第03講蓋斯定律（學生版）高二化學講義（人教2019選擇性必修1）

第03第03講蓋斯定律知識導航知識導航課前引入熱化學方程式熱化學方程式可以表明反應所放出或吸收的熱量，而一個反應所放出或吸收的熱量，需要通過實驗測量得到。如測量1molC完全燃燒生成1molCO2所放出的熱量，就可以寫出相關的熱化學方程式。但如果一個反應不容易直接發(fā)生，或者伴有副反應發(fā)生時，又該如何測量呢？模塊模塊一蓋斯定律知識精講知識精講一、蓋斯定律的內容1.俄國化學家蓋斯從大量的實驗事實中總結出一條規(guī)律：一個化學反應，不管是一步完成的還是分幾步完成，其___________是相同的，這就是蓋斯定律。2.也就是說，化學反應的_______只與反應體系的_______和________有關，而與反應的______無關。3.如果一個反應可以分幾步進行，則各分步反應的反應熱之和與該反應一步完成時的反應熱是一樣的。即：ΔH=______________________科學史話：熱化學研究的先驅——蓋斯18021802年，蓋斯出生于瑞士的日內瓦，三歲時全家遷居俄國。1825年，蓋斯獲得醫(yī)學博士學位，1838年當選為俄國科學院院士。最早研究反應熱的是法國化學家拉瓦錫和法國數(shù)學家、天文學家拉普拉斯，1749―1827)，他們利用冰量熱計(即以被熔化了的冰的質量來計算熱量)測定了碳單質的燃燒熱，測得的數(shù)值與現(xiàn)代精確測定值十分接近。1836年，蓋斯受煉鐵中熱現(xiàn)象的啟發(fā)，利用自己設計的量熱計測定了大量的反應熱，并依據氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、石灰分別與硫酸反應的反應熱總結出了蓋斯定律。蓋斯定律的提出，為反應熱的研究提供了極大的方便，使一些不易測準或無法測定的化學反應的反應熱可以通過推算間接求得。蓋斯定律的提出要早于能量守恒定律的確認，因此，蓋斯定律是化學熱力學發(fā)展的基礎，至今仍有廣泛的應用。二、蓋斯定律在生產和科學研究中的意義有些反應，因為某些原因，導致反應熱難以直接測定，如：（1）有些反應進行得很慢（2）有些反應不容易直接發(fā)生（3）有些反應的產品不純（有副反應發(fā)生）三、蓋斯定律的應用根據蓋斯定律，我們可以利用已知反應的反應熱來計算未知反應的反應熱。如：對于前面提到的反應：C(s)+12O2(g)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=﹣393.5kJ/molCO(g)+12O2(g)=CO2(g) ΔH2=上述三個反應具有如下關系：根據蓋斯定律，ΔH3=_________________________________________________及時小練（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則制備水煤氣的反應③C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)的△H等于__________________（2）已知反應：①H2(g)+12O2(g)=H2O(g)Δ②12N2(g)+O2(g)=NO2(g)ΔH2③12N2(g)+32H2(g)則反應2NH3(g)+72O2(g)=2NO2(g)+3H2O(g)的＋131.3kJ·mol－1思考與交流：應用蓋斯定律時，如果每次都要將方程式進行加減，很是費時費力，有無簡便的方法？對點訓練對點訓練題型一：對蓋斯定律的理解【例1】下列關于蓋斯定律描述不正確的是A．化學反應的反應熱不僅與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，也與反應的途徑有關B．蓋斯定律遵守能量守恒定律C．利用蓋斯定律可間接計算通過實驗難測定的反應的反應熱D．利用蓋斯定律可以計算有副反應發(fā)生的反應的反應熱【變1】下列關于蓋斯定律的說法不正確的是A．不管反應是一步完成還是分幾步完成，其反應熱相同B．反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關C．有些反應的反應熱不能直接測得，可通過蓋斯定律間接計算得到D．根據蓋斯定律，熱化學方程式中△H直接相加即可得總反應熱題型二：蓋斯定律的應用（框圖加減）【例2】石墨燃燒過程中的能量變化可用下圖表示。下列說法正確的是A．石墨的燃燒熱為B．反應C(s，石墨)在任何溫度下均能自發(fā)進行C．由圖可知：D．已知C(s，金剛石)=C(s，石墨)，則金剛石比石墨穩(wěn)定【變21】下列關于如圖所示轉化關系(X代表鹵素)的說法不正確的是A．△H3＜0B．△H1+△H2+△H3=0C．按照Cl、Br、I的順序，△H2依次減少D．