盖斯定律及其应用知识点题库

如图所示装置工作时均与H₂有关．

（1）图1所示装置中阳极的电极反应式为．
图2所示装置中，通入H₂的管口是（选填字母代号）．
某同学按图3所示装置进行实验，生成固体的主要成分是Fe₃O₄ ，其组成也可以表示成FeO•Fe₂O₃ ．现提供以下试剂，从中选择合适的药品，证明生成固体中存在+2价铁元素．试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、NaOH溶液、KSCN溶液、KMnO₄溶液、氯水选择的药品；．
（2）工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
a.2H₂（g）+CO（g）⇌=CH₃OH（g）△H₁=﹣90.8kJ•mol^﹣¹
b.2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃ （g）+H₂O（g）△H₂=﹣23.5kJ•mol^﹣¹
c．CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H₃=﹣41.3kJ•mol^﹣¹
总反应：3H₂（g）+3CO（g）=CH₃OCH₃ （g）+CO₂（g）的△H=．
（3）用Na₂CO₃熔融盐作电解质，CO、O₂为原料组成的新型电池的研究取得了重大突破．该电池示意图如图4：
负极电极反应式为，为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环．A物质的化学式为．

已知下列反应的热化学方程式（）

6C（s）+5H₂（g）+3N₂（g）+9O₂（g）═2C₃H₅（ONO₂）₃（l）△H₁

2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂

C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃

则反应4C₃H₅（ONO₂）₃（l）═12CO₂（g）+10H₂O（g）+O₂（g）+6N₂（g）的△H为（）

A . △H₁﹣5△H₂﹣12△H₃ B . 2△H₁﹣5△H₂﹣12△H₃ C . 12△H₃﹣5△H₂﹣2△H₁ D . 12△H₃+5△H₂﹣2△H₁

在一定的温度、压强和钒催化剂存在的条件下，SO₂被空气中的O₂氧化为SO₃。V₂O₅是钒催化剂的活性成分，郭汗贤等提出：V₂O₅在对反应I的催化循环过程中，经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段，图示如图1：

图1

（1） ①已知有关气体分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据如下：

化学键

S=O(SO₂)

O=O(O₂)

S=O(SO₃)

能量/kJ

535

496

472

由此计算反应Ⅰ的△H=kJ·mol^-1。

②写出反应Ⅱ的化学方程式。
（2）不能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是。
A．恒容密闭容器中混合气体的压强不再变化

B．恒容密团容器中混合气体的密度不再变化

C．混合气体的总物质的量不再变化

D．混合气体的平均相对分子质量不再变化

E．n(SO₂)∶n(O₂)∶n(SO₃)=2∶1∶2

F．SO₂气体的百分含量不再变化
（3）在保持体系总压为105Pa的条件下进行反应SO₂+1/2O₂ $\text{[math]}$ SO₃ ，原料气中SO₂和O₂的物质的量之比m(m= $\text{[math]}$ )不同时，SO₂的平衡转化率与温度(t)的关系如下图所示：

①图中m₁、m₂、m₃的大小顺序为，理由是。

②反应I的化学平衡常数Kp表达式为(用平衡分压代替平衡浓度表示)。图中A点原料气的成分是：n(SO₂)=10mol,n(O₂)=24.4mol,n(N₂)=70mol,达平衡时SO₂的分压p(SO₂)为Pa。(分压=总压×物质的量分数)。

③近年，有人研发出用氧气代替空气的新工艺，使SO₂趋于全部转化。此工艺的优点除了能充分利用含硫的原料外，主要还有。

工业上制硫酸的主要反应之一为2SO₂(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2SO₂(g)，反应过程中能量的变化如图所示。

（1）由图可知该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”) 反应。
（2）向反应体系中加入催化剂后，图中E₁(填“增大”“或“减小”或“不变”，下同)，E₃。
（3）已知:2H₂S(g)+O₂(g)=2S(s)+2H₂O(g) ΔH=-442.4kJ/mol
S(s)+O₂(g)=SO₂(g) ΔH=-297.0 kJ/mol 。
若H₂S(g)与O₂(g)反应产生SO₂(g)和H₂O(g)，则消耗0.5mol H₂S时，反应中转移的电子总数为(用N_A 表示阿伏加德罗常数的数值)，放出的热量为kJ。

