专题34 反应热计算-盖斯定律 十年（2015-2024）高考化学真题分类汇编(解析版)

2013-2024年十年高考真题汇编PAGEPAGE1专题34反应热计算——盖斯定律考点十年考情(2015-2024)命题趋势考点1选择题型计算2021•北京卷、2020•浙江7月卷、2020•北京卷、2019•上海卷、2019•浙江4月卷、2015·重庆卷盖斯定律是热化学的核心知识，以盖斯定律的应用命题，以非选择题中某一问的形式考查热化学方程式的书写和反应热的计算，是常考的题型，分值为3~6分。对盖斯定律有关问题的复习，要理解盖斯定律的本质，熟悉历年高考考查类型(图像型、字母型、数值型等)。考点2非选择题型计算2019·全国2019•新课标Ⅲ卷、2019•北京卷、2019•天津卷、2018•新课标Ⅰ卷、2018•新课标Ⅱ卷、2018•新课标Ⅲ卷、2018•北京卷、2018•江苏卷、2017•新课标Ⅰ卷、2017•新课标Ⅱ卷、2017•新课标Ⅲ卷、2017•北京卷、2017•天津卷考点1选择题型计算1．(2021•北京卷，14)已知C3H8脱H2制烯烃的反应为C3H8=C3H6+H2。固定C3H8浓度不变，提高CO2浓度，测定出口处C3H6、H2、CO浓度。实验结果如下图。已知：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)△H=-2043.9kJ/molC3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(g)△H=-1926.1kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ/mol下列说法不正确的是()A．C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)△H=+124kJ/molB．C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势的差异是因为发生了CO2+H2CO+H2OC．相同条件下，提高C3H8对CO2的比例，可以提高C3H8的转化率D．如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2，那么入口各气体的浓度c0和出口各气体的浓度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2)【答案】C【解析】A项，根据盖斯定律结合题干信息①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)△H1=-2043.9kJ/mol②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(g)△H2=-1926.1kJ/mol③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H3=-241.8kJ/mol可知，可由①-②-③得到目标反应C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)，该反应的△H=△H1-△H2-△H3==(-2043.9kJ/mol)-(-1926.1kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+124kJ/mol，A正确；B项，仅按C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)可知C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势应该是一致的，但是氢气的变化不明显，反而是CO与C3H6的变化趋势是一致的，因此可以推断高温下能够发生反应CO2+H2CO+H2O，从而导致C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势出现这样的差异，B正确；C项，从图中可知，相同条件下，C3H6的百分含量随着CO2的浓度增大，C3H6的百分含量增大，即表示C3H8的转化率增大，而增大CO2的浓度，相当于减小C3H8对CO2的比例，C错误；D项，根据质量守恒定律，抓住碳原子守恒即可得出，如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2，那么入口各气体的浓度c0和出口各气体的浓度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2)，D正确；故选C。2．(2020•浙江7月卷，22)关于下列的判断正确的是()COeq\o\al(2−,3)(aq)＋H+(aq)eq\o(=)HCOeq\o\al(−,3)(aq) ΔH1COeq\o\al(2−,3)(aq)＋H2O(l)HCOeq\o\al(−,3)(aq)＋OH−(aq) ΔH2OH−(aq)＋H+(aq)eq\o(=)H2O(l) ΔH3OH−(aq)＋CH3COOH(aq)eq\o(=)CH3COO−(aq)＋H2O(l) ΔH4A．ΔH1＜0ΔH2＜0 B．ΔH1＜ΔH2 C．ΔH3＜0ΔH4＞0 D．ΔH3＞ΔH4【答案】B【解析】碳酸氢根的电离属于吸热过程，则COeq\o\al(2−,3)(aq)+H+(aq)=HCO3-(aq)为放热反应，所以△H1<0；COeq\o\al(2−,3)(aq)+H2O(l)HCO3-(aq)+OHˉ(aq)为碳酸根的水解离子方程式，COeq\o\al(2−,3)的水解反应为吸热反应，所以△H2>0；OHˉ(aq)+H+(aq)=H2O(l)表示强酸和强碱的中和反应，为放热反应，所以△H3<0；醋酸与强碱的中和反应为放热反应，所以△H4<0；但由于醋酸是弱酸，电离过程中会吸收部分热量，所以醋酸与强碱反应过程放出的热量小于强酸和强碱反应放出的热量，则△H4>△H3；综上所述，只有△H1<△H2正确，故选B。3．(2020•北京卷，12)依据图示关系，下列说法不正确的是()A．石墨燃烧是放热反应B．1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多C．C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)ΔH=ΔH1-ΔH2D．化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关【答案】C【解析】A项，所有的燃烧都是放热反应，根据图示，C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol，ΔH1＜0，则石墨燃烧是放热反应，故A正确；B项，根据图示，C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol，CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol，根据反应可知都是放热反应，1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，1molC(石墨)放热多，故B正确；C项，根据B项分析，①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/mol，②CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol，根据盖斯定律①-②ｘ2可得：C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)ΔH=ΔH1-2ΔH2，故C错误；D项，根据盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，故D正确；故选C。4．(2019•上海卷)根据图示下列说法正确的是()A．断开非极性键和生成极性键的能量相同B．反应Ⅱ比反应Ⅲ生成的OH键更牢固C．O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)-Q(Q>0)D．