新高考化学二轮复习讲义 专题11　热化学方程式的书写与盖斯定律

[复习目标]1.了解焓变与反应热的含义，会利用键能计算焓变。2.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。3.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关焓变的计算。考点一焓变(ΔH)的计算1．根据(相对)能量计算ΔHΔH＝H(生成物)－H(反应物)2．根据键能计算ΔHΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)按要求回答下列问题：(1)航天员呼吸产生的CO2利用Bosch反应：CO2(g)＋2H2(g)C(s)＋2H2O(g)ΔH，再电解水可实现O2的循环利用。热力学中规定由最稳定单质生成1mol某物质的焓变称为该物质的标准生成焓(符号：ΔfHeq\o\al(θ,m))，最稳定单质的标准生成焓规定为0。已知上述反应中：ΔfHeq\o\al(θ,m)(CO2)＝－394kJ·mol－1；ΔfHeq\o\al(θ,m)(H2)＝0kJ·mol－1；ΔfHeq\o\al(θ,m)(C)＝0kJ·mol－1；ΔfHeq\o\al(θ,m)(H2O)＝－242kJ·mol－1，则ΔH＝________kJ·mol－1。(2)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：eq\o(,\s\up7(催化剂))＋H2(g)已知：化学键C—HC—CC=CH—H键能/(kJ·mol－1)412348612436计算上述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。(3)已知反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11kJ·mol－1，1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。常见1mol物质中化学键数目物质金刚石硅SiO2化学键C—CSi—SiSi—O化学键数2NA2NA4NA物质CO2CH4S8化学键C=OC—HS—S化学键数2NA4NA8NA1．(2022·浙江6月选考，18)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：物质(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/(kJ·mol－1)249218391000－136－242可根据HO(g)＋HO(g)=H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1。下列说法不正确的是()A．H2的键能为436kJ·mol－1B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C．解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2D．H2O(g)＋O(g)=H2O2(g)ΔH＝－143kJ·mol－12.[2021·湖南，16(1)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅰ.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键N≡NH—HN—H键能E/(kJ·mol－1)946在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝______kJ·mol－1。1．目前HaberBosch法是工业合成氨的主要方式，其生产条件需要高温高压。为了有效降低能耗，过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程，图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略)，其中“*”表示被催化剂吸附。氨气的脱附是________(填“吸热”或“放热”)过程，合成氨的热化学方程式为________________________________________________________________________。2．CO2经过催化氢化合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为2CO2(g)＋6H2(g)CH2CH2(g)＋4H2O(g)ΔH。几种物质的能量(在标准状况下规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量)如下表所示：物质H2(g)CO2(g)CH2CH2(g)H2O(g)能量/(kJ·mol－1)0－39452－242则ΔH＝______________。3．已知NO2和N2O4的结构式分别是和。实验测得N—N的键能为167kJ·mol－1，NO2中氮氧双键的平均键能为466kJ·mol－1，N2O4中氮氧双键的平均键能为kJ·mol－1。写出NO2转化为N2O4的热化学方程式：______________________________________。4．以下是部分共价键键能数据：共价键H—SS—SSOH—O键能/(kJ·mol－1)364266522464则2H2S(g)＋SO2(g)=3S(g)＋2H2O(g)ΔH＝____________。考点二热化学方程式的书写、盖斯定律1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)甲烷的燃烧热为kJ·mol－1，则甲烷燃烧的化学方程式可表示为CH4(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO(g)＋2H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1()(2)已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的ΔH＝2×(－)kJ·mol－1()(3)肼(N2H4)是一种高效清洁的火箭燃料。25℃、101kPa时，molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水，放出kJ热量。则该反应的热化学方程式为N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1()2．已知2000℃时，有下列热化学反应：①CaO(s)＋C(s)Ca(g)＋CO(g)ΔH1＝akJ·mol－1②Ca(g)＋2C(s)=CaC2(s)ΔH2＝bkJ·mol－1③CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1④2CaO(s)＋CaC2(s)3Ca(g)＋2CO(g)ΔH4则ΔH4＝________kJ·mol－1(用含a、b、c的代数式表示)。1．热化学方程式书写易出现的错误(1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。(2)反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号，从而导致错误。(3)漏写ΔH的单位，或者将ΔH的单位写为kJ，从而造成错误。(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。(5)对燃烧热的概念理解不到位，忽略其标准是1mol可燃物而造成错误。提醒对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。如：①S(单斜，s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＝－297.16kJ·mol－1②S(正交，s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＝－296.83kJ·mol－1③S(单斜，s)=S(正交，s)ΔH3＝－0.33kJ·mol－12．盖斯定律的答题模板——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，反应热也要乘以某个倍数。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．[2022·广东，19(1)②]铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为____________(列式表示)。2．[2022·全国乙卷，28(1)]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：已知下列反应的热化学方程式：①2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－1036kJ·mol－1②4H2S(g)＋2SO2(g)=3S2(g)＋4H2O(g)ΔH2＝＋94kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH3＝－484kJ·mol－1计算H2S热分解反应④2H2S(g)=S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1。3．[2022·河北，16(1)]298K时，1gH2燃烧生成H2O(g)放热121kJ,1molH2O(l)蒸发吸热44kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________。4．[2021·全国甲卷，28(1)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41kJ·mol－1②CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH2＝－90kJ·mol－1总反应的ΔH＝________kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是__________(填标号)，判断的理由是_____________________________________________________________________________________________________________。5．[2021·河北，16(1)]当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如表：物质H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃烧热ΔH/(kJ·mol－1)－－－3则25℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为_________________________。考向一热化学方程式的书写1．用H2还原SiCl4蒸气可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59kJ热量，则该反应的热化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________。2．CH3OH(l)汽化时吸收的热量为27kJ·mol－1，CH3OH(g)的燃烧热为677kJ·mol－1，请写出CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式：____________________________________________________________________________________________________________________。3．钌及其化合物在合成工业上有广泛用途，下图是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程。每生成92g液态HCOOH放出kJ的热量。根据图示写出该反应的热化学方程式：_________________________________________________________________________________________________________________。4．在1L密闭容器中，4mol氨气在一定条件下分解生成氮气和氢气。2min时反应吸收的热量为kJ，此时氨气的转化率为25%。该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________________________。考向二盖斯定律的应用5．硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程图如图。已知：反应Ⅰ：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋572kJ·mol－1反应Ⅱ：H2SO4(aq)=SO2(g)＋H2O(l)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH2＝＋327kJ·mol－1反应Ⅲ：2HI(aq)=H2(g)＋I2(g)ΔH3＝＋172kJ·mol－1则反应SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(l)=2HI(aq)＋H2SO4(aq)ΔH＝________。6．含碳化合物在生产生活中广泛存在，AndrenDasic等提出在M＋的作用下以N2O为氧化剂可以氧化乙烯生成乙醛，催化体系氧化还原循环如图所示。已知：N2O(g)＋M＋(s)=N2(g)＋MO＋(s)ΔH1＝＋678kJ·mol－1MO＋(s)＋C2H4(g)=C2H4O(g)＋M＋(s)ΔH2＝－283kJ·mol－1请写出在M＋的作用下以N2O为氧化剂氧化乙烯生成乙醛的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________