专题一-盖斯定律的综合应用高二化学期末专题复习(人教版2019选择性必修1)(解析版).doc

专题一 盖斯定律的综合应用
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1．(2021·山东济南高二月考)已知：CH4 在一定条件下可发生一系列反应，如图所示。下列说法不正确的是

A．ΔH1＞ΔH5 B．ΔH3＝ΔH2－ΔH5
C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4 D．ΔH4＞0
【答案】B
【解析】甲烷和氧气反应生成液态水和气态水过程中，反应放出的热量生成液态水放热多，焓变为负值，则反应的焓变ΔH1＞ΔH5,A正确；分析变化过程可知，盖斯定律得到ΔH2＋ΔH3＝ΔH5,B错误；转化关系可知，焓变只与反应体系的始态和终态物质的能量有关，与变化过程无关，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4,C正确；液态水转化为气态水的过程是吸热过程ΔH4＞0，D正确。
2．（2021·丽水外国语实验学校高二月考）已知25℃、101kPa下，石墨、CO(g)完全燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨) + O2(g)=CO2(g) ∆H1=-akJ·mol-1
CO(g) +1/2 O2(g)= CO2(g) ∆H2=-bkJ·mol-1
C(石墨) + 1/2 O2(g) = CO (g) ∆H3=-ckJ·mol-1
则a、b、c的关系正确的是
A．a= b+c B．a= b-c C．a = c -b D．c= a+b
【答案】A
【解析】
反应①C(石墨) + O2(g)=CO2(g) ∆H1=-akJ·mol-1，反应②CO(g) +1/2 O2(g)= CO2(g) ∆H2=-bkJ·mol-1，根据盖斯定律①-②得到反应③C(石墨) + 1/2 O2(g) = CO (g) ∆H3=-ckJ·mol-1，则有：(-a)-(-b)=-c，a=b+c。
故选A。
3．用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。例如：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160 kJ·mol－1
下列说法不正确的是
A．若用标准状况下4.48 LCH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJ
B．由反应①可推知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＜－574 kJ·mol－1
C．生成相同物质的量的CO2，反应①②转移的电子数相同
D．反应②中当4.48 LCH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol
【答案】D
【解析】根据盖斯定律，(①＋②)×得到如下热化学方程式：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1，标准状况下4.48 LCH4的物质的量为0.2 mol，放出的热量为0.2 mol×867 kJ·mol－1＝173.4 kJ；由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则ΔH越小，即ΔH＜－574 kJ·mol－1；反应②中每1 molCH4反应完全时转移的电子总数为8 mol，因为没有指明气体的温度和压强，4.48 LCH4的物质的量无法求算。
4．（2021·江苏苏州市·苏州中学高二月考）在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应I：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H= -164.7 kJ/mol
反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H= 41.2 kJ/mol
反应III：2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g) △H= -247.1 kJ/mol
向恒压，密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，平衡时CH4、CO、CO2 的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是

A．反应I的平衡常数可表示为K=
B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化
C．CH4(g)+H2O(g) =CO(g)+3H2(g)的△H= -205.9 kJ/mol
D．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂
【答案】D
【解析】
A．化学平衡常数等于生成物平衡浓度幂之积与反应物平衡浓度幂之积的比值，则反应I的平衡常数K=，A错误；
B．反应II的正反应为吸热反应，反应III的正反应为放热反应，升高温度，反应II正向移动，反应III逆向移动，即随着温度升高，平衡CO物质的量增大，故曲线C表示CO物质的量随温度的变化，B错误；
C．根据盖斯定律，将反应II+反应III得CO(g)+3H2(g)=CH4+H2O(g) △H=41.2kJ/mol+(-247.1kJ/mol)=-205.9kJ/mol，则CH4+H2O(g)= CO(g)+3H2(g) △H=+205.9kJ/mol，C错误；
D．反应I的正反应为放热反应，反应II的正反应为吸热反应，降低温度，反应I正向移动，反应II逆向移动，可提高CO2转化为CH4的转化率，故为提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂，D正确；
答案选D。
5．（2021·江苏镇江市·高二期中）通过以下两步反应可实现NH4Cl分解产物的分离。
NH4Cl(s)+MgO(s)NH3(g)+Mg(OH)Cl(s)ΔH=+61.34kJ·mol-1
Mg(OH)Cl(s)HCl(g)+MgO(s)ΔH=+97.50kJ·mol-1
下列说法正确的是
A．反应的ΔH=+158.84kJ·mol-1
B．上述两步反应的ΔS均小于0
C．增大压强可以加快上述两步反应的速率
D．5.35gNH4Cl完全分解理论上可获得标准状况下HCl约2.24L
【答案】D
【解析】
A．将两个反应依次编号为①、②，根据盖斯定律-①-②可得，A错误；
B．反应①中气体增多，ΔS大于0；反应②气体增多，ΔS均大于0，B错误；
C．上述两步反应只有生成物中有气体，增大压强，速率不变，C错误；
D．5.35gNH4Cl的物质的量为，根据反应，可知5.35gNH4Cl完全分解理论上生成0.1molHCl，标准状况下体积约2.24L，D正确；
综上所述答案为D。
6．(2020·全国卷Ⅱ，节选)天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。
乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) ΔH1，相关物质的燃烧热数据如表所示：
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
燃烧热ΔH/(kJ·mol－1)
－1 560
－1 411
－286
ΔH1＝________kJ·mol－1。
