能力課時1蓋斯定律的綜合應用探究任務能利用蓋斯定律進行焓變的計算、書寫熱化學方程式，培養學生應用所學知識分析問題、解決問題的能力，提升學生證據推理與模型認知的化學核心素養。1．高考主要以生產生活、科學技術和能源問題為背景，將熱化學方程式的書寫和蓋斯定律的計算融合考查。蓋斯定律應用于反應熱計算的流程如圖所示：2．運用蓋斯定律的三個注意事項(1)熱化學方程式乘以某一個數時，反應熱的數值必須也乘上該數。(2)熱化學方程式相加減時，物質之間相加減，反應熱也必須相加減。(3)將一個熱化學方程式顛倒時，ΔH的“＋”“－”隨之改變，但數值不變。(1)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進行：CuCl2(s)=CuCl(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH1＝＋83kJ·mol－1CuCl(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CuO(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1則4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。(2)近年來，研究人員提出利用含硫物質熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲。過程如圖：反應Ⅰ：2H2SO4(l)=2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反應Ⅲ：S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3＝－297kJ·mol－1反應Ⅱ的熱化學方程式：__________________________________________________________________________________________________________。[審題流程]模型認知定思路，破除迷障巧解題。[解析](1)利用蓋斯定律解答本題。CuCl2(s)=CuCl(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH1＝＋83kJ·mol－1①CuCl(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CuO(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1②CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1③則4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)可由①×2＋②×2＋③×2得到，所以其ΔH＝＋83kJ·mol－1×2＋(－20kJ·mol－1)×2＋(－121kJ·mol－1)×2＝－116kJ·mol－1。(2)由題圖可知，反應Ⅱ的化學方程式為3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。根據蓋斯定律，反應Ⅱ＝－(反應Ⅰ＋反應Ⅲ)可得3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1。[答案](1)－116(2)3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－11．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。現根據下列3個熱化學方程式：①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH＝－25kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH＝－47kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋19kJ·mol－1寫出FeO(s)與CO反應生成Fe(s)和CO2的熱化學方程式：_____________________________________________________________________________。[解析]依據蓋斯定律①×3－③×2－②得到6CO(g)＋6FeO(s)=6Fe(s)＋6CO2(g)ΔH＝－66kJ·mol－1；即熱化學方程式為CO(g)＋FeO(s)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝－11kJ·mol－1。[答案]CO(g)＋FeO(s)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝－11kJ·mol－12．以H2合成尿素CO(NH2)2的有關熱化學方程式有：①N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH1＝－92.4kJ·mol－1②NH3(g)＋eq\f(1,2)CO2(g)=eq\f(1,2)NH2CO2NH4(s)ΔH2＝－79.7kJ·mol－1③NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)＋H2O(l)ΔH3＝＋72.5kJ·mol－1則N2(g)、H2(g)與CO2(g)反應生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的熱化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]則根據蓋斯定律可知①＋②×2＋③即得到N2(g)、H2(g)與CO2(g)反應生成CO(NH2)2(s)和H2O(l)的熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)＋CO2(g)=CO(NH2)2(s)＋H2O(l)ΔH＝－179.3kJ·mol－1。[答案]N2(g)＋3H2(g)＋CO2(g)=CO(NH2)2(s)＋H2O(l)ΔH＝－179.3kJ·mol－13．研究大氣中含硫化合物(主要是SO2和H2S)的轉化具有重要意義。(1)工業上采用高溫熱分解H2S的方法制取H2，在膜反應器中分離H2，發生的反應為2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH已知：①H2S(g)H2(g)＋S(g)ΔH1；②2S(g)S2(g)ΔH2。