第03讲盖斯定律（学生版）高二化学讲义（人教2019选择性必修1）

第03第03讲盖斯定律知识导航知识导航课前引入热化学方程式热化学方程式可以表明反应所放出或吸收的热量，而一个反应所放出或吸收的热量，需要通过实验测量得到。如测量1molC完全燃烧生成1molCO2所放出的热量，就可以写出相关的热化学方程式。但如果一个反应不容易直接发生，或者伴有副反应发生时，又该如何测量呢？模块模块一盖斯定律知识精讲知识精讲一、盖斯定律的内容1.俄国化学家盖斯从大量的实验事实中总结出一条规律：一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成，其___________是相同的，这就是盖斯定律。2.也就是说，化学反应的_______只与反应体系的_______和________有关，而与反应的______无关。3.如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是一样的。即：ΔH=______________________科学史话：热化学研究的先驱——盖斯18021802年，盖斯出生于瑞士的日内瓦，三岁时全家迁居俄国。1825年，盖斯获得医学博士学位，1838年当选为俄国科学院院士。最早研究反应热的是法国化学家拉瓦锡和法国数学家、天文学家拉普拉斯，1749―1827)，他们利用冰量热计(即以被熔化了的冰的质量来计算热量)测定了碳单质的燃烧热，测得的数值与现代精确测定值十分接近。1836年，盖斯受炼铁中热现象的启发，利用自己设计的量热计测定了大量的反应热，并依据氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、石灰分别与硫酸反应的反应热总结出了盖斯定律。盖斯定律的提出，为反应热的研究提供了极大的方便，使一些不易测准或无法测定的化学反应的反应热可以通过推算间接求得。盖斯定律的提出要早于能量守恒定律的确认，因此，盖斯定律是化学热力学发展的基础，至今仍有广泛的应用。二、盖斯定律在生产和科学研究中的意义有些反应，因为某些原因，导致反应热难以直接测定，如：（1）有些反应进行得很慢（2）有些反应不容易直接发生（3）有些反应的产品不纯（有副反应发生）三、盖斯定律的应用根据盖斯定律，我们可以利用已知反应的反应热来计算未知反应的反应热。如：对于前面提到的反应：C(s)+12O2(g)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=﹣393.5kJ/molCO(g)+12O2(g)=CO2(g) ΔH2=上述三个反应具有如下关系：根据盖斯定律，ΔH3=_________________________________________________及时小练（1）（1）已知：①2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)△H1＝－221.0kJ·mol－1②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)△H2＝－483.6kJ·mol－1则制备水煤气的反应③C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)的△H等于__________________（2）已知反应：①H2(g)+12O2(g)=H2O(g)Δ②12N2(g)+O2(g)=NO2(g)ΔH2③12N2(g)+32H2(g)则反应2NH3(g)+72O2(g)=2NO2(g)+3H2O(g)的＋131.3kJ·mol－1思考与交流：应用盖斯定律时，如果每次都要将方程式进行加减，很是费时费力，有无简便的方法？对点训练对点训练题型一：对盖斯定律的理解【例1】下列关于盖斯定律描述不正确的是A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关B．盖斯定律遵守能量守恒定律C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热【变1】下列关于盖斯定律的说法不正确的是A．不管反应是一步完成还是分几步完成，其反应热相同B．反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关C．有些反应的反应热不能直接测得，可通过盖斯定律间接计算得到D．根据盖斯定律，热化学方程式中△H直接相加即可得总反应热题型二：盖斯定律的应用（框图加减）【例2】石墨燃烧过程中的能量变化可用下图表示。下列说法正确的是A．石墨的燃烧热为B．反应C(s，石墨)在任何温度下均能自发进行C．由图可知：D．已知C(s，金刚石)=C(s，石墨)，则金刚石比石墨稳定【变21】下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法不正确的是A．△H3＜0B．△H1+△H2+△H3=0C．按照Cl、Br、I的顺序，△H2依次减少D．一定条件下，拆开1mol气态HX需要吸收akJ能量，则该条件下△H3=2akJ/mol【变22】某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变成H2、CO。其过程如下：mCeO2(mx)CeO2·xCe+xO2(mx)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO下列说法不正确的是A．该过程中CeO2没有消耗B．该过程实现了太阳能向化学能的转化C．上图中ΔH1=(ΔH2+ΔH3)D．上图中ΔH1=ΔH2+ΔH3题型三：盖斯定律的应用（两个方程式加减）【例3】发射“神五”时用肼(N2H4)作为火箭发动机的燃料，NO2为氧化剂，反应生成N2和水蒸气。已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+67.7kJ/mol；②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=534kJ/mol。下列关于肼和NO2反应的热化学方程式中，正确的是A．2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)ΔH=1135.7kJ/molB．2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH=1000.3kJ/molC．N2H4(g)+NO2(g)=N2(g)+2H2O(l)ΔH=1135.7kJ/molD．2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH=1135.7kJ/mol【变31】硫是一种重要的非金属元素，正交硫(Orthogonalsulfur)是硫稳定存在的唯一形式，单斜硫是硫的同素异形体之一。下列说法不正确的是已知：①S(正交，s)+O2(g)=SO2(g)ΔH1=296.83kJ•mol1②S(单斜，s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2=297.16kJ•mol1③S(单斜，s)=S(正交，s)ΔH3A．硫黄是一种黄色晶体，不溶于水B．正交硫比单斜硫稳定C．ΔH3=0.66kJ•mol