一定條件下，拆開1mol氣態(tài)HX需要吸收akJ能量，則該條件下△H3=2akJ/mol【變22】某科學家利用二氧化鈰(CeO2)在太陽能作用下將H2O、CO2轉變成H2、CO。其過程如下：mCeO2(mx)CeO2·xCe+xO2(mx)CeO2·xCe+xH2O+xCO2mCeO2+xH2+xCO下列說法不正確的是A．該過程中CeO2沒有消耗B．該過程實現(xiàn)了太陽能向化學能的轉化C．上圖中ΔH1=(ΔH2+ΔH3)D．上圖中ΔH1=ΔH2+ΔH3題型三：蓋斯定律的應用（兩個方程式加減）【例3】發(fā)射“神五”時用肼(N2H4)作為火箭發(fā)動機的燃料，NO2為氧化劑，反應生成N2和水蒸氣。已知：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+67.7kJ/mol；②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=534kJ/mol。下列關于肼和NO2反應的熱化學方程式中，正確的是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【變31】硫是一種重要的非金屬元素，正交硫(Orthogonalsulfur)是硫穩(wěn)定存在的唯一形式，單斜硫是硫的同素異形體之一。下列說法不正確的是已知：①S(正交，s)+O2(g)=SO2(g)ΔH1=296.83kJ?mol1②S(單斜，s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2=297.16kJ?mol1③S(單斜，s)=S(正交，s)ΔH3A．硫黃是一種黃色晶體，不溶于水B．正交硫比單斜硫穩(wěn)定C．ΔH3=0.66kJ?mol

1，D．1molS(單斜，s)和1molO2(g)的總能量高于1molSO2(g)的能量【變32】已知25℃、101kPa下，1mol水蒸發(fā)為水蒸氣需要吸熱44.0kJ①H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)△H1=57.3kJ?mol1②2CH3OH(l)+3O2(g)=4H2O(g)+2CO2(g)△H2=1277.0kJ?mol1下列有關說法錯誤的是A．若反應②中CH3OH變?yōu)闅鈶B(tài)，則該反應的反應熱△H>△H2B．CH3OH(l)的燃燒熱△H=726.5kJ?mol1C．CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l)△H>﹣57.3kJ?mol1D．液態(tài)水變?yōu)樗魵膺^程中需要克服分子間作用力題型四：蓋斯定律的應用（三個方程式加減）【例4】已知碳的氣化反應過程部分化學反應的熱化學方程式為：C(s)+2H2(g)=CH4(g)△H1C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2C(s)+O2(g)=CO(g)△H3則催化重整反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H為A．2△H3﹣△H1﹣△H2 B．2△H3﹣△H1+△H2C．2△H3+△H1﹣△H2 D．2△H3﹣△H1﹣2△H2【變41】已知：①②③④下列關系正確的是A．B．C．D．【變42】以太陽能為熱源，熱化學硫碘循環(huán)分解水是一種高效、環(huán)保的制氫方法，其流程圖如下：相關反應的熱化學方程式為：反應I：反應II：反應III：下列說法不正確的是A．該過程實現(xiàn)了太陽能到化學能的轉化B．和對總反應起到了催化劑的作用C．總反應的熱化學方程式為：D．該過程使水分解制氫反應更加容易發(fā)生，但總反應的不變【變43】已知將1mol的CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高，將1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低。關于下列?H的判斷不正確的是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題型五：蓋斯定律的應用大題訓練【例5】蓋斯定律在生產和科學研究中有很重要的意義。有些反應的反應熱雖然無法直接測得，但可通過間接的方法測定。現(xiàn)根據下列的3個熱化學反應方程式：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試寫出CO氣體還原FeO固體得到Fe固體和CO2氣體的熱化學反應方程式：___________?！纠?】甲酸是基本有機化工原料之一，廣泛用于農藥、皮革、染料、醫(yī)藥和橡膠等工業(yè)。(1)已知熱化學方程式：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則反應IV：CO2(g)+H2(g)?HCOOH(g)的ΔH=_______kJ·mol1。