二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应，反应如下：

（1） I：2SO₂(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2SO₃(g) △H₁=－197.7kJ·mol^－1K₁(浓度平衡常数)
为研究该反应，某同学设计了以下三种已装固体V₂O₃催化剂的密闭容器装置

在初始体积与温度相同的条件下，甲、乙、丙中均按2 mol SO₂、1molO₂投料，达平衡时，三个容器中SO₂的转化率从大到小的顺序为(用“甲、乙、丙”表示)。
（2）在容器丙中，0.1MPa条件下，在不同温度或不同投料方式下研究上述反应得到数据如下表：

①表中：a=；b=。

②已知用平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算，得到的平衡常数即为压强平衡常数，则K_p1=；K_p1K_p2(填“>”、“<”或“=”)。

③若按0.4 mol SO₂、0.4molO₂、0.4 mol SO₃进行投料，则反应开始时v_正(SO₂)v_逆(SO₂)(填“>”、“<”或“=”)。
（3）将上述固体催化剂V₂O₅换成NO₂气体同样可以对该反应起到催化作用，此催化过程如下：
Ⅱ：SO₂(g)+NO₂(g) $\text{[math]}$ SO₃(g)+NO(g) △H₂ K₂(浓度平衡常数)

Ⅲ：2NO(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2NO₂(g) △H₃=－114.1kJ·mol^－1K₃(浓度平衡常数)

△H₂=；K₃=(用含有K₁、K₂的表达式表示)。

我国科学家以MoS₂为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图。下列说法错误的是（）

A . Li₂SO₄溶液利于MoS₂对N₂的活化 B . 两种电解质溶液环境下从N₂→NH₃的焓变不同 C . MoS₂(Li₂SO₄溶液)将反应决速步(^*N₂→^*N₂H)的能量降低 D . N₂的活化是N≡N键的断裂与N—H键形成的过程

物质A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列关系错误的是( )

A . A→F,△H =一△H₆ B . △H₁ +△H₂ + △H₃ + △H₄ + △H₅ + △H₆=0 C . C→F, △H= △H₁+ △H₂ + △H₆ D . 若A→C为放热过程，则△H₃+ △H₄ + △H₅ + △H₆ >0

研究NO₂、NO、CO、NO₂^-等污染物的处理，对环境保护有重要的意义。

（1） ①NO₂(g)+CO(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+NO(g) △H₁=－234.00kJ·mol^-1
②1/2N₂(g)+1/2O₂(g) $\text{[math]}$ NO(g) △H₂=－89.75 kJ·mol^-1

③2NO(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2NO₂(g) △H₃=－112.30kJ·mol^-1

若NO₂气体和CO气体反应生成无污染气体，其热化学方程式为。
（2）某温度下，向10L密闭容器中分别充入0.1 mol NO₂和0.2 mol CO，发生反应：2NO₂(g)+ 4CO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+4CO₂(g)，经10min反应达到平衡，容器的压强变为原来的29/30
①0~10min内，CO的平均反应速率v(CO)=；

②若容器中观察到，可判断该反应达到平衡状态；

③为增大污染物处理效率，起始最佳投料比为 $\text{[math]}$ ；

④平衡后，仅将CO、CO₂气体浓度分别增加一倍，则平衡(填“右移”或“左移”或“不移动”)。
（3）在高效催化剂作用下可用NH₃还原NO₂进行污染物处理。
①相同条件下，选用A、B、C三种催化剂进行反应，生成氮气的物质的量与时间变化如图a。活化能最小的是[用E(A)、E(B)、E(C)表示三种催化剂下该反应的活化能]。

②在催化剂A作用下测得相同时间处理NO₂的量与温度关系如图b。试说明图中曲线先增大后减小的原因(假设该温度范围内催化剂的催化效率相同)。
（4）有人设想在含有NO₂^-的酸性污水中加入填充有铝粉的多孔活性炭颗粒进行水的净化。试结合电极反应说明多孔活性炭的主要作用。

