2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题六 大题题空逐空突破(四)　盖斯定律的应用

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1．定律内容
一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。
2．常用关系式
3．答题模板——叠加法
步骤1 “倒”
为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。
步骤2 “乘”
为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘。
步骤3 “加”
上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。
1．[2020·全国卷Ⅰ，28(1)]硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)eq \(―――→,\s\up7(钒催化剂))SO3(g) ΔH＝－98 kJ·ml－1。回答下列问题：
钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：____________________________________________________________。
答案 2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1
解析 据图写出热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·ml－1；②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·ml－1由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399 kJ·ml－1)－(－24 kJ·ml－1)×2＝－351 kJ·ml－1。
2．[2019·全国卷Ⅱ，27(1)]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＝100.3 kJ·ml－1
H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·ml－1
对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)
ΔH3＝________kJ·ml－1。
答案 89.3
解析 将题给三个热化学方程式由上至下依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(100.3－11.0)kJ·ml－1＝89.3 kJ·ml－1。
3．[2017·全国卷Ⅰ，28(2)]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________。
答案 H2O(l)===H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH＝286 kJ·ml－1
H2S (g)===H2(g)＋S(s) ΔH＝20 kJ·ml－1 系统(Ⅱ)
解析 令题干中的四个热化学方程式分别为
①H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH1＝327 kJ·ml－1
②SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq) ΔH2＝－151 kJ·ml－1
③2HI(aq)===H2(g)＋I2(s) ΔH3＝110 kJ·ml－1
④H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2(g)＋2H2O(l) ΔH4＝61 kJ·ml－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)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327 kJ·ml－1－151 kJ·ml－1＋110 kJ·ml－1＝286 kJ·ml－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·ml－1＋110 kJ·ml－1＋61 kJ·ml－1＝20 kJ·ml－1
由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。
1．汽油燃油车上安装三元催化转化器，可有效降低汽车尾气污染。
已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－221.0 kJ·ml－1
N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH3＝＋180.5 kJ·ml－1
CO和NO两种尾气在催化剂作用下生成N2的热化学方程式是___________________。
答案 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·ml－1
解析 第1个方程式乘以2减去第2个方程式，再减第3个方程式得到CO和NO在催化剂作用下生成N2的热化学方程式是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·ml－1。
2．用NaOH溶液吸收热电企业产生的废气时，涉及如下转化，由下图关系可得：ΔH4＝________________________________________________________________________。
答案 ΔH1＋ΔH2－ΔH3
解析 根据盖斯定律分析，反应的能量变化取决于反应物和生成物，与过程无关，所以根据图分析，有ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4，可以计算ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
3．甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。
(1)已知热化学方程式：
Ⅰ：HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋72.6 kJ·ml－1；
Ⅱ：2CO(g)＋O2(g)2CO2(g) ΔH 2＝－566.0 kJ·ml－1；
Ⅲ：2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) ΔH 3＝－483.6 kJ·ml－1
则反应Ⅳ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的ΔH＝________kJ·ml－1。
(2)查阅资料知在过渡金属催化剂存在下，CO2(g)和H2(g)合成HCOOH(g)的反应分两步进行：第一步：CO2(g)＋H2(g)＋M(s)===M·HCOOH(s)；则第二步反应的方程式为__________。
答案 (1)－31.4 (2)M·HCOOH(s)===HCOOH(g)＋M(s)
解析 (1)已知Ⅰ：HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋72.6 kJ·ml－1；Ⅱ：2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH 2＝－566.0 kJ·ml－1；Ⅲ：2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) ΔH3＝－483.6 kJ·ml－1，根据盖斯定律，由Ⅲ×eq \f(1,2)－Ⅰ－Ⅱ×eq \f(1,2)得反应Ⅳ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g) ΔH＝(－483.6 kJ·ml－1)×eq \f(1,2)－72.6 kJ·ml－1－ (－566.0 kJ·ml－1)×eq \f(1,2)＝－31.4 kJ·ml－1。(2)CO2(g)和H2 (g)合成HCOOH(g)的总反应为CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)；第一步：CO2(g)＋H2(g)＋M(s)===M·HCOOH(s)；总反应减去第一步反应可得第二步反应的方程式为M·HCOOH(s)===HCOOH(g)＋M(s)。热化学方程式
焓变之间的关系
aA===B ΔH1
A===eq \f(1,a)B ΔH2
ΔH2＝eq \f(1,a)ΔH1或ΔH1＝aΔH2
aA===B ΔH1
B===aA ΔH2
ΔH1＝－ΔH2
ΔH＝ΔH1＋ΔH2