1，D．1molS(单斜，s)和1molO2(g)的总能量高于1molSO2(g)的能量【变32】已知25℃、101kPa下，1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.0kJ①H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)△H1=57.3kJ•mol1②2CH3OH(l)+3O2(g)=4H2O(g)+2CO2(g)△H2=1277.0kJ•mol1下列有关说法错误的是A．若反应②中CH3OH变为气态，则该反应的反应热△H>△H2B．CH3OH(l)的燃烧热△H=726.5kJ•mol1C．CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l)△H>﹣57.3kJ•mol1D．液态水变为水蒸气过程中需要克服分子间作用力题型四：盖斯定律的应用（三个方程式加减）【例4】已知碳的气化反应过程部分化学反应的热化学方程式为：C(s)+2H2(g)=CH4(g)△H1C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2C(s)+O2(g)=CO(g)△H3则催化重整反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H为A．2△H3﹣△H1﹣△H2 B．2△H3﹣△H1+△H2C．2△H3+△H1﹣△H2 D．2△H3﹣△H1﹣2△H2【变41】已知：①②③④下列关系正确的是A．B．C．D．【变42】以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程图如下：相关反应的热化学方程式为：反应I：反应II：反应III：下列说法不正确的是A．该过程实现了太阳能到化学能的转化B．和对总反应起到了催化剂的作用C．总反应的热化学方程式为：D．该过程使水分解制氢反应更加容易发生，但总反应的不变【变43】已知将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低。关于下列∆H的判断不正确的是CuSO4·5H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(1)∆H1CuSO4(s)=CuSO4(aq)∆H2CuSO4(aq)=Cu2+(aq)+(aq)∆H3CuSO4·5H2O(s)=Cu2+(aq)+(aq)+5H2O(1)∆H4A．∆H1>∆H4 B．∆H1>0∆H2<0C．∆H1+∆H2+∆H3=∆H4 D．∆H2+∆H3>∆H1题型五：盖斯定律的应用大题训练【例5】盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列的3个热化学反应方程式：Fe203(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=﹣25kJ/molFe203(s)+CO(g)=Fe3O4(s)+CO2(g)△H=﹣15.7kJ/molFe304(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)△H=+19kJ/mol试写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式：___________。【例6】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=+72.6kJ·mol1；II：2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)ΔH2=566.0kJ·mol1；III：2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(g)ΔH3=483.6kJ·mol1则反应IV：CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)的ΔH=_______kJ·mol1。(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_______。【例7】CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示：(1)已知相关反应的能量变化如图2所示：过程I的热化学方程式为_______。(2)关于上述过程II的说法不正确的是_______(填字母)。a.实现了含碳物质与含氢物质的分离b.可表示为CO2+H2=H2O(g)+COc.CO未参与反应d.Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔH【例8】解答下列问题(1)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na—Fe3O4/HZSM5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。已知：H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH1=akJ·mol1C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH2=bkJ·mol1试写出25℃、101kPa条件下，CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式：_______。(2)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。工业上常用催化还原法和碱吸收法处理SO2气体。1molCH4完全燃烧生成气态水和1molS(g)燃烧的能量变化如下图所示：在催化剂作用下，CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2，写出该反应的热化学方程式：_______。(3)合成氨在工业生产中具有重要意义。在合成氨工业中I2O5常用于定量测定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s)ΔH=76kJ·mol1；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=566kJ·mol1。则该测定反应的热化学方程式为_______。(4)化学反应原理研究物质转化过程中的规律并在生产生活中有广泛的应用。汽车排气管内的催化转化器可实现尾气无毒处理。已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180.5kJ·mol12C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=221.0kJ·mol1CO2(g)=C(s)+O2(g)ΔH=+393.5kJ·mol1则反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH=_______kJ·mol1。