题型逐点通关练(七)反应热的计算及盖斯定律的应用-2025版世纪金榜二轮化学收官专项辅导与训练

题型逐点通关练(七)反应热的计算及盖斯定律的应用(20分钟22分)1.(2分)(2024·菏泽模拟节选)我国力争2060年前实现碳中和,将排放的碳的氧化物转化为甲醇是实现碳中和的措施之一。CO2和H2在一定条件下可以合成甲醇(反应i,该过程存在反应ii)。反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.3kJ·mol-1反应ii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2有关物质能量变化如图所示,稳定单质的焓(H)值为0,则ΔH2=+41kJ·mol-1。

【解析】据图分析,有热化学方程式:①H2(g)+12O2(g)===H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1②CO(g)+12O2(g)===CO2(g)ΔH=-283kJ·mol-1,则根据盖斯定律,①-②得热化学方程式CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g),ΔH2=-242kJ·mol-1-(-283kJ·mol-1+41kJ·mol-1。2.(4分)金属氧化物催化氧化制备苯甲醛是近年来的研究热点。以Fe3O4为催化剂,苯乙烯、H2O2为原料制备苯甲醛涉及的主要反应有反应ⅰ:(l)+2H2O2(l)(l)+HCHO(l)+2H2O(l)ΔH1=-489.0kJ·mol-1反应ⅱ:(l)+H2O2(l)(l)+H2O(l)ΔH2=+566.6kJ·mol-1反应ⅲ:(l)+H2O2(l)(l)+HCHO(l)+H2O(l)ΔH3回答下列问题:(1)反应ⅲ的ΔH3=-1055.6kJ·mol-1。(2分)

(2)根据阿伦尼乌斯方程lnk=-EaRT+lnA(A为前因子,Ea为活化能),lnk与1T呈线性关系。据图可知反应ⅰ的活化能<反应ⅱ的活化能。(填“>”“=”或【解析】(1)反应ⅰ-反应ⅱ可以得到反应ⅲ,所以反应ⅲ的ΔH3=ΔH1-ΔH2=-1055.6kJ·mol-1;(2)由公式可知,-EaR即为斜率,所以反应ⅰ的活化能小于反应3.(3分)(2024·德州三模节选)甲醇水蒸气重整制氢转换条件温和、副产物少,成为了诸多富氢燃料的首选之一。甲醇水蒸气重整制氢过程中的化学反应如下:ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)3H2(g)+CO2(g)ΔH1ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1ⅲ.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH3=+90kJ·mol-1。则ΔH1=+49J·mol-1,若反应ⅰ正反应的活化能Ea1=akJ·mol-1,则逆反应的活化能Ea2=a-49kJ·mol-1。

【解析】根据盖斯定律,ⅲ-ⅱ可得ΔH1=ΔH3-ΔH2=+(90-41)=+49kJ·mol-1,ΔH1=正反应活化能-逆反应活化能=Ea1-Ea2,得Ea2=Ea1-ΔH1=(a-49)kJ·mol-1。4.(2分)工业上丙醛主要用于制合成纤维、橡胶促进剂和防老剂等。在铑催化剂作用下常用乙烯羰基化合成丙醛,涉及的反应如下:主反应Ⅰ:C2H4(g)+H2(g)+CO(g)CH3CH2CHO(g)ΔH1副反应Ⅱ:C2H4(g)+H2(g)CH3CH3(g)ΔH2回答下列问题:反应Ⅰ、Ⅱ以气体分压表示的平衡常数Kp与温度T变化关系如图所示。据图判断,CH3CH3(g)+CO(g)CH3CH2CHO(g)ΔH3<0(填“>”“<”或“=”),ΔH1ΔH2的数值范围是D(A.<-1B.-1~0C.0~1D.>1【解析】根据平衡常数与温度变化关系曲线可知,温度升高,平衡常数减小,说明反应Ⅰ和反应Ⅱ放热,ΔH1<0、ΔH2<0,且ΔH1<ΔH2,则ΔH1ΔH2>1,根据盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅱ得CH3CH3(g)+CO(g)CH3CH2CHO(g)Δ5.(3分)(2024·菏泽二模节选)CH4还原CO2是实现“双碱”经济的有效途径之一,涉及反应如下:Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1回答下列问题:(1)物质的标准生成焓是指在标准状况和某温度下,由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的焓变。一些物质298K时的标准生成焓(ΔHfθ),物质ΔHfθCH4(g)-74.8CO(g)-110CO2(g)-393.5H2O(l)-286H2(g)0CH4(g)+3CO2(g)===4CO(g)+2H2O(g)ΔH=+330.3kJ·mol-1(2分)