【答案】 ＋137
【解析】 根据题表中数据信息可写出热化学方程式
(ⅰ)C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1 560 kJ·mol－1、
(ⅱ)C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－1 411 kJ·mol－1、
(ⅲ)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由(ⅰ)－(ⅱ)－(ⅲ)得C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝＋137 kJ·mol－1。
7．(1)C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
CO2的重整用CO2和H2为原料可得到CH4燃料。
已知： ①CH4 (g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ·mol－1
②CH4 (g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205 kJ·mol－1
则CO2重整的热化学方程式为_______________________________________
_______________________________________________________________。
(2)已知部分物质燃烧的热化学方程式如下：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－802 kJ·mol－1
“二次转化”时CH4和O2反应生成CO和H2的热化学方程式为
___________________________________________________________。
(3)NH3是造成水体富营养化的重要因素之一，用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的NH3转化为氮气除去，其相关反应的热化学方程式如下：
反应Ⅰ：NH3(aq)＋HClO(aq)===NH2Cl(aq)＋H2O(l) ΔH1＝a kJ·mol－1；
反应Ⅱ：NH2Cl(aq)＋HClO(aq)===NHCl2(aq) ＋H2O(l)
ΔH2＝b kJ·mol－1；
反应Ⅲ：2NHCl2(aq)＋H2O(l)===N2(g)＋HClO(aq)＋3HCl(aq) ΔH3＝c kJ·mol－1。
则2NH3(aq)＋3HClO(aq)===N2(g)＋3HCl(aq)＋3H2O(l)
ΔH＝______________kJ·mol－1。
(4)已知：①2CO(g)＋SO2(g)S(l)＋2CO2(g) ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1
②2H2(g)＋SO2(g)S(l)＋2H2O(g)
ΔH2＝＋45.0 kJ·mol－1
③2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3＝－566.0 kJ·mol－1
④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4＝－484.0 kJ·mol－1
写出液态硫(S)燃烧的热化学方程式_________________________________。
【答案】 (1)CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－163 kJ·mol－1
(2)2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－70 kJ·mol－1
(3)2a＋2b＋c (4)S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529.0 kJ·mol－1
【解析】 (1)由已知：①CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ·mol－1，②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205 kJ·mol－1，根据盖斯定律，①－②×2得CO2重整的热化学方程式为CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝－163 kJ·mol－1。(2)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－484 kJ·mol－1 ①，2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝－566 kJ·mol－1 ②，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802 kJ·mol－1 ③，将2×③－2×①－②得，2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－70 kJ·mol－1。 (3)反应Ⅰ×2＋反应Ⅱ×2＋反应Ⅲ，得出目标方程式的ΔH＝(2a＋2b＋c) kJ·mol－1。(4)②2H2(g)＋SO2(g)S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.0 kJ·mol－1，④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4＝－484.0 kJ·mo1－1，根据盖斯定律，④－②得液态硫(S)燃烧的热化学方程式：S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529.0 kJ·mol－1。
8．(1)已知：
(g)===(g)＋H2(g) ΔH1＝＋100.3 kJ·mol－1①
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·mol－1②
对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)③
ΔH3＝________kJ·mol－1。
(2)已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g) ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1
2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1
则反应N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝______ kJ·mol－1。
(3)CH4­CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。
(4)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH1＝＋48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g) ΔH2＝－30 kJ·mol－1
则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(5)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)＋CO2(g)催化剂,2CO(g)＋2H2(g)