(2)查閱資料知在過渡金屬催化劑存在下，CO2(g)和H2(g)合成HCOOH(g)的反應分兩步進行：第一步：CO2(g)+H2(g)+M(s)=M·HCOOH(s)；則第二步反應的方程式為_______。【例7】CH4超干重整CO2的催化轉化如圖1所示：(1)已知相關反應的能量變化如圖2所示：過程I的熱化學方程式為_______。(2)關于上述過程II的說法不正確的是_______(填字母)。a.實現(xiàn)了含碳物質與含氫物質的分離b.可表示為CO2+H2=H2O(g)+COc.CO未參與反應d.Fe3O4、CaO為催化劑，降低了反應的ΔH【例8】解答下列問題(1)2017年中科院某研究團隊通過設計一種新型Na—Fe3O4/HZSM5多功能復合催化劑，成功實現(xiàn)了CO2直接加氫制取辛烷值汽油，該研究成果被評價為“CO2催化轉化領域的突破性進展”。已知：H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH1=akJ·mol1C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH2=bkJ·mol1試寫出25℃、101kPa條件下，CO2與H2反應生成汽油(以C8H18表示)的熱化學方程式：_______。(2)直接排放含SO2的煙氣會形成酸雨，危害環(huán)境。工業(yè)上常用催化還原法和堿吸收法處理SO2氣體。1molCH4完全燃燒生成氣態(tài)水和1molS(g)燃燒的能量變化如下圖所示：在催化劑作用下，CH4可以還原SO2生成單質S(g)、H2O(g)和CO2，寫出該反應的熱化學方程式：_______。(3)合成氨在工業(yè)生產中具有重要意義。在合成氨工業(yè)中I2O5常用于定量測定CO的含量。已知2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s)ΔH=76kJ·mol1；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=566kJ·mol1。則該測定反應的熱化學方程式為_______。(4)化學反應原理研究物質轉化過程中的規(guī)律并在生產生活中有廣泛的應用。汽車排氣管內的催化轉化器可實現(xiàn)尾氣無毒處理。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則反應2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH=_______kJ·mol1。(5)氮及其化合物與人類生產、生活密切相關。氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體。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還原NO2至N2，當消耗標準狀況下3.36LCO時，放出的熱量為_______kJ(用含有a和b的代數(shù)式表示)。提分特訓提分特訓【題1】下列說法正確的是A．化學反應的反應熱與反應過程有密切的關系B．化學反應的反應熱取決于反應體系的始態(tài)和終態(tài)C．蓋斯定律只是一條簡單的自然規(guī)律，其實際作用不大D．有的化學反應過程沒有能量變化【題2】下列關于反應熱的說法正確的是（）A．化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終點狀態(tài)有關，而與反應的途徑無關B．已知C(s)+O2(g)＝CO(g)的反應熱為110.5kJ/mol，說明碳的燃燒熱為110.5kJC．反應熱的大小與反應物所具有的能量和生成物所具有的能量無關D．當?H為“－”時，表示該反應為吸熱反應【題3】根據能量變化示意圖，下列說法不正確的是A．相同質量的NO2(g)和N2O4(g)，前者具有較高的能量B．C．D．；則△H<△H4【題4】已知下列熱化學方程式：Hg(l)＋O2(g)=HgO(s)△H1；Zn(s)＋O2(g)=ZnO(s)△H2；則Zn(s)＋HgO(s)=Hg(l)＋ZnO(s)△H值為A．△H2△H1 B．△H2＋△H1 C．△H1△H2 D．△H1△H2【題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下列說法正確的是A．?H1<0、?H3>0B．?H4=?H2+?H3+?H1C．?H2+?H3<?H1D．?H1、?H2、?H3分別對應為C、、CO的標準燃燒熱【題6】黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一，其爆炸反應為：S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)ΔH。