H2O(g)→O2(g)+H2(g)+Q(Q>0)【答案】C【解析】从反应历程图像可以判断1/2molO2(g)+1molH2(g)的能量低于1molOH(g)+H(g)，因此1/2O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)反应为吸热反应，所以C正确。5．(2019•浙江4月卷，23)MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M＝CA项，Mg)：M2+(g)＋CO32-(g)M2+(g)＋O2−(g)＋CO2(g)已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是()A．ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0B．ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0C．ΔH1(CaCO3)－ΔH1(MgCO3)＝ΔH3(CaO)－ΔH3(MgO)D．对于MgCO3和CaCO3，ΔH1＋ΔH2＞ΔH3【答案】C【解析】根据盖斯定律，得ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3，又易知Ca2+半径大于Mg2+半径，所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3，CaO的离子键强度弱于MgO。A项，ΔH1表示断裂CO32-和M2+的离子键所吸收的能量，离子键强度越大，吸收的能量越大，因而ΔH1(MgCO3)＞ΔH1(CaCO3)＞0，A项正确；B项，ΔH2表示断裂CO32-中共价键形成O2−和CO2吸收的能量，与M2+无关，因而ΔH2(MgCO3)＝ΔH2(CaCO3)＞0，B项正确；C项，由上可知ΔH1(CaCO3)-ΔH1(MgCO3)<0，而ΔH3表示形成MO离子键所放出的能量，ΔH3为负值，CaO的离子键强度弱于MgO，因而ΔH3(CaO)>ΔH3(MgO)，ΔH3(CaO)-ΔH3(MgO)>0，C项错误；D项，由上分析可知ΔH1+ΔH2>0，ΔH3<0，故ΔH1＋ΔH2＞ΔH3，D项正确。故选C。6．(2015·重庆卷，6)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)ΔH=xkJ·mol-1已知：碳的燃烧热ΔH1=akJ·mol-1S(s)+2K(s)=K2S(s)ΔH2=bkJ·mol-12K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s)ΔH3=ckJ·mol-1则x为()A．3a+b-cB．c-3a-bC．a+b-c D．c-a-b【答案】A【解析】已知碳的燃烧热为ΔH1=akJ·mol-1，则碳的燃烧热化学方程式为①C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=akJ·mol-1，②S(s)+2K(s)=K2S(s)ΔH2=bkJ·mol-1，③2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s)ΔH3=ckJ·mol-1，根据盖斯定律，可得ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3，即x=3a+b-c。考点2非选择题型计算1．(2019·全国)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：(1)已知：(g)=(g)+H2(g)ΔH1=100.3kJ·mol−1①H2(g)+I2(g)=2HI(g)ΔH2=﹣11.0kJ·mol−1②对于反应：(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)③ΔH3=___________kJ·mol−1。【答案】(1)89.3【解析】(1)根据盖斯定律①-②，可得反应③的ΔH=89.3kJ/mol。2．(2019•新课标Ⅲ卷，28节选)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。回答下列问题：(2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g)ΔH1=83kJ·mol-1CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g)ΔH2=-20kJ·mol-1CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ·mol-1则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________kJ·mol-1。【答案】(2)﹣116【解析】(2)根据盖斯定律知，(反应I+反应II+反应III)×2得4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)∆H=(∆H1+∆H2+∆H3)×2=-116kJ∙mol-1；3．(2019•北京卷，11节选)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。(1)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H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，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.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH1ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH2iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH3……iii为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用__________反应的ΔH。【答案】(1)①CH4+2H2O=4H2+CO2②C(s)+CO2(g)=2CO(g)【解析】(1)①由于生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4：1，反应物是甲烷和水蒸气，因而反应方程式为CH4+2H2O=4H2+CO2；②ⅰ-ⅱ可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)，设为ⅳ，用ⅳ-ⅲ可得C(s)+CO2(g)=2CO(g)，因为还需利用C(s)+CO2(g)=2CO(g)反应的焓变；4．(2019•天津卷，10节选)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。回答下列问题：Ⅰ．硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2，放出225kJ热量，该反应的热化学方程式为________________________。Ⅱ．将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH1>0②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)ΔH2<0③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCl3(g)ΔH3(4)反应③的ΔH3=______(用ΔH1，ΔH2表示)。【答案】Ⅰ．Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)Ⅱ．(4)ΔH2-ΔH1【解析】I.参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl，生成的是气态的SiHCl3和氢气，反应条件是300℃，配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1mol，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)∆H=-225kJ·mol-1；II.