大单元四　第十章　第33讲　盖斯定律及应用

第33讲盖斯定律及应用[复习目标]1.掌握盖斯定律的内容及意义，并能进行有关反应热的计算。2.能综合利用反应热和盖斯定律比较不同反应体系反应热的大小。考点一盖斯定律1.盖斯定律的内容一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。即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。2.盖斯定律的意义间接计算某些反应的反应热。3.盖斯定律的运算规则转化关系反应热间的关系aAB；A1aBΔH1=aΔH2ABΔH1=-ΔH2ΔH=ΔH1+ΔH21.可以直接测量任意一反应的反应热()2.盖斯定律遵守能量守恒定律()3.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关()4.可以用已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应()答案1.×2.√3.√4.√一、依据循环转化图计算反应热(溯源教材人教选择性必修1P15)1.(2025·金华一模)HX(g)溶于大量H2O时的热效应(ΔH)可由有关数据根据热化学循环得到：由此可得到ΔH1=。

答案ΔH=ΔH2+ΔH3-ΔH4-ΔH5二、应用消元法计算反应热2.[2024·浙江1月选考，19(2)①]通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一，相关热化学方程式如下：Ⅰ：C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1Ⅱ：C(s)+H2(g)+O2(g)=HCOOH(g)ΔH2=-378.7kJ·mol-1Ⅲ：CO2(g)+H2(g)⥬HCOOH(g)ΔH3=kJ·mol-1。

答案+14.8解析由盖斯定律，反应Ⅲ=反应Ⅱ-反应Ⅰ，则ΔH3=ΔH2-ΔH1=-378.7kJ·mol-1+393.5kJ·mol-1=+14.8kJ·mol-1。3.如图是发射卫星时用肼(N2H4)作燃料，用NO2作氧化剂(反应生成N2、水蒸气)和用F2作氧化剂(反应生成N2、HF)的反应原理。通过计算，可知原理Ⅰ和原理Ⅱ氧化气态肼生成氮气的热化学方程式分别为、

。

消耗等量的N2H4(g)时释放能量较多的是原理(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

答案N2H4(g)+NO2(g)=32N2(g)+2H2O(g)ΔH=-567.85kJ·molN2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)ΔH=-1126kJ·mol-1Ⅱ解析根据题给信息可知，N2H4(g)+NO2(g)=32N2(g)+2H2O(g)ΔH，结合盖斯定律，此反应可由反应②-12×反应①得出，所以ΔH=ΔH2-12ΔH1=-534kJ·mol-1-12×67.7kJ·mol-1=-567.85kJ·mol-1。同理，可得N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)ΔH，此反应可由反应②+2×反应③-反应④得出，所以ΔH=ΔH2+2ΔH3-ΔH4=-534kJ·mol-1+2×(-538kJ·mol-1)-(-484kJ·mol-1)=-1126kJ·mol-1。由所得两个热化学方程式可知，消耗等量N2H4(g消元法计算反应热的思维流程三、利用燃烧热和摩尔生成焓计算反应热4.(2025·杭州模拟预测)丙烯是有机化工中的重要原料，可用丙烷直接脱氢工艺制备，以金属Pt为催化剂，存在以下两个反应：主反应：C3H8(g)⥬C3H6(g)+H2(g)副反应：C3H8(g)⥬C2H4(g)+CH4(g)其主反应中有关物质的燃烧热数据如下：物质C3H8C3H6H2燃烧热ΔH/(kJ·mol-1)-2219.9-2058.0-285.8则主反应的ΔH=kJ·mol-1。

答案+123.9解析C3H8燃烧的热化学方程式：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2219.9kJ·mol-1①；C3H6燃烧的热化学方程式：C3H6(g)+92O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-2058.0kJ·mol-1②；H2燃烧的热化学方程式为H2(g)+12O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1③。根据盖斯定律，反应①-反应②-反应③可得到主反应C3H8(g)⥬C3H6(g)+H2(g)，则ΔH=-2219.9kJ·mol-1-(-2058.0kJ·mol-1)-(-285.8kJ·mol-1)=+123.9kJ·mol5.(2025·浙江模拟预测)我国要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。CO2还原为甲醇是人工合成淀粉的第一步。CO2催化加氢的主要反应有：反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⥬CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)⥬CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1已知CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的摩尔生成焓(一定温度和压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓，单质的摩尔生成焓为0)分别为-393.5kJ·mol-1、-200.6kJ·mol-1、-241.8kJ·mol-1。则反应Ⅰ的ΔH1=kJ·mol-1。

