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專題22 蓋斯定律及應(yīng)用 （滿分60分 時間30分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化有重要意義。請根據(jù)學(xué)過的知識回答下列問題： （1）已知一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)過程的能量變化如圖所示：反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________。 （2）化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程?；瘜W(xué)鍵的鍵能是形成(或拆開)1mol化學(xué)鍵時釋放(或吸收)的能量。已知：N≡N鍵的鍵能是948.9kJmol－1，H－H鍵的鍵能是436.0kJmol－1，N－H鍵的鍵能是391.55kJmol－1，則1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) ΔH =______________。 （3）依據(jù)蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進行推算。 已知：①C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=akJmol－1,②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=bkJmol－1,③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=ckJmol－1,298K時反應(yīng)2C(s，石墨)+H2(g)=C2H2(g)的焓變：ΔH =_______________。 （4）已知：鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，又知，常溫下：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) ΔH1,4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH2,下面關(guān)于ΔH1、ΔH2的比較正確的是________ ΔH 1>ΔH 2 B．ΔH 1<ΔH 2 C．ΔH 1=ΔH 2 D．無法計算 【答案】CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=－41kJmol－1－46.2kJmol－1（2a + 0.5b —0.5c）kJmol－1B 【解析】 【詳解】 46.2kJmol－1； （3）已知：①C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g)△H1=akJ?mol-1；②2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)△H2=bkJ?mol-1； 【點睛】明確反應(yīng)熱的計算依據(jù)是解答的關(guān)鍵，反應(yīng)熱計算的主要方法有：根據(jù)熱化學(xué)方程式計算：反應(yīng)熱與反應(yīng)物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比；根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量計算：ΔH＝E生成物－E反應(yīng)物；依據(jù)反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂與生成物化學(xué)鍵形成過程中的能量變化計算：ΔH＝反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量－生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量；根據(jù)蓋斯定律的計算。 2．當(dāng)前環(huán)境問題是一個全球重視的問題，引起環(huán)境問題的氣體常見的有溫室氣體CO2、污染性氣體NOx、SOx等。如果對這些氣體加以利用就可以成為重要的能源，既解決了對環(huán)境的污染，又解決了部分能源危機問題。 （1）二氧化碳是地球溫室效應(yīng)的罪魁禍首，目前人們處理二氧化碳的方法之一是使其與氫氣反應(yīng)合成甲醇，甲醇是汽車燃料電池的重要燃料。CO2與H2反應(yīng)制備CH3OH和H2O的化學(xué)方程式為__________________________。 （2）在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質(zhì)硫。 已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJmol－1 ②CO2(g)＋C(s)===2CO(g)ΔH2＝＋172.5 kJmol－1 ③S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH3＝－296.0 kJmol－1 請寫出CO與SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________________________ （3）硝酸廠常用催化還原方法處理尾氣。CH4在催化條件下可以將NO2還原為N2。已知： CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－889.6 kJmol－1① N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH＝＋67.7 kJmol－1② 則CH4還原NO2生成水蒸氣和氮氣的熱化學(xué)方程式是__________________________ 【答案】CO2＋3H2===CH3OH＋H2O2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270 kJmol－1CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝－957.3 kJmol－1 【解析】 【詳解】 【點睛】本題綜合考查根據(jù)蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析、計算能力的考查，注意掌握利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式的一般步驟：首先確定待求的熱化學(xué)方程式；其次找出待求的熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知熱化學(xué)方程式的什么位置；最后根據(jù)未知熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)和位置的需要對已知熱化學(xué)方程式進行處理，或調(diào)整系數(shù)，或調(diào)整反應(yīng)方向；將新得到的熱化學(xué)方程式及對應(yīng)的反應(yīng)熱進行疊加，即可求出待求反應(yīng)的反應(yīng)熱。 