下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )

A . 生成物总能量一定低于反应物总能量 B . 等量H₂在O₂中完全燃烧生成H₂O(g)与生成H₂O(l)，放出的能量相同 C . 应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变 D . 同温同压下，H₂(g)＋Cl₂(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同

已知常温下红磷比白磷稳定,在下列反应中:

4P (白磷, s)+O₂(g)=2P₂O₅ (s) $\text{[math]}$

4P (红磷, s)+O₂(g)=2P₂O₅ (s) $\text{[math]}$

若a,b均大于零,则a,b的关系为（）

A . a=b B . a＜b C . a＞b D . 无法确定

合成二甲醚的三步反应如下：

2H₂(g) + CO(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) ΔH₁

2CH₃OH (g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃ (g) + H₂O(g) ΔH₂

CO(g) + H₂O (g) $\text{[math]}$ CO₂(g) + H₂(g) ΔH₃

则 3H₂(g) + 3CO(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g) + CO₂(g) 的ΔH是( )

A . ΔH＝2ΔH₁+ΔH₂+ΔH₃ B . ΔH＝ΔH₁+ΔH₂+ΔH₃ C . ΔH＝ΔH₁+2ΔH₂+2ΔH₃ D . ΔH＝2ΔH₁+ΔH₂—ΔH₃

（1）在微生物作用的条件下，NH₄⁺经过两步反应被氧化成NO₃^－。两步反应的能量变化示意图如下：

①第一步反应是(填“放热”或“吸热”)反应，判断依据是。

②1molNH₄⁺(aq)全部氧化成NO₃^－(aq)的热化学方程式是。
（2）已知红磷比白磷稳定，则反应P₄(白磷，s)＋5O₂(g)=2P₂O₅(s) ΔH₁；4P(红磷，s)＋5O₂(g)=2P₂O₅(s) ΔH₂；ΔH₁和ΔH₂的关系是ΔH₁ΔH₂(填“>”、“<”或“＝”)。
（3）在298 K、101 kPa时，已知：①2H₂O(g)=O₂(g)＋2H₂(g) ΔH₁；②Cl₂(g)＋H₂(g)=2HCl(g) ΔH₂；③2Cl₂(g)＋2H₂O(g)=4HCl(g)＋O₂(g) ΔH₃ ，则ΔH₃与ΔH₁和ΔH₂之间的关系正确的是________。

A . ΔH₃＝ΔH₁＋2ΔH₂ B . ΔH₃＝ΔH₁＋ΔH₂ C . ΔH₃＝ΔH₁－2ΔH₂ D . ΔH₃＝ΔH₁－ΔH₂
（4）已知：
①2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g) ΔH＝－566 kJ·mol^－1②Na₂O₂(s)＋CO₂(g)=Na₂CO₃(s)＋ $\text{[math]}$ O₂(g) ΔH＝－226 kJ·mol^－1 ，则CO(g)与Na₂O₂(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数目为。
（5）已知H₂(g)＋Br₂(l)=2HBr(g) ΔH＝－72 kJ·mol^－1 ，蒸发1 mol Br₂(l)需要吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如下表：

则表中a＝。

已知反应：2NO(g)+Br₂(g)=2NOBr(g) △H=-akJ·mol^-1(a>0)，其反应机理如下：

①NO(g)+Br₂(g)=NOBr₂(g) △H₁快反应；

②NO(g)+NOBr₂(g)=2NOBr(g) △H₂慢反应。

下列说法错误的是（）

A . △H=△H₁+△H₂ B . 该反应的速率主要取决于反应① C . NOBr₂是该反应的中间产物，不是催化剂 D . 恒容时，增大Br₂(g)的浓度能增加单位体积活化分子总数，加快反应速率

（1） I．通常人们把拆开1mol某化学键吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱。
参考下表中的数据，判断下列分子受热时最稳定的是___________(填标号)。

