2019届高考化学二轮复习反应热与盖斯定律的应用学案

专题七 　反应热与盖斯定律的应用
命题热点提炼
三年考情汇总
核心素养链接
1.反应热及其计算
2017·Ⅰ卷T28(2)
2015·Ⅰ卷T28(3)，Ⅱ卷T27(1)
1.变化观念——关注化学变化中的能量变化。
2.社会责任——具有可持续发展意识和绿色化学观念；认识环境保护和资源合理开发的重要性，能对有关的环保、能源等热点问题做出正确的价值判断。
3.科学精神——通过了解新能源开发，环境保护与可持续发展问题，培养严谨的科学态度。
2.盖斯定律及其应用
2018·Ⅰ卷T28(2)，Ⅱ卷T27(1)，Ⅲ卷T28(2)2017·Ⅰ卷T28(2)，Ⅱ卷T27(1)，Ⅲ卷T28(3)
2016·Ⅱ卷T26(3)，Ⅲ卷T27(4)
命题热点1　反应热及其计算
■知识储备——核心要点填充
1．如图所示，a曲线是298 K、101 kPa时N2与H2反应过程中能量变化的曲线。

(1)该反应为________热反应，热化学方程式为________。
(2)b曲线相对a曲线，条件改变是________。
(3)催化剂可以改变反应的________，但不改变反应的________。
(4)已知断裂下列各共价键所需的能量：NN：a kJ/mol，H—H：b kJ/mol，则N—H为________kJ/mol(用含a、b的式子表示)。
(5)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)的ΔH________(508－600)kJ/mol(填“＞”“＜”或“＝”)。
(6)在298 K、101 kPa时向密闭容器中通入1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应后，放出的热量________92 kJ(填“＞”“＜”或“＝”)。
(7)在该条件下，要生成17 g NH3(g)需放出的热量为________kJ。
【答案】　(1)放　N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ/mol
(2)使用催化剂　(3)活化能　焓变(或反应热)
(4)(a＋3b＋92)
(5)＜　(6)＜　(7)46
2．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)所有的燃烧反应都是放热反应，所以不需要加热就能进行。 (　　)
(2)反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能发生反应。 (　　)
(3)水的三态变化属于物理变化，没有能量变化。 (　　)
(4)C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＞0，说明石墨比金刚石稳定。 (　　)
(5)根据H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－242 kJ/mol可知H2的燃烧热为242 kJ·mol－1。 (　　)
(6)已知：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，故醋酸溶液与NaOH稀溶液反应生成1 mol H2O(l)的中和热为57.3 kJ·mol－1。 (　　)
(7)已知S(l)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－293.23 kJ·mol－1，则S(s)＋O2(g)===SO2(g)的ΔH大于－293.23 kJ·mol－1。 (　　)
(8)同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，在光照和点燃条件下的ΔH不同。 (　　)
【答案】　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√　(8)×
■真题再做——感悟考法考向
1．(2015·全国卷Ⅰ，节选)已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。
【解析】　设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x－436 kJ－151 kJ＝＋11 kJ，x＝299 kJ。
【答案】　299
2．(2015·全国卷Ⅱ，节选)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：
已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
CO
H—O
C—H
E/(kJ·mol－1)
436
343
1 076
465
413
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，由②－①可得：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，结合盖斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。
【答案】　－99　＋41
[题后归纳]　常见反应热或ΔH的计算类型
(1)利用热化学方程式进行有关计算
根据已知的热化学方程式、已知的反应物或生成物的物质的量、反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。
(2)根据燃烧热数据，计算反应放出的热量
计算公式：Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)。
(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变
若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。
(4)利用物质的焓(H)计算
ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。
(5)利用盖斯定律计算
⇒ΔH3＝ΔH1＋ΔH2。
■模拟尝鲜——高考类题集训
1．(1)(2018·东北三省联考)一定条件下(T ℃、1 atm)，可以用Cl2(g)和NH3(g)制得NH2Cl(g)同时得到HCl(g)。
已知部分化学键的键能如表所示：
化学键
N—H
Cl—Cl
N—Cl
H—Cl
键能/(kJ·mol－1)
391.3
243.0
191.2
431.8
写出该反应的热化学方程式：__________________________________。
(2)(2018·昆明模拟)可用O2将HCl转化为Cl2：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。已知相关化学键的键能如表所示。
化学键
H—Cl
O===O
Cl—Cl
H—O
E/(kJ·mol－1)
a
b
c
d
则该反应的ΔH＝________(用含a、b、c、d的代数式表示)。
(3)已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ,18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。其他相关数据如表：
化学键
O===O(g)
H—H
H—O
键能/(kJ·mol－1)
496
x
463
则表中x为________。
【解析】　(3)根据题意，可得热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1；而18 g水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1，即－484 kJ＝2x kJ＋496 kJ－4×463 kJ，解得x＝436。
【答案】　(1)Cl2(g)＋NH3(g)===NH2Cl(g)＋HCl(g)　ΔH＝＋11.3 kJ/mol
(2)(4a＋b－2c－4d)kJ·mol－1
(3)436
2．(1)(2017·合肥三模，节选)对烟道气中的SO2进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。
CO还原法：一定条件下，由SO2和CO反应生成S和CO2的能量变化如图所示，每生成16 g S(s) ，该反应________(填“放出”或“吸收”)的热量为________。