3．研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化有重要意義。請根據(jù)學(xué)過的知識回答下列問題： （1）已知一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)過程的能量變化如圖所示，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________________________________________。 （2）意大利羅馬大學(xué)的Fulvio Cacace等人獲得了極具理論研究意義的N4分子。N4分子結(jié)構(gòu)如下圖所示，已知斷裂1 mol N—N鍵吸收167 kJ熱量，生成1 mol N≡N鍵放出942 kJ熱量。根據(jù)以上信息和數(shù)據(jù)，1mol N4生成N2的ΔH=_________ kJmol－1 （3）依據(jù)蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進行推算。298K時，已知： ①C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH1=a kJmol-1 ②2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH2=b kJmol-1 ③2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH3=c kJmol-1 則反應(yīng)：2C(s,石墨)+H2(g)C2H2(g) 的焓變ΔH=__________（用含a、b、c的式子表示）。 （4）已知：鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，又知，常溫下： 4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s) ΔH1 4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s) ΔH2 下面關(guān)于ΔH1、ΔH2的比較正確的是____________ A．ΔH1>ΔH2 B．ΔH1<ΔH2 C．ΔH1=ΔH2 D．無法比較 【答案】CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=－41kJ/mol-882(2a＋b/2－c/2)kJ/molB 【解析】 【詳解】 （4）4Al(s)+3O2(g)═2Al2O3(s)△H1 ① 4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)△H2 ② 由蓋斯定律①-②，得：4Al(s)+2Fe2O3═2Al2O3(s)+4Fe(s)△H1 -△H2，鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H1 -△H2＜0，所以△H1＜△H2；故答案為：B。 【點睛】明確反應(yīng)熱的計算依據(jù)是解答的關(guān)鍵，反應(yīng)熱計算的主要方法有：根據(jù)熱化學(xué)方程式計算——反應(yīng)熱與反應(yīng)物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比；根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量計算——ΔH＝E生成物－E反應(yīng)物；依據(jù)反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂與生成物化學(xué)鍵形成過程中的能量變化計算——ΔH＝反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量－生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量；根據(jù)蓋斯定律的計算等。 4．（1）發(fā)射衛(wèi)星用N2H4為燃料,NO2為氧化劑,兩者反應(yīng)生成N2和水蒸氣, 已知 N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ⊿ H1＝ ＋ 67.7kJ/mol； N2H4(g)+O2(g)= N2(g)+2H2O(g) ⊿ H2＝ － 534kJ/mol； 2H2(g)+ O2(g)= 2H2O (g) ⊿ H3＝ － 484kJ/mol； H2(g)+F2(g)=2HF(g) ⊿ H4＝ － 538kJ/mol ①寫出N2H4與 NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式______________________, ②寫出N2H4與F2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________________________ （2）已知反應(yīng)：Cl2＋2HBr===Br2＋2HCl。 Ⅰ.當(dāng)有0.2 mol HCl生成時放出8.1 kJ的熱量。 Ⅱ.其能量變化示意圖如圖： 由上述數(shù)據(jù)判斷斷開1 mol H—Cl 鍵與斷開1 mol H—Br鍵所需能量相差約為________kJ。 【答案】N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+ 4H2O(g) ⊿ H ＝-1135.7 kJ/mol N2H4(g) +2F2(g)= N2(g)+4HF(g) ⊿ H ＝ － 1126kJ/mol。 62 【解析】 【詳解】 （1）①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ⊿ H1 ＝ ＋ 67.7kJ/mol； ②N2H4(g)+O2(g)= N2(g)+2H2O(g) ⊿ H2 ＝ － 534kJ/mol； ③2H2(g)+ O2(g)= 2H2O (g) ⊿ H3 ＝ － 484kJ/mol； ④H2(g)+F2(g)=2HF(g) ⊿ H4 ＝ － 538kJ/mol； i根據(jù)蓋斯定律: ②2-①得到: N2H4(g)+ 2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) ⊿H＝-1135.7 kJ/mol；綜上所述，本題答案是：N2H4(g)+ 2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) ⊿H ＝-1135.7 kJ/mol。