化学键

H—H

H—F

H—Cl

H—Br

键能/ $\text{[math]}$

436

565

431

368

A . H₂ B . HF C . HCl D . HBr
（2）能用键能大小解释的是___________。

A . 常温常压下，溴呈液态，碘呈固态 B . 氮气的化学性质比氧气稳定 C . 稀有气体一般很难发生化学反应 D . 硝酸易挥发而硫酸难挥发
（3） II．H₂与ICl的反应历程曲线如图所示

该反应的总反应热化学方程式为。
（4）已知两个热化学反应的活化能数据如下表：

反应

正反应活化能

逆反应活化能

① $\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

试写出写出肼(N₂H₄)和二氧化氮(NO₂)反应生成氮气和气态水的热化学方程式：。
（5）已知： $\text{[math]}$    $\text{[math]}$
$\text{[math]}$    $\text{[math]}$

$\text{[math]}$     $\text{[math]}$

①写出稀醋酸与KOH溶液反应的热化学反应的离子方程式。

②写出KHSO₄溶液与足量 $\text{[math]}$ 溶液反应的热化学反应的离子方程式。

（1） I.把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径1：C(s) +O₂ (g)=CO₂(g) ΔH₁<0 ①

途径2：先制成水煤气：C(s) +H₂O(g) = CO(g)+H₂(g) ΔH₂>0 ②

再燃烧水煤气：2 CO(g)+O₂ (g)=2CO₂(g) ΔH₃<0 ③

2H₂(g)+O₂ (g) =2H₂O(g) ΔH₄<0 ④

请回答下列问题：

途径I放出的热量（填“大于”“等于”或“小于”）途径II放出的热量。
（2） ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃、ΔH₄的数学关系式是。
（3） II.某氮肥厂含氮废水中的氮元素多以 $\text{[math]}$ 和NH₃·H₂O形式存在，处理过程中 $\text{[math]}$ 在微生物的作用下经过两步反应被氧化成 $\text{[math]}$ ，这两步反应过程中的能量变化如图所示：

1mol $\text{[math]}$ (aq)全部被氧化成 $\text{[math]}$ (aq)的热化学方程式是
（4） III.氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体，已知：
①CO(g)+NO₂(g)=NO(g)+CO₂(g) ΔH= -a kJ•mol^-1(a>0)

②2CO(g)+2NO (g)=N₂(g)+2CO₂(g) ΔH= -b kJ•mol^-1(b>0）

若用标准状况下 3.36L CO还原NO₂至N₂（CO完全反应）的整个过程中转移电子的物质的量为mol，放出的热量为kJ（用含有a和b的代数式表示）。
（5）用CH₄催化还原NO_x也可以消除氮氧化物的污染．例如：
①CH₄(g)+4NO₂(g)=4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g) ΔH₁= -574kJ•mol^-1

②CH₄(g)+4NO(g)=2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g) ΔH₂=？

若1mol CH₄还原NO₂至N₂整个过程中放出的热量为867kJ，则ΔH₂=．

已知

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

则 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 值为（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

$\text{[math]}$ 可用于合成多种化工原料。用 $\text{[math]}$ 生产绿色燃料甲醇时发生反应A： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）反应A的平衡常数表达式是。
（2）已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
$\text{[math]}$ $\text{[math]}$

$\text{[math]}$ 不易直接测得，为了通过 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 计算得 $\text{[math]}$ ，还需测定如下反应的反应热：。
（3）在体积为1L的恒容密闭容器中发生反应A，如图是在三种投料，即[n(CO₂)，n(H₂)]分别为：[1mol，3mol]、[1mol，4mol]、[1mol，6mol]下，反应温度对 $\text{[math]}$ 平衡转化率影响的曲线。