(2)(2017·湖南考前演练，节选)汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放。已知：
①2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)
ΔH＝－566.0 kJ·mol－1
②N2(g)＋O2(g)2NO(g)
ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1
③2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　
ΔH＝－116.5 kJ·mol－1
若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，则1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为________ kJ。
(3)(2018·绵阳高三5月模拟，节选)已知反应S4(g)＋4Cl2(g)===4SCl2(g)的ΔH＝－4 kJ·mol－1，1 mol S4(g)、1 mol SCl2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收1 064 kJ、510 kJ的能量，则1 mol Cl2(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________ kJ。
【解析】　(1)从图示可知，反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，2CO(g)＋SO2(g)S(s)＋2CO2(g)，反应热为ΔH＝(409－679) kJ·mol－1＝―270 kJ·mol－1，故生成16 g S放出的热量为×270 kJ·mol－1＝135 kJ。
(2)设1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为x，由反应②可知，946 kJ＋498 kJ－2x＝＋180.5 kJ，得x＝631.75 kJ，即1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为631.75 kJ。
(3)设1 mol Cl2(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为Q，则ΔH＝1 064 kJ＋4×Q－4×510 kJ＝－4 kJ，解得Q＝243 kJ。
【答案】　 (1)放出　135 kJ
(2)631.75
(3)243
命题热点2　盖斯定律及其应用
■知识储备——核心要点填充
1．(1)已知，，则ΔH1与ΔH2的关系为________。
(2)已知，，则ΔH1与ΔH2的关系为________。
(3)已知，，则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系为________。
【答案】　(1)ΔH1＝aΔH2　(2)ΔH1＝－ΔH2
(3)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
2．已知C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1，
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2，
C(s)＋O2(g)===CO2(l)　ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。
【答案】　ΔH1＞ΔH2＞ΔH3
3．已知：①Fe2O3(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)
ΔH＝＋489.0 kJ·mol－1，
②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，
③C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
则：(1)反应CO2(g)===CO(g)＋O2(g)的ΔH＝________________；
(2)反应C(石墨)＋O2(g)===CO(g)的ΔH＝________________；
(3)反应2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH＝________。
【答案】　(1)＋283.0 kJ·mol－1　(2)－110.5 kJ·mol－1　(3)－820.5 kJ·mol－1
■真题再做——感悟考法考向
1．(1)(2018·全国卷Ⅰ，节选)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。
(2)(2018·全国卷Ⅲ，节选)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为________kJ·mol－1。
【解析】　(1)①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＝＝ kJ·mol－1＝＋53.1 kJ·mol－1。
(2)将已知热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)　ΔH＝3×48 kJ·mol－1－30 kJ·mol－1＝＋114 kJ·mol－1。
【答案】　(1)＋53.1　(2)＋114
2．(1)(2017·全国卷Ⅰ，节选)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________。
(2)(2017·全国卷Ⅲ，节选)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】　(1)令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
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)。
(2)令：①As(s)＋H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)　ΔH1
②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2
③2As(s)＋O2(g)===As2O5(s)　ΔH3
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】　(1)H2O(l)===H2(g)＋O2(g)　ΔH＝286 kJ·mol－1　H2S(g)===H2(g)＋S(s)　ΔH＝20 kJ·mol－1　系统(Ⅱ)
(2)2ΔH1－3ΔH2－ΔH3
3．(2014·全国卷Ⅱ)室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol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．ΔH1ΔH3
B　[1 mol CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故ΔH1>0,1 mol CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热反应，故ΔH20，根据盖斯定律得到关系式ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，分析得到答案：ΔH1”“＝”或“