(4)将反应①反向，并与反应②直接相加可得反应③，所以∆H3=∆H2-∆H1，因∆H2<0、∆H1>0，所以∆H3必小于0，即反应③正反应为放热反应；5．(2018•新课标Ⅰ卷，28节选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题①已知：2N2O5(g)＝2N2O5(g)+O2(g)ΔH1=−4.4kJ·mol−12NO2(g)＝N2O4(g)ΔH2=−55.3kJ·mol−1则反应N2O5(g)＝2NO2(g)+O2(g)的ΔH=_______kJ·mol−1。【答案】(2)①53.1【解析】(2)①已知：ⅰ、2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g)△H1＝－4.4kJ/molⅱ、2NO2(g)＝N2O4(g)△H2＝－55.3kJ/mol根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g)△H1＝＋53.1kJ/mol；6．(2018•新课标Ⅱ卷，27节选)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH=-75kJ·mol−1C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ·mol−1C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol−1该催化重整反应的ΔH==______kJ·mol−1。【答案】(1)247【解析】根据盖斯定律可知③×2－②－①即得到该催化重整反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=＋247kJ·mol−1。7．(2018•新课标Ⅲ卷，28节选)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)＝SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)ΔH1=48kJ·mol−13SiH2Cl2(g)＝SiH4(g)+2SiHCl3(g)ΔH2=−30kJ·mol−1则反应4SiHCl3(g)＝SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH=__________kJ·mol−1。【答案】(2)114【解析】(2)将第一个方程式扩大3倍，再与第二个方程式相加就可以得到第三个反应的焓变，所以焓变为48×3+(－30)=114kJ·mol-1。8．(2018•北京卷，10节选)近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：(1)反应Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)ΔH1=+551kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH3=－297kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：________________。【答案】(1)3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=−254kJ·mol−1【解析】(1)根据过程，反应II为SO2催化歧化生成H2SO4和S，反应为3SO2+2H2O=2H2SO4+S。应用盖斯定律，反应I+反应III得，2H2SO4(l)+S(s)=3SO2(g)+2H2O(g)ΔH=ΔH1+ΔH3=(+551kJ/mol)+(-297kJ/mol)=+254kJ/mol，反应II的热化学方程式为3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH=-254kJ/mol。9．(2018•江苏卷，19节选)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=−116.1kJ·mol−13HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=75.9kJ·mol−1反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=___________kJ·mol−1。【答案】(1)−136.2【解析】(1)将两个热化学方程式编号，2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=−116.1kJ·mol−1(①式)3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=75.9kJ·mol−1(②式)应用盖斯定律，将(①式3+②式)2得，反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=[(−116.1kJ·mol−1)3+75.9kJ·mol−1]2=-136.2kJ·mol−1。10．(2017•新课标Ⅰ卷，28节选)近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：(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】(2)H2O(l)=H2(g)+O2(g)ΔH=+286kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s)ΔH=+20kJ/mol 系统(II)【解析】(2)①H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g)△H1=＋327kJ/mol②SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq)△H2=－151kJ/mol③2HI(aq)=H2(g)+I2(s)△H3=＋110kJ/mol④H2S(g)+H2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+2H2O(l)△H4=＋61kJ/mol①+②+③，整理可得系统(I)的热化学方程式H2O(l)=H2(g)+O2(g)△H=+286kJ/mol；②+③+④，整理可得系统(II)的热化学方程式H2S(g)+=H2(g)+S(s)△H=+20kJ/mol。根据系统I、系统II的热化学方程式可知：每反应产生1mol氢气，后者吸收的热量比前者少，所以制取等量的H2所需能量较少的是系统II。11．(2017•新课标Ⅱ卷，28节选)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：①C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)ΔH1已知：②C4H10(g)+eq\f(1,2)O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=−119kJ·mol−1③H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH3=−242kJ·mol−1反应①的ΔH1为________kJ·mol−1。【答案】(1)+123【解析】(1)根据盖斯定律，用②式−③式可得①式，因此ΔH1=ΔH2−ΔH3=−119kJ/mol+242kJ/mol=+123kJ/mol。12．(2017•新课标Ⅲ卷，28节选)砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：(3)已知：As(s)+3/2H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)ΔH1H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH22As(s)+5/2O2(g)=As2O5(s)