(2)有利于提高CO平衡产率的条件是C(填字母)。(1分)

A.低温低压 B.低温高压C.高温低压 D.高温高压【解析】(1)根据焓变=反应物键能和-生成物键能和得ΔH1=74.8+393.5-2×110-2×0=+248.3kJ·mol-1,根据盖斯定律,ΔH=ΔH1+2×ΔH2=+248.3kJ·mol-1+2×41kJ·mol-1=+330.3kJ·mol-1。(2)反应Ⅰ、反应Ⅱ均为吸热反应,升温平衡正向移动,可提高CO平衡产率,反应Ⅰ正向是气体体积增大的反应,低压平衡正向移动,可提高CO平衡产率,压强对反应Ⅱ的平衡移动无影响,故选C。6.(2分)(2024·临沂二模节选)利用CO2、H2为原料合成CH3OH的主要反应如下。Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-48.5kJ·mol-1K1Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+43.9kJ·mol-1K2已知反应Ⅲ的平衡常数K3=K1K2,写出反应Ⅲ的热化学方程式:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1【解析】已知反应Ⅲ的平衡常数K3=K1K2,根据盖斯定律可知反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应Ⅲ的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3ΔH=ΔH1-ΔH2=-48.5kJ·mol-1-43.9kJ·mol-1=-92.4kJ·mol-1。7.(2分)异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注,其主要反应如下:Ⅰ.C3H8O(g)C3H6(g)+H2O(g)ΔH=+52kJ·mol-1Ⅱ.2C3H6(g)C6H12(g)ΔH1=-97kJ·mol-1已知2C3H8O(g)+9O2(g)===6CO2(g)+8H2O(g)ΔH=-3750kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(g)ΔH=-3854kJ·mol-1。

【解析】设反应2C3H8O(g)+9O2(g)===6CO2(g)+8H2O(g)ΔH=-3750kJ·mol-1(Ⅲ),根据盖斯定律,将Ⅲ-Ⅰ×2得2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(g)ΔH=(-3750kJ·mol-1)-(+52kJ·mol-1)×2=-3854kJ·mol-1,则C3H6(g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为2C3H6(g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(g)ΔH=-3854kJ·mol-1。8.(4分)(2024·海南一中一模节选)甲醇(CH3OH)是重要的化工原料。回答问题:以甲醇为原料制备甲醛(HCHO):Ⅰ.脱氢法:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)ΔH1=+86.1kJ·mol-1Ⅱ.氧化法:CH3OH(g)+12O2(g)HCHO(g)+H2O(g)ΔH2Ⅲ.深度氧化反应:HCHO(g)+12O2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3(1)已知H2(g)+12O2(g)===H2O(g)ΔH4=-197.8kJ·mol-1,计算ΔH2=-111.7kJ·mol-1。(2分(2)图-1中两条曲线分别为反应Ⅰ和Ⅱ平衡常数K随温度变化关系的曲线,其中表示反应Ⅰ的为b(填曲线标记字母)。(1分)(3)图-2为甲醇氧化法在不同温度下甲醇转化率与甲醛产率的曲线图。600K以后,随温度升高,甲醛产率显著下降的主要原因是生成的HCHO发生了深度氧化反应。(1分)

【解析】(1)已知:ⅰ.CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)ΔH1=+86.1kJ·mol-1,ⅱ.H2(g)+12O2(g)===H2O(g)ΔH4=-19