(5)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知：CO(g)+NO2(g)=NO(g)+CO2(g)ΔH=akJ·mol1(a>0)2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=bkJ·mol1(b>0)若用CO还原NO2至N2，当消耗标准状况下3.36LCO时，放出的热量为_______kJ(用含有a和b的代数式表示)。提分特训提分特训【题1】下列说法正确的是A．化学反应的反应热与反应过程有密切的关系B．化学反应的反应热取决于反应体系的始态和终态C．盖斯定律只是一条简单的自然规律，其实际作用不大D．有的化学反应过程没有能量变化【题2】下列关于反应热的说法正确的是（）A．化学反应的反应热只与反应体系的始态和终点状态有关，而与反应的途径无关B．已知C(s)+O2(g)＝CO(g)的反应热为110.5kJ/mol，说明碳的燃烧热为110.5kJC．反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关D．当∆H为“－”时，表示该反应为吸热反应【题3】根据能量变化示意图，下列说法不正确的是A．相同质量的NO2(g)和N2O4(g)，前者具有较高的能量B．C．D．；则△H<△H4【题4】已知下列热化学方程式：Hg(l)＋O2(g)=HgO(s)△H1；Zn(s)＋O2(g)=ZnO(s)△H2；则Zn(s)＋HgO(s)=Hg(l)＋ZnO(s)△H值为A．△H2△H1 B．△H2＋△H1 C．△H1△H2 D．△H1△H2【题5】已知：(I)C(s)+O2(g)=CO2(g)∆H1(II)H2(g)+O2(g)=H2O(g)∆H2(III)CO(g)+O2(g)=CO2(g)∆H3(IV)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)∆H4下列说法正确的是A．∆H1<0、∆H3>0B．∆H4=∆H2+∆H3+∆H1C．∆H2+∆H3<∆H1D．∆H1、∆H2、∆H3分别对应为C、、CO的标准燃烧热【题6】黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸反应为：S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)ΔH。已知①碳的燃烧热为ΔH1，②S(s)+2K(s)=K2S(s)ΔH2，③2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s)ΔH3；则ΔH为A．3ΔH1+ΔH2ΔH3 B．ΔH3+3ΔH1ΔH2 C．ΔH1+ΔH2ΔH3 D．ΔH3+ΔH1ΔH2【题7】用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g)ΔH=+64.39kJ·mol12H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)ΔH=196.46kJ·mol1H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=285.84kJ·mol1(1)H2的燃烧热ΔH=_________。(2)一定量的H2完全燃烧生成H2O(l)放出热量Q=1143.36kJ，则H2的质量为_________g。(3)在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为__________。【题8】(1)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。直接氧化法可按下列催化过程进行：则的_________。(2)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。已知：(g)＝(g)+H2(g)∆H1=100.3kJ·mol1①②对于反应：(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)③，∆H3=_________kJ·mol1(3)氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点，甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。①反应器中初始反应的生成物为和，其物质的量之比为，甲烷和水蒸气反应的方程式是____________________________________________。②已知反应器中还存在如下反应：i.ii.iii.．．．．．．iii为积炭反应，利用和计算时，还需要利用____________________________反应的。提分作业提分作业【练1】下列说法不正确的是A．应用盖斯定律，可计算某些难以测定的反应焓变。B．一个化学反应的焓变与反应途径无关C．在特定条件下反应热可以等于焓变D．一个反应一步完成或分几步完成，两者相比，经过的步骤越多，放出的热量越多【练2】下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是（）A．为“”时，表示该反应为吸热反应B．反应热的大小与生成物所具有的能量与反应物所具有的能量无关C．化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的不同【练3】依据图示关系，下列说法不正确的是A．B．石墨的稳定性比金刚石高C．C(石墨，s)D．1mol石墨或1molCO分别完全燃烧，石墨放出热量多【练4】已知(1)(2)则反应的等于A． B．C． D．【练5】相关合成氨反应的热化学方程式如下：①②③则的为A． B． C． D．【练6】通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是①②③④A．反应①、②为反应③提供原料气B．反应③也是CO2资源化利用的方法之一C．反应的D．反应的【练7】把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径I：C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1<0①途径II：先制成水煤气：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H2>0②再燃烧水煤气：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3<0③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H4<0④请回答下列问题:（1）途径I放出的热量_____________(填“大于”“等于”或“小于”)途径II放出的热量。（2）△H1、△H2、△H3、△H4的数学关系式是_______________。（3）12g炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，放出110.35kJ热量。其热化学方程式为_______________。【练8】(1)已知2mol氢气燃烧生成液态水时放出572kJ热量，反应方程式是2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)请回答下列问题：①该反应的生成物能量总和_______(填