答案-48.9解析已知CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的摩尔生成焓分别为-393.5kJ·mol-1、-200.6kJ·mol-1、-241.8kJ·mol-1，单质的摩尔生成焓为0，反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⥬CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH1=-200.6kJ·mol-1+(-241.8kJ·mol-1)-[0+(-393.5kJ·mol-1)]=-48.9kJ·mol-1。利用燃烧热和摩尔生成焓计算反应热的核心仍然是盖斯定律。其计算公式分别为(1)ΔH=反应物的燃烧热-生成物的燃烧热(2)ΔH=生成物的生成焓-反应物的生成焓考点二反应热的比较比较反应热大小注意事项(1)在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。(2)同一物质，不同聚集状态时具有的能量不同，相同物质的量的某物质的能量关系：E(物质R，g)>E(物质R，l)>E(物质R，s)。(3)同一化学反应，反应物的用量越多，|ΔH|越大。对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于理论数值。(4)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量比不完全燃烧所放出的热量多，则完全燃烧的ΔH较小。一、画能量变化图比较反应热大小(同一反应，物质聚集状态不同时)1.已知：S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH1<0S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2<0比较ΔH1与ΔH2的大小。答案ΔH1<ΔH2解析2.已知石墨比金刚石稳定，C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-akJ·mol-1C(s，金刚石)+O2(g)=CO2(g)ΔH2=-bkJ·mol-1比较ΔH1与ΔH2的大小。答案ΔH2<ΔH1解析能量越低越稳定，则燃烧过程中能量变化如图：由图示可知：b>a，则ΔH2<ΔH1。二、利用盖斯定律计算比较反应热大小3.已知室温下，将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高。则下列能量转化关系的判断不正确的是()A.ΔH1>0 B.ΔH2>ΔH3C.ΔH3>ΔH1 D.ΔH2=ΔH1+ΔH3答案C解析将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，说明ΔH2>0，将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，说明ΔH3<0，因为ΔH1=ΔH2-ΔH3>0，故ΔH2>ΔH3，ΔH3<ΔH1，故C错误，A、B、D正确。4.对于反应a：C2H4(g)⥬C2H2(g)+H2(g)，反应b：2CH4(g)⥬C2H4(g)+2H2(g)，当升高温度时平衡都向右移动。①C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH1；②2C(s)+H2(g)=C2H2(g)ΔH2；③2C(s)+2H2(g)=C2H4(g)ΔH3。则①②③中ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小顺序排列正确的是()A.ΔH1>ΔH2>ΔH3B.ΔH2>ΔH3>2ΔH1C.ΔH2>2ΔH1>ΔH3D.ΔH3>ΔH2>ΔH1答案B解析对于反应a、b，升高温度平衡都向右移动，故二者均为吸热反应，ΔHa>0、ΔHb>0。根据盖斯定律知，反应a=②-③，ΔHa=ΔH2-ΔH3>0，推知ΔH2>ΔH3；反应b=③-2×①，故ΔHb=ΔH3-2ΔH1>0，推知ΔH2>ΔH3>2ΔH1。1.(2025·浙江6月选考，11)下列反应均能自发进行，相关判断不正确的是()H2SO4(l)+Fe(OH)2(s)=FeSO4(s)+2H2O(l)ΔH1H2SO4(l)+2NaOH(s)=Na2SO4(s)+2H2O(l)ΔH2H2SO4(l)+Na2O(s)=Na2SO4(s)+H2O(l)ΔH3SO3(g)+Na2O(s)=Na2SO4(s)ΔH4SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)ΔH5A.ΔH1-ΔH2>0 B.ΔH2-ΔH3>0C.ΔH3-ΔH4<0 D.ΔH4-ΔH5<0答案C解析酸碱中和反应为放热反应，Fe(OH)2难溶于水而氢氧化钠易溶于水，固体溶解时会放出热量，已知反应：①H2SO4(l)+Fe(OH)2(s)=FeSO4(s)+2H2O(l)ΔH1，②H2SO4(l)+2NaOH(s)=Na2SO4(s)+2H2O(l)ΔH2，则反应①放出的热量小于反应②，即ΔH1>ΔH2，故ΔH1-ΔH2>0，A正确；已知反应：③H2SO4(l)+Na2O(s)=Na2SO4(s)+H2O(l)ΔH3，利用盖斯定律，将反应③-反应②得到H2O(l)+Na2O(s)=2NaOH(s)，该反应为放热反应，则该反应的ΔH=ΔH3-ΔH2<0，即ΔH2-ΔH3>0，B正确；已知反应⑤SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)(化合反应)为放热反应，即ΔH5<0，利用盖斯定律，将反应④-反应③得到反应⑤，即ΔH4-ΔH3=ΔH5<0，ΔH3-ΔH4>0，C错误；已知反应③H2SO4(l)+Na2O(s)=Na2SO4(s)+H2O(l)为放热反应，ΔH3<0，结合C项解析知：ΔH4-ΔH3=ΔH5<0，则ΔH4-ΔH5=ΔH3<0，D正确。2.[2024·浙江6月选考，19(5)]资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种制备方法，将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知：ΔG是反应的自由能变化量，其计算方法也遵循盖斯定律，可类比ΔH计算方法；当ΔG<0时，反应能自发进行。)Ⅰ.NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(s)+4H2(g)ΔG1=-320kJ·mol-1Ⅱ.H2(g)+12O2(g)=H2O(l)ΔG2=-240kJ·molⅢ.Mg(s)+12O2(g)=MgO(s)ΔG3=-570kJ·mol请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法，并注明ΔG。