則ΔH＝____________________(用含ΔH1、ΔH2的式子表示)。(2)土壤中的微生物可將大氣中H2S經兩步反應氧化成SOeq\o\al(2－,4)，兩步反應的能量變化示意圖如下：1molH2S(g)全部氧化為SOeq\o\al(2－,4)(aq)的熱化學方程式為________________________________________________________________________________。[解析](1)已知：①H2S(g)H2(g)＋S(g)ΔH1②2S(g)S2(g)ΔH2反應：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)可以根據①×2＋②得到。(2)由圖可知，第一步熱化學反應為H2S(g)＋0.5O2(g)=S(s)＋H2O(g)ΔH＝－221.19kJ·mol－1；第二步反應為S(s)＋1.5O2(g)＋H2O(g)=2H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)ΔH＝－585.20kJ·mol－1；依據蓋斯定律，第一步與第二步方程式相加得：H2S(g)＋2O2(g)=SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)ΔH＝－806.39kJ·mol－1。[答案](1)2ΔH1＋ΔH2(2)H2S(g)＋2O2(g)=SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)ΔH＝－806.39kJ·mol－1城市生活垃圾資源化清潔再生利用，是近年新興起來的朝陽產業。針對我國現階段城市生活垃圾多組分、高水分、低熱值的特點，浙大熱能所提出了內循環燃燒、氣力輸送式冷渣分選回送，湍流式煙氣凈化法為主要內容的“城市生活垃圾清潔焚燒”新方法，并成功應用于日處理800噸城市生活垃圾流化床焚燒爐的工程示范。該研究成果包括重金屬、有機污染物、二英、氟、氯及化合物、小顆粒及溫室氣體等污染物的生成機理及控制技術，特別是對多種污染物的同時脫除進行了開創性的研究工作。實現了城市生活垃圾的高效潔凈焚燒和能源化利用。[問題1]閱讀素材分析城市生活垃圾焚燒應注意哪些問題？(素養角度——科學態度與社會責任)[提示]生活垃圾焚燒時的熱能利用；防止二次污染。[問題2]生活垃圾送到焚燒發電廠之后，卸至垃圾池內，發酵七天左右，可以實現脫水。然后才焚燒發電。分析這樣操作的原因是什么？(素養角度——科學探究與創新意識)[提示]諸如果皮等生活垃圾富含水分，如果直接送到焚燒爐里，難以徹底燃燒。脫水之后的生活垃圾更容易燃燒，利用率自然更高，產生的固體廢物也更少，生活垃圾的處理也更加徹底。[問題3]發酵的垃圾中含有沼氣，沼氣可以很好地助燃，爐內溫度可達850℃以上。含鉛汽油、煤、防腐處理過的木材等各種廢棄物在燃燒溫度低于400℃時容易產生二英。但是燃燒爐溫度保持在850℃以上，可以有效分解二英，基本可以消除二英對環境的不良影響。沼氣的主要成分是甲烷，已知1g甲烷完全燃燒生成液態水時放出55.64kJ的熱量，寫出甲烷燃燒的熱化學方程式，并計算出甲烷的燃燒熱ΔH是多少？(素養角度——宏觀辨識與微觀探析)[提示]CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.24kJ·mol－1；甲烷的燃燒熱ΔH＝－890.24kJ·mol－1。本情境素材通過對熱化學知識在城市生活垃圾資源化過程中的應用分析，提升學生科學態度與社會責任的化學核心素養。1．能源危機是當前全球性的問題，“開源節流”是應對能源危機的重要舉措。下列做法不利于能源“開源節流”的是()A．大力發展農村沼氣，將廢棄的秸稈轉化為清潔高效的能源B．大力開采煤、石油和天然氣，以滿足人們日益增長的能源需求C．開發太陽能、水能、風能、地熱能等新能源，減少煤、石油等化石燃料的使用D．減少資源消耗，增加資源的重復使用，注重資源的循環再生B[煤、石油和天然氣是不可再生的能源，大力開采煤、石油和天然氣，不利于能源“開源節流”。]2．下列說法不正確的是()A．利用蓋斯定律可計算某些難以直接測量的反應焓變B．在指定狀態下各物質的焓值都是確定且是唯一的C．當同一個化學反應以不同的過程完成時，反應的焓變是不同的D．如果一個化學方程式通過其他幾個化學方程式相加減而得到，則該反應的焓變可由相關化學方程式的焓變相加減而得到C[由于在指定狀態下各物質的焓值是確定且是唯一的，因此無論經過哪些步驟從反應物變成生成物，反應的焓變是一樣的，即反應的焓變只與始態和終態有關，而與過程無關。由蓋斯定律知如果一個化學方程式是由其他幾個方程式相加減而得到，則該反應的焓變可由相關化學方程式的焓變相加減而得到。因此利用蓋斯定律可計算某些難以直接測量的反應焓變。]3．(2021·山東臨沂高二月考)Li/Li2O體系的能量循環如圖所示。下列說法正確的是()A．ΔH3＜0B．ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6C．ΔH6＞ΔH5D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0C[斷裂化學鍵吸收能量，氧氣斷裂化學鍵變為氧原子過程中吸收熱，ΔH3＞0，A錯誤；蓋斯定律分析可知：反應一步完成與分步完成的熱效應相同，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6,B、D錯誤，C正確。]4．(2021·河北邢臺高二月考)2mol金屬鈉和1mol氯氣反應的能量關系如圖所示，下列說法不正確的是()A．ΔH2＞0B．ΔH4＋ΔH5＋ΔH8＝ΔH1C．在相同條件下，2K(g)→2K＋(g)的ΔH3′＜ΔH3D．ΔH6＋ΔH7＝ΔH8B[Na從固態變為液態的過程中需要吸收熱量，則ΔH2＞0,A正確；由蓋斯定律可知，過程1為2、3、4、5、6、7的過程之和，則ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＋ΔH7＝ΔH1,B錯誤；由鉀原子原子核外有4個電子層，其失去最外層一個電子所需的能量較小，則2K(g)→2K＋(g)的ΔH3′＜ΔH3,C正確；由蓋斯定律可知ΔH6＋ΔH7＝ΔH8，D正確。]5．(2020·全國卷Ⅰ節選)硫酸是一種重要的基本化工產品，接觸法制硫酸生產中的關鍵工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(→,\s\up8(釩催化劑))SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1。回答下列問題：釩催化劑參與反應的能量變化如圖所示，V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為____________