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

键能
/(kJ·mol－1)
413
745
436
1 075
则该反应的ΔH＝________。
(6)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＝－116.1 kJ·mol－1
3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l) ΔH＝＋75.9 kJ·mol－1
反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝_______kJ·mol－1。
【答案】 (1)＋89.3 (2)＋53.1 (3)＋247 (4)＋114
(5)＋120 kJ·mol－1 (6)－136.2
【解析】 (1)反应①＋②可得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝＋100.3 kJ·mol－1＋(－11.0 kJ·mol－1)＝＋89.3 kJ·mol－1。(2)将已知热化学方程式依次编号为a、b，根据盖斯定律，由a－b，得N2O5(g)===2NO2(g)＋O2(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2＝×(－4.4 kJ·mol－1)－(－55.3 kJ·mol－1)＝＋53.1 kJ·mol－1。(3)将已知中3个反应依次记为①、②、③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝[(－111)×2＋75＋394] kJ·mol－1＝＋247 kJ·mol－1。(4)将已知热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由3×①＋②，可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g) ΔH＝3×48 kJ·mol－1－30 kJ·mol－1＝＋114 kJ·mol－1。(5)根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，该反应的ΔH＝(413×4＋745×2)kJ·mol－1－(1 075×2＋436×2) kJ·mol－1＝＋120 kJ·mol－1。(6)①2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq) ΔH＝－116.1 kJ·mol－1，②3HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l) ΔH＝＋75.9 kJ·mol－1，根据盖斯定律，(①×3＋②)/2得，3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g) ΔH＝－136.2 kJ·mol－1。
9．(1)已知反应器中存在如下反应：
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。
(2)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＝__________________。
(3)已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝＋175.4 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－220.9 kJ·mol－1
TiO2加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：____________________。
(4)氢气可用于制备H2O2。已知：
H2(g)＋A(l)===B(l) ΔH1
O2(g)＋B(l)===A(l)＋H2O2(l) ΔH2
其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
(5)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
5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l) ΔH＝－937 kJ·mol－1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是___________________。
(6)硅与氯两元素的单质反应生成1 mol硅的最高价化合物，恢复至室温，放热687 kJ。已知该化合物的熔、沸点分别为－69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式：_________ _。
【答案】 (1)C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)[或C(s)＋CO2(g)===2CO(g)]
(2)2ΔH1－3ΔH2－ΔH3
(3)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH＝－45.5 kJ·mol－1
(4)<
(5)Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g) ΔH＝－418 kJ·mol－1
(6)Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH＝－687 kJ·mol－1
【解析】 (1)ⅰ－ⅱ可得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)，设为ⅳ，用ⅳ－ⅲ可得C(s)＋CO2(g)===2CO(g)，因此还需利用C(s)＋CO2(g)===2CO(g)反应的焓变[或计算可得CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)，设为ⅳ，用ⅳ－ⅲ可得C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)]。(2)将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由①×2－②×3－③可得：As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s) ΔH＝2ΔH1－3ΔH2－ΔH3。(3)根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相加即可得到所求热化学方程式。(4)题中的两个反应都是熵减的反应，由于两个反应均能自发进行，所以两个反应都是放热反应，即ΔH1<0、ΔH2<0。根据盖斯定律，将题中两个热化学方程式叠加得：H2(g)＋O2(g)===H2O2(l) ΔH＝ΔH1＋ΔH2<0。(5)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－1②，根据盖斯定律，由①×5－②得，Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g) ΔH＝－271 kJ·mol－1×5－(－937 kJ·mol－1)＝－418 kJ·mol－1。(6)生成物是四氯化硅，书写热化学方程式的关键是判断常温下四氯化硅的状态。根据其熔点和沸点数据，可推断出四氯化硅在常温下呈液态。据此可写出反应的热化学方程式。