II”或“III”），理由是。

②研究发现，以CO2替代高温水蒸气作为煤气化反应（H2O与C反应）的气化剂，实现了CO2零排放的新工艺。

写出反应IV的热化学方程式（碳的计量数为1）。

2.[2020·地市5月联考模拟卷选编]

（1）二甲醚和乙醇是两种常见的有机溶剂，也可作为新能源。

（1）通过以下反应可获得二甲醚（CH3OCH3）：

①CO（g）＋H2O（g）＝CO2（g）＋H2（g）ΔH1＝akJ·molˉ1

②CO2（g）＋3H2（g）＝CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH2＝bkJ·molˉ1

③2CH3OH（g）＝CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH3＝ckJ·molˉ1

则反应2CO（g）＋4H2（g）＝CH3OCH3（g）＋H2O（g）的ΔH＝_________kJ·molˉ1。

（2）环氧乙烷、环氧丙烷都是重要的化工原料，用途广泛。

回答下列问题：

已知:

①2CH2=CH2（g）+O2（g）

2

（g）

1=-211kJ•mol-1

②CH2=CH2（g）+3O2（g）==2CO2（g）+2H2O（g）

2

③2

（g）+5O2（g）=4CO2（g）+4H2O（g）

3=-2435kJ•mol-1

则

2=_______;反应①自发进行的条件是_______（填“高温”“低温”或“任何温度”）。

3.[2018·高考选编]

（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。

回答下列问题

已知：

2N2O5（g）＝2N2O5（g）+O2（g）ΔH1=−4.4kJ·mol−1

2NO2（g）＝N2O4（g）ΔH2=−55.3kJ·mol−1

则反应N2O5（g）＝2NO2（g）+

O2（g）的ΔH=_______kJ·mol−1。

（2）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）+1/2O2（g）=CO（g）ΔH=-111kJ·mol−1

该催化重整反应的ΔH==______kJ·mol−1。

（3）三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。

回答下列问题：

SiHCl3在催化剂作用下发生反应：

2SiHCl3（g）＝SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）ΔH1=48kJ·mol−1

3SiH2Cl2（g）＝SiH4（g）+2SiHCl3（g）ΔH2=−30kJ·mol−1

则反应4SiHCl3（g）＝SiH4（g）+3SiCl4（g）的ΔH=__________kJ·mol−1。

（4）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：

________________。

（5）NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。

有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。

用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：

2NO2（g）+H2O（l）

HNO3（aq）+HNO2（aq）ΔH=−116.1kJ·mol−1

3HNO2（aq）

HNO3（aq）+2NO（g）+H2O（l）ΔH=75.9kJ·mol−1

反应3NO2（g）+H2O（l）

2HNO3（aq）+NO（g）的ΔH=___________kJ·mol−1。

4.[2017·高考选编]

（1）已知：

2Al2O3（s）═4Al（g）+3O2（g）△H1=3351KJ•mol﹣1

2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H2=﹣221KJ•mol﹣1

2Al（g）+N2（g）═2AlN（s）△H3=﹣318KJ•mol﹣1

碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是　　，该反应自发进行的条件　　．

（2）近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。

回答下列问题：

下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为________________、______________，制得等量H2所需能量较少的是_____________。

（3）砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。

回答下列问题：

（3）已知：

As（s）+

H2（g）+2O2（g）=H3AsO4（s）ΔH1

H2（g）+

O2（g）=H2O（l）ΔH2

2As（s）+

O2（g）=As2O5（s）ΔH3

则反应As2O5（s）+3H2O（l）=2H3AsO4（s）的ΔH=_________。

（4）丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

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

已知：

②C4H10（g）+

O2（g）=C4H8（g）+H2O（g）ΔH2=−119kJ·mol−1

③H2（g）+

O2（g）=H2O（g）ΔH3=−242kJ·mol−1

反应①的ΔH1为________kJ·mol−1。

（5）TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：

氯化过程：

TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知：

TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2（g）ΔH1=+175.4kJ·mol-1

2C（s）+O2（g）=2CO（g）ΔH2=-220.9kJ·mol-1

沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4（g）和CO（g）的热化学方程式：

_______________________。

5.[2016·高考选编]

（1）N2H4是一种高能燃料，有强还原性，可通过NH3和NaClO反应制得，写出该制备反应的化学方程式：

________________________________________。

②N2H4的水溶液呈弱碱性，室温下其电离常数K1＝1.0×10－6，则0.01mol·L－1N2H4水溶液的pH等于________（忽略N2H4的二级电离和H2O的电离）。

③已知298K和101kPa条件下：

N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）　ΔH1

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH2

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH3

4NH3（g）＋O2（g）===2N2H4（l）＋2H2O（l）　ΔH4

则N2H4（l）的标准燃烧热ΔH＝________。

（2）已知：

Cl2（g）+2NaOH（aq）==NaCl（aq）+NaClO（aq）+H2O（l）△Hl=―102kJ·mol-1，3Cl2（g）+6NaOH（aq）==5NaCl（aq）+NaClO3（aq）+3H2O

（1）△H2=―422kJ·mol-1。

写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式_____________________。

（3）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：

CaO（s）+H2SO4（l）=CaSO4（s）+H2O（l）ΔH=-271kJ/mol

5CaO（s）+3H3PO4（l）+HF（g）=Ca5（PO4）3F（s）+5H2O（l）ΔH=-937kJ/mol

则Ca5（PO4）3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_________________。

（4）联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列问题：

①2O2（g）+N2（g）=N2O4（l）ΔH1

②N2（g）+2H2（g）=N2H4（l）ΔH2

③O2（g）+2H2（g）=2H2O（g）ΔH3

④2N2H4（l）+N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（g）ΔH4=-1048.9kJ/mol

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4=________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_________________________________________________。

6.[2015·高考选编]

（1）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

已知：

化学键

C－H

C－C

C＝C

H－H

键能/kJ·molˉ1

412

348

612

436

计算上述反应的△H＝________kJ·mol-1。

（2）合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。

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=CO2（g）+4H2（g）△H=+165kJ•mol-1

CO（g）+H2O（g）=CO2（g）

+H2（g）△H=-41kJ•mol-1

（3）用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染，

（1）传统上该转化通过如右图所示的催化剂循环实现，其中，反应①为2HCl（g）+CuO（s）

H2O（g）+CuCl2（g）△H1，反应②生成1molCl2的反应热为△H2，则总反应的热化学方程式为,（反应热用△H1和△H2表示）。

（4）无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。

已知：

Al2O3（s）+3C（s）=2Al（s）+3CO（g）ΔH1=+1344.1kJ·mol-1

2AlCl3（g）=2Al（s）+3Cl2（g）ΔH2=+1169.2kJ·mol-1

由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为。

（5）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

①CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）ΔH1

②CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH2

③CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）ΔH3

回答下列问题：

（1）已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。