(要求：反应物不超过三种物质；氢原子利用率为100%。)答案NaBO2(s)+2H2(g)+2Mg(s)=NaBH4(s)+2MgO(s)ΔG=-340kJ·mol-1解析结合题干信息，要使得氢原子利用率为100%，可由(2×反应Ⅲ)-(2×反应Ⅱ+反应Ⅰ)得NaBO2(s)+2H2(g)+2Mg(s)=NaBH4(s)+2MgO(s)ΔG=2ΔG3-(2ΔG2+ΔG1)=2×(-570kJ·mol-1)-[2×(-240kJ·mol-1)+(-320kJ·mol-1)]=-340kJ·mol-1。3.[2023·浙江1月选考，19(2)]“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)⥬2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247kJ·mol-1，K1Ⅱ：CO2(g)+H2(g)⥬CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1，K2反应CH4(g)+3CO2(g)⥬4CO(g)+2H2O(g)的ΔH=kJ·mol-1，K=(用K1，K2表示)。

答案+329K1·K课时精练[分值：50分](1~8题，每小题3分)1.在一定温度压强下，依据图示关系，下列说法不正确的是()A.C(s，石墨)+CO2(g)=2CO(g)ΔH=ΔH1-ΔH2B.1molC(s，石墨)和1molC(s，金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g)，前者放热多C.ΔH5=ΔH1-ΔH3D.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B解析由题干信息可知，反应Ⅰ：C(s，石墨)+12O2(g)=CO(g)ΔH1，反应Ⅱ：CO(g)+12O2(g)=CO2(g)ΔH2，则反应Ⅰ-反应Ⅱ得C(s，石墨)+CO2(g)=2CO(g)，根据盖斯定律可知ΔH=ΔH1-ΔH2，A正确；由题干信息可知，C(s，石墨)=C(s，金刚石)ΔH5>0，即1molC(s，石墨)具有的总能量低于1molC(s，金刚石)具有的能量，则1molC(s，石墨)和1molC(s，金刚石)分别与足量O2反应全部转化为CO2(g)，后者放热多，B错误；由题干信息可知，反应Ⅰ：C(s，石墨)+12O2(g)=CO(g)ΔH1，反应Ⅲ：C(s，金刚石)+12O2(g)=CO(g)ΔH3，则反应Ⅰ-反应Ⅲ得C(s，石墨)=C(s，金刚石)，根据盖斯定律可知，ΔH5=ΔH1-ΔH2.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()A.已知Ni(CO)4(s)=Ni(s)+4CO(g)ΔH=QkJ·mol-1，则Ni(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(s)ΔH=-QkJ·mol-1B.在一定温度和压强下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放出热量19.3kJ，则其热化学方程式为12N2(g)+32H2(g)⥬NH3(g)ΔHC.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH1，2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH2，则ΔH1>ΔH2D.已知C(s，石墨)=C(s，金刚石)ΔH>0，则金刚石比石墨稳定答案A解析合成氨的反应是可逆反应，不能进行完全，B错误；H2O(g)转化为H2O(l)放热，且氢气燃烧的焓变ΔH<0，所以ΔH1<ΔH2，C错误；由C(s，石墨)=C(s，金刚石)ΔH>0可知，1mol石墨的能量小于1mol金刚石的能量，则石墨比金刚石稳定，D错误。3.下列说法正确的是()A.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多B.