2020届高考化学总复习——第六章 高考热考题型攻关(八)

高考热考题型攻关(八)盖斯定律在反应热计算中的应用

该类试题主要以生产、生活、科技和能源等社会热点问题为背景，将热化学方程式的书写与盖斯定律的计算融合在一起进行考查，较好地考查了学生对知识的灵活应用和运算能力。解答该类题目不仅要清楚书写热化学方程式的要求和注意事项，理解盖斯定律的含义，还要合理设计反应途径，正确加减热化学方程式。

1．(2018·全国卷Ⅰ)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。

解析：①2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)　ΔH1＝－4.4 kJ·mol－1

②2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH2＝－55.3 kJ·mol－1

根据盖斯定律可知，①÷2－②即得到N2O5(g)===2NO2(g)＋ O2(g)　ΔH＝＋53.1 kJ·mol－1；

答案：＋53.1

2．(2017·全国卷Ⅰ)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

__________________________________________________、

____________________________________________________。

解析：设题干中的四个热化学方程式分别为

①H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋O2(g)

ΔH1＝327 kJ·mol－1

②SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq)

ΔH2＝－151 kJ·mol－1

③2HI(aq)===H2(g)＋I2(s)　ΔH3＝110 kJ·mol－1

④H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2(g)＋2H2O(l)

ΔH4＝61 kJ·mol－1

根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：

H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327 kJ·mol－1－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＝286 kJ·mol－1

同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：

H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151 kJ·mol－1＋110 kJ·mol－1＋61 kJ·mol－1＝20 kJ·mol－1。

答案：H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1

H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1

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。

1．(2017·全国卷Ⅲ)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＝____________。

解析：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。

答案：2ΔH1－3ΔH2－ΔH3

2．(2017·海南卷)已知：

①2NaOH(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋H2O(g)

ΔH1＝－127.4 kJ·mol－1

②NaOH(s)＋CO2(g)===NaHCO3(s)

ΔH2＝－131.5 kJ·mol－1

反应2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。

解析：①－2×②得到：2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋CO2(g)＋H2O(g)　ΔH＝(－127.4＋2×131.5)kJ·mol－1＝135.6 kJ·mol－1。

答案：135.6

3．(2016·全国卷Ⅲ)已知下列反应：

SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l)　ΔH1

ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq)　ΔH2

CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH3

则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝___________________________________。

解析：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＋②－③得：SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。

答案：ΔH1＋ΔH2－ΔH3

4．(2016·全国卷Ⅱ)已知：

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＝－1 048.9 kJ·mol－1

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝__________________。

解析：根据盖斯定律，由③×2－②×2－①可得④，则ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。

答案：2ΔH3－2ΔH2－ΔH1

5．(2016·四川卷)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

_____________________________________________________。

解析：将已知热化学方程式依次编号①、②，根据盖斯定律，由①×5－②得：Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)　ΔH＝－418 kJ·mol－1。

答案：Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)　ΔH＝－418 kJ·mol－1

6．已知：①2Cu2S(s)＋3O2(g)===2Cu2O(s)＋2SO2(g)

ΔH＝－768.2 kJ·mol－1

②2Cu2O(s)＋Cu2S(s)===6Cu(s)＋SO2(g)

ΔH＝＋116.0 kJ·mol－1

则Cu2S(s)＋O2(g)===2Cu(s)＋SO2(g)

ΔH＝__________________________________。

解析：根据盖斯定律，将方程式×(①＋②)得

Cu2S(s)＋O2(g)===2Cu(s)＋SO2(g)

ΔH＝×(－768.2＋116.0)kJ·mol－1＝－217.4 kJ·mol－1。

答案：－217.4 kJ·mol－1

7．已知：Ⅰ.C(s)＋CO2(g)===2CO(g)

ΔH1＝＋172 kJ·mol－1；

Ⅱ.CaSO4(s)＋2C(s)===2CO2(g)＋CaS(s)

ΔH2＝＋226 kJ·mol－1。

若某反应的平衡常数表达式为K＝c4(CO)，请结合反应Ⅰ、Ⅱ写出此反应的热化学方程式：__________________________________

_____________________________________________________。

解析：根据盖斯定律，由Ⅱ＋Ⅰ×2得反应

CaSO4(s)＋4C(s)===4CO(g)＋CaS(s)

ΔH＝＋226 kJ·mol－1＋(＋172 kJ·mol－1)×2＝＋570 kJ·mol－1。

答案：CaSO4(s)＋4C(s)===4CO(g)＋CaS(s)　

ΔH＝＋570 kJ·mol－1

8．(2015·全国卷Ⅱ)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

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＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。

解析：根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝－99 kJ·mol－1。根据盖斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。

答案：－99　＋41