①反应A的 $\text{[math]}$ 0(填“＞”或“＜”)。

②曲线c对应的投料是(填“[1mol，3mol] ”、“[1mol，4mol] ”或“[1mol，6mol]”)。

③ $\text{[math]}$ ℃时，曲线c对应的化学平衡常数1(填“＞”、“＜”或“=”)。
（4）甲醇燃料电池(NaOH作电解质溶液)负极的电极方程式为。
（5）在一定条件下，利用 $\text{[math]}$ 合成 $\text{[math]}$ 的反应过程中会有副反应： $\text{[math]}$ 。压强一定时，将初始投料比一定的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 按一定流速通过催化剂甲，经过相同时间(反应均未达到平衡)时，温度对 $\text{[math]}$ 、CO的产率影响如图1所示，温度对 $\text{[math]}$ 的转化率影响如图2所示。

由图像可知，升高温度， $\text{[math]}$ 的实际转化率提高而甲醇的产率降低，其原因是。

根据如图所示能量循环图，下列说法正确的是（）

A . △H₁>0；△H₅>0 B . △H₃>0；△H＜0 C . 若把图中的氯元素换成溴元素，则△H₃变大 D . △H=△H₁+△H₂+△H₃+△H₄-△H₅

我国中科院天津工业生物所利用光伏发电，将电解水获得的H₂与CO₂反应合成甲醇，再由甲醇经若干醇促反应合成淀粉，首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成，相关论文在国际学术期刊《自然》上发表。回答下列问题：

（1）该研究成果中涉及的能量转换形式为

（2）已知：在一定温度和压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质的摩尔生成焓。某些化合物的摩尔生成焓如表所示。

化合物	CO₂(g)	CH₃OH(g)	H₂O(g)
摩尔生成焓/(kJ·mol^-1)	-395	-200	-242

反应Ⅰ：CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g)△H₁

反应Ⅱ：CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)△H₂

①反应Ⅰ的焓变△H₁=kJ·mol^-1。

②保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO₂及H₂ ，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如表所示。

	CO₂	H₂	CH₃OH	CO	H₂O
起始量/mol	4.0	8.0	0	0	0
平衡量/mol			n₁		3.0

已知起始时总压强为1.5pkPa，平衡时体系总压强为pkPa，则表中n₁=，反应I的平衡常数K_p=。(无需带单位，用含p的式子表示)。

（3）取物质的量浓度为amol·L^-1的甲醇，选择不同的工程酶组块作为催化剂反应10h，测得实验数据如表所示。

实验序号	温度(K)	不同工程酶的组块	淀粉(g/L)
1	T₁	无	0.21
2	T₁	agp-M₁	0.38
3	T₂	agp-M₂	1.82
4	T₂	agp-M₃	1.24

①最佳的反应条件为

②已知温度升高，反应生成的淀粉量先增加后急剧减少，其可能的原因是。

③实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为g·L^-1·h^-1 ，淀粉的产率为(用含a的代数式表示)。

回收利用 $\text{[math]}$ 是目前解决空间站供氧问题的有效途径，其物质转化如下图：

（1）反应A为 $\text{[math]}$ ，是回收利用 $\text{[math]}$ 的关键步骤。
已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
$\text{[math]}$ $\text{[math]}$
反应A的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（2）将原料气按 $\text{[math]}$ 置于恒容密闭容器中发生反应A，在相同时间内测得 $\text{[math]}$ 的物质的量分数与温度的变化曲线如图所示(虚线为平衡时的曲线)。
①理论上，能提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率的措施有(写出一条即可)。
②温度过高或温度过低均不利于该反应的进行，原因是。
（3）下列关于空间站内物质和能量变化的说法中，错误的是(填字母)。
a．反应B的能量变化是电能→化学能或光能→化学能
b．物质转化中O、H原子的利用率均为100%
c．不用 $\text{[math]}$ 作供氧剂的原因可能是 $\text{[math]}$ 不易实现循环利用
（4）用 $\text{[math]}$ 代替反应A，可实现氢、氧元素完全循环利用，缺点是使用一段时间后催化剂的催化效果会明显下降，其原因是。
（5）利用电解可以实现 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的耦合转化，其原理如图所示：
①电极A与电源的相连。
②电极B上的反应式为。
③若导线上转移电子数 $\text{[math]}$ 个，理论上A极产生CO的体积为L(标准状况下)。