葡萄糖的燃烧热为2800kJ·mol-1，则C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=+2800kJ·mol-1C.已知冰的熔化热为6.0kJ·mol-1，冰中氢键键能为20kJ·mol-1。假设每摩尔冰中有2mol氢键，且熔化热完全用于打破冰的氢键，则最多只能破坏冰中15%的氢键D.一定条件下，0.5molH2与1molI2(g)充分反应生成HI(g)放热akJ，其热化学方程式为H2(g)+I2(g)⥬2HI(g)ΔH=-2akJ·mol-1答案C解析相同条件下，相同质量的同一物质在气态时具有的能量最多，液态时次之，固态时最少，燃烧时反应放出的热量等于反应物所具有的能量减去生成物所具有的能量，因为生成物相同，所以等质量的硫蒸气完全燃烧时放出的热量会比硫固体放出的要多，故A错误；燃烧热ΔH为负值，故B错误；冰的熔化热为6.0kJ·mol-1，即1mol冰变成同温度下的液态水所需吸收的热量为6.0kJ，冰的熔化热全用于打破冰的氢键，冰中氢键键能为20.0kJ·mol-1，1mol冰中含有2mol氢键，需吸收40.0kJ的热量，6.0kJ40.0kJ×100%=15%，由计算可知，最多只能打破1mol冰中全部氢键的15%，故C4.(2024·衢州一中高三模拟)环戊二烯的键线式为，其广泛用于农药、橡胶、塑料等工业合成，是一种重要的有机化工原料。其相关键能和能量循环图如下所示，下列说法不正确的是()共价键H—HH—II—I键能/(kJ·mol-1)436299151A.在相同条件下，反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH2'，则ΔH2'<ΔH2B.ΔH1-ΔH3=-11kJ·mol-1C.由表中I—I键能为151kJ·mol-1可知将1mol气态I2解离成气态碘原子需要吸收151kJ能量D.(g)转化为(g)的过程属于氧化反应答案B解析氢气和卤素单质生成卤化氢的反应为放热反应，氯原子半径小于碘原子半径，则键能：H—Cl>H—I，则H2(g)与Cl2(g)反应放出的热量更多，焓变更小，故ΔH2'<ΔH2，A正确；由盖斯定律可知，ΔH3=ΔH1+ΔH2，则ΔH1-ΔH3=-ΔH2，由键能数据可知，ΔH2=436kJ·mol-1+151kJ·mol-1-2×299kJ·mol-1=-11kJ·mol-1，则ΔH1-ΔH3=11kJ·mol-1，B错误；断键需要吸收能量，I—I键能为151kJ·mol-1，则将1mol气态I2解离成气态碘原子需要吸收151kJ能量，C正确；(g)转化为(g)的过程中减少了氢原子，属于氧化反应，D正确。5.(2025·温州一模)已知298K、101kPa下：C(石墨，s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH1C(g)+2H2(g)=CH4(g)ΔH2C(g)+4H(g)=CH4(g)ΔH32C(石墨，s)+3H2(g)=C2H6(g)ΔH42C(g)+6H(g)=C2H6(g)ΔH5下列说法正确的是()A.ΔH1-ΔH2<0B.ΔH5-ΔH4>0C.C—H键能：ΔD.C—C键能：3ΔH32答案D解析将反应依次编号，由盖斯定律可知，反应①-反应②得到反应：C(石墨，s)=C(g)，则反应ΔH=ΔH1-ΔH2，固态石墨的能量小于气态碳，所以反应ΔH=ΔH1-ΔH2>0，A错误；由盖斯定律可知，反应⑤-反应④得到反应：2C(g)+6H(g)=2C(石墨，s)+3H2(g)，则反应ΔH=ΔH5-ΔH4，固态石墨的能量小于气态碳，且由H(g)形成H—H共价键是放热过程，所以反应ΔH=ΔH5-ΔH4<0，B错误；C(g)+4H(g)=CH4(g)是C—H共价键形成的放热过程，则C—H的键能为-ΔH34，C错误；2C(g)+6H(g)=C2H6(g)是C—C和C—H共价键形成的放热过程，则ΔH5=-[E(C—C)+6E(C—H)]，由C—H的键能为-ΔH34可知，C—6.(2025·温州模拟)室温下，CuSO4(s)和CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O受热分解的能量变化如图所示，下列说法不正确的是()A.