专题七 化学能与热能

A卷 全国卷

盖斯定律及其应用

1.（2014·课标全国卷Ⅱ，13，6分）室温下，将1 mol的CuSO4·5H2O（s）溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1 mol的CuSO4（s）溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O（s）△

=====CuSO4（s）＋5H2O（l），热效应为ΔH3。则下列判断正确的是（ ）

A.ΔH2>ΔH3 C.ΔH1＋ΔH3＝ΔH2

B.ΔH1<ΔH3 D.ΔH1＋ΔH2>ΔH3

－解析 由题干信息可得：①CuSO4·5H2O（s）===Cu2＋（aq）＋SO2＋5H2O4（aq）－（l） ΔH1>0，②CuSO4（s）===Cu2＋（aq）＋SO2 ΔH2<0，③CuSO4·5H2O4（aq）

（s）===CuSO4（s）＋5H2O（l） ΔH3，根据盖斯定律可知，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，由于ΔH1>0，ΔH2<0，故ΔH3>ΔH1，B项正确，C、D项错误；ΔH3>0，ΔH2<0，故ΔH3>ΔH2，A项错误。

答案 B

2.（2013·课标全国卷Ⅱ，12，6分）在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应

3

H2S（g）＋2O2（g）===SO2（g）＋H2O（g） ΔH1 3

2H2S（g）＋SO2（g）===2S2（g）＋2H2O（g） ΔH2 1

H2S（g）＋2O2（g）===S（g）＋H2O（g） ΔH3 2S（g）===S2（g） ΔH4 则ΔH4的正确表达式为（ ） 2

A.ΔH4＝3（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3） 2

B.ΔH4＝3（3ΔH3－ΔH1－ΔH2）

3

C.ΔH4＝2（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3） 3

D.ΔH4＝2（ΔH1－ΔH2－3ΔH3）

2

解析 ②式中含有S2（g）、③式中含有S（g），根据盖斯定律可知，②×3－③×2

222

得2S（g）＋3SO2（g）＋3H2O（g）===3H2S（g）＋S2（g）＋O2（g），然后再

222加①×3得2S（g）===S2（g），所以ΔH4＝ΔH2×3＋ΔH1×3－ΔH3×2。 答案 A

3.（2016·课标全国卷Ⅱ，26，14分）联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：

（1）联氨分子的电子式为 ，其中氮的化合价为 。 （2）实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为__________________________________________________________。

（3）①2O2（g）＋N2（g）===N2O4（l） ΔH1

②N2（g）＋2H2（g）===N2H4（l） ΔH2 ③O2（g）＋2H2（g）===2H2O（g） ΔH3 ④2N2H4（l）＋N2O4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）

ΔH4＝－1 048.9 kJ·mol1

－

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝ ，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_________________________________________

________________________________________________________________。 （4）联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为 （已知：N2H4＋H＋

－14

7

N2H＋Kw＝1.0×105的K＝8.7×10；

）。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为____________。

（5）联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是______________________________________________

_____________________________________________________________。 联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。理论上1 kg的联氨可除去水中溶解的O2 kg；与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是 。

解析 （1）根据联氨的化学式N2H4知，联氨是共价化合物，其电子式为

；再依据化合物中各元素的化合价代数和为零，氢元素的化

合价为＋1价，则氮元素的化合价为－2价。（2） 次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨的反应中，氮元素的化合价由氨分子中的－3价升高到联氨分子中－2价，氯元素的化合价由次氯酸钠中的＋1价降低到－1价，根据化合价升高与降低总数相等和原子守恒配平化学方程式为NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O。（3）对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式③×2，减去热化学方程式②×2，再减去热化学方程式①，即可得出热化学方程式④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。（4）联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，则联氨第一步电离的方程式为N2H4＋H2O

－＋

N2H＋5＋OH，再根据已知：N2H4＋H

－147

N2H＋，故联氨第一步电离平衡常数为5的K＝8.7×10及Kw＝1.0×10

c（N2H＋c（OH－）c（N2H＋c（OH－）·c（H＋）5）·5）·

K＝＝＝

c（N2H4）c（N2H4）·c（H＋）

c（N2H＋5）

×c（OH－）·c（H＋） ＝8.7×107×1.0×10－14＝8.7×10－7；＋

c（N2H4）·c（H）联氨为二元弱碱，酸碱发生中和反应生成盐，则联氨与硫酸形成酸式盐的化学式为N2H6（HSO4）2。（5）联氨是一种常用的还原剂，AgBr具有氧化性，两者发生氧化还原反应生成银，则向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，可观察到固体逐渐变黑，并有气泡产生；联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀，发生的反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，理论上1 kg的联氨可除去水中溶解的氧气为1 kg÷32 g·mol－1×32 g·mol－1＝1 kg；与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是N2H4的用量少，且不产生其他杂质，N2H4还原产物是N2和H2O，对环境无污染，而Na2SO3的氧化产物为Na2SO4。

答案 （1） －2 （2）NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋

H2O （3）2ΔH3－2ΔH2－ΔH1 反应放热量大，产生大量的气体 （4） 8.7×10

－7

N2H6（HSO4）2 （5）固体逐渐变黑，并有气泡产生 1 N2H4的用量

少，不产生其他杂质（还原产物是N2和H2O，而Na2SO3的氧化产物为Na2SO4） 4.（2014·课标全国卷Ⅰ，28，15分）乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：

（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯（C2H5OSO3H），再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式________。

（2）已知：

甲醇脱水反应 2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH1＝－23.9 kJ·mol

－1

甲醇制烯烃反应 2CH3OH（g）===C2H4（g）＋2H2O（g） ΔH2＝－29.1 kJ·mol

－1

乙醇异构化反应 C2H5OH（g）===CH3OCH3（g） ΔH3＝＋50.7 kJ·mol－1 则乙烯气相直接水合反应C2H4（g）＋H2O（g）===C2H5OH（g）的ΔH＝ kJ·mol1。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是 。

－

（3）下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中nH2O∶nC2H4＝1∶1）。

①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp＝ （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。 ②图中压强（p1、p2、p3、p4）的大小顺序为 ，理由是______________________________________________________________

_____________________________________________________________。

③气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃、压强6.9 MPa，nH2O∶nC2H4＝0.6∶1。乙烯的转化率为5%，若要进一