课时 1 盖斯定律

所有的燃烧反应都是放热反应，根据图示， $ {\rm \mathrm{C}(} $ 石墨， $ {\rm \mathrm{s} )+{\mathrm{O}}_{2} (\mathrm{g} )\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} (\mathrm{g} )\mathrm{\Delta }{H}_{1}=-393.5\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} < 0} $ ，则石墨燃烧是放热反应， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；根据图示， $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{C}(} $ 石墨， $ \mathrm{s}) $ 和 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{O}} $ 分别在足量 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 中燃烧，全部转化为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ ，放出的热量分别为 $ {\rm 393.5\mathrm{k}\mathrm{J}} $ 和 $ {\rm 283.0\mathrm{k}\mathrm{J}} $ ， $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{C}(} $ 石墨， $ \mathrm{s}) $ 放热多， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；根据盖斯定律，得 $ {\rm \mathrm{\Delta }H+\mathrm{\Delta }{H}_{2}=\mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ ，则 $ {\rm \mathrm{\Delta }H=\mathrm{\Delta }{H}_{1}-\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；根据盖斯定律可知，化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

$ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\to {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l}).} $ 是放热过程，因此 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{5} < 0} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误； $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ 、 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ 所涉及反应的对应物质所处状态、温度不同，即 $ {\rm \left|\mathrm{\Delta }{H}_{1}\right|\ne \left|\mathrm{\Delta }{H}_{2}\right|} $ ，因此 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}+\mathrm{\Delta }{H}_{2}\ne 0} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；由图示及盖斯定律可知， $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}(\mathrm{s})} $ 在 $ 510℃ $ 先分解生成 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}(\mathrm{s})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ ，再降温化合生成 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}(\mathrm{s},25℃)} $ ，和 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}(\mathrm{s},510℃)} $ 直接生成 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}(\mathrm{s},25℃)} $ 的始末状态相同，故反应过程中的总反应热相同，即 $ {\rm -\mathrm{\Delta }{H}_{3}=\mathrm{\Delta }{H}_{1}+\mathrm{\Delta }{H}_{2}+\mathrm{\Delta }{H}_{4}+\mathrm{\Delta }{H}_{5}} $ ，则 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}+\mathrm{\Delta }{H}_{2}+\mathrm{\Delta }{H}_{3}+\mathrm{\Delta }{H}_{4}+\mathrm{\Delta }{H}_{5}=0} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

根据盖斯定律可知 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}+\mathrm{\Delta }{H}_{2}=\mathrm{\Delta }{H}_{5}} $ ，故 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}=\mathrm{\Delta }{H}_{5}-\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ，已知 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} > \mathrm{\Delta }{H}_{5}} $ ，故 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} < 0} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；由图可知 $ {\rm 5{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\xlongequal{}5{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})\mathrm{\Delta }{H}_{4}} $ ，气态水变成液态水放热，故 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{4} < 0} $ ， $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}+\mathrm{\Delta }{H}_{4}=\mathrm{\Delta }{H}_{5}} $ ，故 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{5}-\mathrm{\Delta }{H}_{3}=\mathrm{\Delta }{H}_{4} < 0} $ ，则 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{5} < \mathrm{\Delta }{H}_{3}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；由盖斯定律可知， $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}+\mathrm{\Delta }{H}_{2}=\mathrm{\Delta }{H}_{3}+\mathrm{\Delta }{H}_{4}} $ ，故 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}=\mathrm{\Delta }{H}_{3}+\mathrm{\Delta }{H}_{4}-\mathrm{\Delta }{H}_{1}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；由 $ {\rm \mathrm{A}} $ 项分析可知， $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} < 0} $ ，说明正丁烷变为异丁烷反应放热，故正丁烷能量高于异丁烷，相同条件下，能量越低越稳定，故稳定性：异丁烷 $ > $ 正丁烷， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

设 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{H}}^{+}{}_{4}(\mathrm{a}\mathrm{q})} $ 的反应热为 $ {\rm \mathrm{\Delta }H} $ ，则题图剖析左侧的实线与虚线代表同种反应物生成相同产物的不同路径，结合盖斯定律可得 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}+\mathrm{\Delta }{H}_{3}+\mathrm{\Delta }H=\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ；同理可由题图剖析右侧实线与虚线的不同路径结合盖斯定律得 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{4}+\mathrm{\Delta }{H}_{6}+\mathrm{\Delta }H=\mathrm{\Delta }{H}_{5}} $ ，联立两式得 $ {\rm \mathrm{\Delta }H=-\mathrm{\Delta }{H}_{1}-\mathrm{\Delta }{H}_{3}+\mathrm{\Delta }{H}_{2}=-\mathrm{\Delta }{H}_{4}-\mathrm{\Delta }{H}_{6}+\mathrm{\Delta }{H}_{5}} $ ，整理得 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}+\mathrm{\Delta }{H}_{3}+\mathrm{\Delta }{H}_{5}=\mathrm{\Delta }{H}_{4}+\mathrm{\Delta }{H}_{6}+\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确。

【题图剖析】

应用“加和法”计算目标方程式的 $ {\rm \mathrm{\Delta }H} $ ，目标方程式中 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 只在①中出现， $ {\rm {\mathrm{O}}_{3}} $ 只在②中出现， $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 只在③中出现； $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 在①中和目标方程式中的系数关系为 $ 1:1 $ ， $ {\rm {\mathrm{O}}_{3}} $ 在②中和目标方程式中的系数关系为 $ 2:1 $ ， $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 在③中和目标方程式中的系数关系为 $ 2:1 $ ； $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{O}}_{3}} $ 在原方程式和目标方程式的同一侧，为“ $ + $ ”， $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{5}} $ 在原方程式和目标方程式的不同侧，为“-”；最后整合得目标方程式 $ =①+\dfrac{1}{2}×②-\dfrac{1}{2}×③ $ ,则 $ {\rm \mathrm{\Delta }H=\mathrm{\Delta }{H}_{1}+\dfrac{1}{2}\mathrm{\Delta }{H}_{2}-\dfrac{1}{2}\mathrm{\Delta }{H}_{3}=(a-\dfrac{1}{2}b-\dfrac{1}{2}c)\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ，选 $ {\rm \mathrm{C}} $ 。

【模型建构】

“加和法”的一般步骤

找唯一：目标方程式中的某一物质只在某一方程式中出现。

定系数：确定“唯一物质”在两个方程式中的系数关系。

同侧“ $ + $ ”：“唯一物质”在两个方程式的同一侧，则为“ $ + $ ”。

异侧“ $ - $ ”：“唯一物质”在两个方程式的不同侧，则为“ $ - $ ”。

最后整合为 $ {\rm \mathrm{\Delta }H=+x\mathrm{\Delta }{H}_{1}-y\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ 。