已知①碳的燃燒熱為ΔH1，②S(s)+2K(s)=K2S(s)ΔH2，③2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s)ΔH3；則ΔH為A．3ΔH1+ΔH2ΔH3 B．ΔH3+3ΔH1ΔH2 C．ΔH1+ΔH2ΔH3 D．ΔH3+ΔH1ΔH2【題7】用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷電路板金屬粉末中的銅。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的燃燒熱ΔH=_________。(2)一定量的H2完全燃燒生成H2O(l)放出熱量Q=1143.36kJ，則H2的質量為_________g。(3)在H2SO4溶液中Cu與H2O2反應生成Cu2+和H2O的熱化學方程式為__________?！绢}8】(1)近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點。直接氧化法可按下列催化過程進行：則的_________。(2)環(huán)戊二烯()是重要的有機化工原料，廣泛用于農藥、橡膠、塑料等生產。已知：(g)＝(g)+H2(g)?H1=100.3kJ·mol1①②對于反應：(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)③，?H3=_________kJ·mol1(3)氫能源是最具應用前景的能源之一，高純氫的制備是目前的研究熱點，甲烷水蒸氣催化重整是制高純氫的方法之一。①反應器中初始反應的生成物為和，其物質的量之比為，甲烷和水蒸氣反應的方程式是____________________________________________。②已知反應器中還存在如下反應：i.ii.iii.．．．．．．iii為積炭反應，利用和計算時，還需要利用____________________________反應的。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】下列說法不正確的是A．應用蓋斯定律，可計算某些難以測定的反應焓變。B．一個化學反應的焓變與反應途徑無關C．在特定條件下反應熱可以等于焓變D．一個反應一步完成或分幾步完成，兩者相比，經過的步驟越多，放出的熱量越多【練2】下列與化學反應能量變化相關的敘述正確的是（）A．為“”時，表示該反應為吸熱反應B．反應熱的大小與生成物所具有的能量與反應物所具有的能量無關C．化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關D．同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的不同【練3】依據圖示關系，下列說法不正確的是A．B．石墨的穩(wěn)定性比金剛石高C．C(石墨，s)D．1mol石墨或1molCO分別完全燃燒，石墨放出熱量多【練4】已知(1)(2)則反應的等于A． B．C． D．【練5】相關合成氨反應的熱化學方程式如下：①②③則的為A． B． C． D．【練6】通過以下反應可獲得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列說法不正確的是①②③④A．反應①、②為反應③提供原料氣B．反應③也是CO2資源化利用的方法之一C．反應的D．反應的【練7】把煤作為燃料可通過下列兩種途徑：途徑I：C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1<0①途徑II：先制成水煤氣：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H2>0②再燃燒水煤氣：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H3<0③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H4<0④請回答下列問題:（1）途徑I放出的熱量_____________(填“大于”“等于”或“小于”)途徑II放出的熱量。（2）△H1、△H2、△H3、△H4的數(shù)學關系式是_______________。（3）12g炭粉在氧氣中不完全燃燒生成一氧化碳，放出110.35kJ熱量。其熱化學方程式為_______________。【練8】(1)已知2mol氫氣燃燒生成液態(tài)水時放出572kJ熱量，反應方程式是2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)請回答下列問題：①該反應的生成物能量總和_______(填