将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低B.将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高C.ΔH3>ΔH2D.ΔH1=ΔH2+ΔH3答案D解析如图所示，CuSO4·5H2O(s)溶于水后得到CuSO4溶液的能量较CuSO4·5H2O(s)的高，说明CuSO4·5H2O(s)溶于水吸热，会使溶液温度降低，A正确；同理，CuSO4(s)溶于水后得到CuSO4溶液的能量较CuSO4(s)的低，说明CuSO4(s)溶于水放热，会使溶液温度升高，B正确；由A、B分析可知，ΔH2<0，ΔH3>0，故ΔH3>ΔH2，C正确；根据盖斯定律，ΔH1=ΔH3-ΔH2，D错误。7.(2025·绍兴一模)碱金属单质M和Cl2反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A.ΔH4<0，ΔH6<0B.ΔH3<0，ΔH5>0C.若M分别为Na和K，则ΔH3：Na<KD.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6答案D解析氯气化学键断裂产生氯原子，吸收能量，即ΔH4>0；阴、阳离子形成离子键，状态从气态到固态，释放能量，即ΔH6<0，A错误；原子失去电子吸收能量，即ΔH3>0；得到电子释放能量，即ΔH5<0，B错误；ΔH3>0，Na、K是同主族元素，原子核外最外层电子数相同，原子半径越小，越难失去电子，由于原子半径：Na<K，所以失去电子吸收的能量：Na>K，即ΔH3(Na)>ΔH3(K)，C错误；根据盖斯定律有ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6，D正确。8.(2024·浙江9+1高中联盟高三联考)一定温度下，丙烷与Cl2、Br2发生氯化和溴化反应的方程式及产物含量如下：氯化和溴化反应决速步骤的能量变化如图，下列说法不正确的是()A.HCl和HBr的键能差为ΔH3-ΔH1B.丙烷中仲氢(—CH2—)比伯氢(—CH3)活性强C.升高温度可以提高体系中2⁃氯丙烷的含量D.反应产物含量主要与Br·、Cl·与CH3CH2CH3反应的活化能相对大小有关答案C解析由能量图可推出HCl和HBr的键能差为ΔH3-ΔH1，故A正确；由于生成物2⁃氯丙烷或2⁃溴丙烷的产量多，这说明丙烷中仲氢(—CH2—)比伯氢(—CH3)活性强，故B正确；生成2⁃氯丙烷的决速步骤活化能较小，低温有利于该反应进行，高温有利于1⁃氯丙烷的生成，故C错误。9.(4分)(2025·浙江一模)氨热分解法制氢的反应原理为2NH3(g)⥬N2(g)+3H2(g)，过程中的能量变化如图所示。则2NH3(g)⥬N2(g)+3H2(g)ΔH=kJ·mol-1。

答案+90解析焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，由图得12ΔH=+45kJ·mol-1，所以ΔH=+90kJ·mol-110.(4分)[2024·广东，19(1)]酸在多种反应中具有广泛应用，其性能通常与酸的强度密切相关。酸催化下NaNO2与NH4Cl混合溶液的反应(反应a)，可用于石油开采中油路解堵。反应a：NO2-(aq)+NH4+已知：则反应a的ΔH=。

答案ΔH1-ΔH2-ΔH3+ΔH4解析由已知可得：Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)=N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)ΔH1；Ⅱ.NaNO2(s)=Na+(aq)+NO2-(aq)ΔⅢ.NH4Cl(s)=Cl-(aq)+NH4+(aq)ΔⅣ.NaCl(s)=Na+(aq)+Cl-(aq)ΔH4；由盖斯定律可知，目标方程式NO2-(aq)+NH4+(aq)=N2(g)+2H2O(l)，可由方程式Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ得到，故反应ΔH=ΔH1-