高中化学鲁科版有机化学基础第一章有机化合物的结构与性质烃 课时训练9化学能与热能

课时训练9化学能与热能一、放热反应和吸热反应1.下列说法正确的是()A.吸热反应需要加热才能发生B.放热反应在常温下就能进行C.化学反应就是将化学能转化为热能D.反应是放热还是吸热跟是否加热没有直接的关系解析:反应是放热还是吸热跟是否加热无直接的关系,D项对;多数吸热反应需要加热,但有的不需要加热,例如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应,A项错;放热反应有的可以不加热,如白磷的自燃,有的就需加热(或点燃)引发反应,如氢气和氧气的反应就需点燃,B项错;化学反应不仅可将化学能转化为热能,还可转化为电能、光能等,C项错。答案:D2.吸热反应一定是()A.释放能量B.反应物总能量高于生成物总能量C.需要加热D.反应物总能量低于生成物总能量解析:反应物总能量低于生成物总能量时,才能发生吸热反应,吸热反应不一定需要加热才能发生,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。答案:D3.下列反应中不属于氧化还原反应但属于吸热反应的是()A.氢氧化钾与硫酸的反应B.锌与盐酸反应放出氢气C.镁条在空气中燃烧(OH)2·8H2O与NH4Cl反应解析:A项是放热反应且不是氧化还原反应;B、C项既属于氧化还原反应又属于放热反应;D项属于吸热反应且不属于氧化还原反应。答案:D4.下列物质加入水中显著放热的是()A.生石灰 B.固体NaClC.无水乙醇 D.固体NH4NO3解析:很活泼的金属(如K、Ca、Na)及其氧化物与水反应都明显放热;B、C加入水中无明显热量变化;固体NH4NO3溶于水则吸热。答案:A5.关于吸热反应的说法正确的是()A.凡需加热的反应一定是吸热反应B.只有分解反应才是吸热反应C.使用催化剂的反应是吸热反应与CaO化合是放热反应,则CaCO3分解是吸热反应解析:反应放热还是吸热与是否加热无直接的关系,与是否使用催化剂也无直接关系,多数吸热反应需要加热,但有的不需要加热,例如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,不需要加热,且该反应属于复分解反应,故A、B、C三项错。放热反应的逆过程,一定是吸热反应,D项对。答案:D6.在研究化学反应中的能量变化时,我们通常做下面的实验:在一只小烧杯里,加入20g已研磨成粉末的Ba(OH)2·8H2O,将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上,然后向烧杯中加入约10gNH4Cl晶体,根据实验步骤,填写下表,并回答问题。实验步骤实验现象及结论将晶体混合,立即快速搅拌有具有刺激性气味并能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的产生

用手摸烧杯下部感觉烧杯变凉说明此反应是反应

用手拿起烧杯烧杯下面带有几滴水的玻璃片黏到了烧杯底部将黏有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上玻璃片与上一烧杯的底部脱离反应后移走多孔塑料片,观察反应物混合物呈糊状,证明有生成

(1)写出实验过程中发生反应的化学方程式:

。

(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是

。

解析:该实验成功的关键是在短时间内使反应充分进行,使体系温度快速降低,玻璃片上的水凝固。该反应属于固体之间的反应,且要求反应时间短,故一定将Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末,便于与NH4Cl充分接触,另外,晶体混合后要立即用玻璃棒快速搅拌混合物。在反应过程中有刺激性气味的NH3产生,会造成环境污染,故用浸有稀硫酸的棉花吸收NH3。答案:NH3吸热水(1)Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O(2)使反应物迅速混合而充分反应,使温度迅速下降二、放热反应和吸热反应的本质及计算7.下图表示吸热反应的是()解析:解读图示可知,A反应过程中反应物总能量低于生成物总能量,B、D反应过程中反应物总能量高于生成物总能量,C项表示反应过程中反应物总能量等于生成物总能量,不存在。因此只有A项可以表示吸热反应。答案:A与O2发生反应的过程用模型图表示如下(“—”表示化学键),下列说法不正确的是()A.过程Ⅰ是吸热过程B.过程Ⅲ一定是放热过程C.该反应过程所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键D.该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行解析:过程Ⅰ是旧化学键断裂的过程,为吸热过程,而过程Ⅲ为新化学键形成的过程,是放热过程,故A、B、C项正确;该反应还可以以光能的形式释放能量,D项错误。答案:D9.化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图所示,请回答下列问题:(1)图中A、C分别表示、,反应(填“吸收”或“放出”)能量。

(2)反应过程中断裂的化学键为,(填“吸收”或“放出”)的能量为;形成的化学键为,(填“吸收”或“放出”)的能量为。

(3)E2=或(用A、C或E1、E3表示)。

解析:(1)A、C分别表示1molN2(g)和3molH2(g)(反应物)的总能量、2molNH3(g)(生成物)的总能量,由于反应物总能量高于生成物总能量,因此反应放出能量。(2)反应过程中断裂的化学键为1molN≡N键和3molH—H键,吸收能量为E1;形成的化学键为6molN—H键,放出能量为E3。答案:(1)1molN2(g)和3molH2(g)的总能量2molNH3(g)的总能量放出(2)1molN≡N键和3molH—H键吸收E16molN—H键放出E3(3)A-CE3-E110.在25℃、101kPa的条件下,断裂1molH—H键吸收436kJ能量,断裂1molCl—Cl键吸收243kJ能量,形成1molH—Cl键放出431kJ能量。H2+Cl22HCl的化学反应可用下图表示:现有1molH2与1molCl2反应,生成2molHCl。请回答下列有关问题:(1)反应物断键吸收的总能量为。

(2)生成物成键放出的总能量为。

(3)H2+Cl22HCl中生成2molHCl(填“吸收”或“放出”)的热量是。

(4)反应物总能量(填“>”或“<”)生成物总能量。

解析:题中Q(吸)=436kJ+243kJ,Q(放)=431kJ×2,Q(放)-Q(吸)=183kJ,反应为放热反应,放出183kJ热量。答案:(1)679kJ(2)862kJ(3)放出183kJ(4)>11.键能是指在25℃、×105Pa下,将1mol理想气体分子AB拆开成为中性气态原子A和B时所需要的能量。显然键能越大,化学键越牢固,含有该键的分子越稳定。例如,H—H键的键能是436kJ·mo,是指使1mol气态H2分子变成2mol气态氢原子需要吸收436kJ的能量。(1)已知H—Cl键的键能为431kJ·mo,下列叙述中正确的是。

A.每形成1molH—Cl键放出431kJ能量B.每形成1molH—Cl键吸收431kJ能量C.每拆开1molH—Cl键放出431kJ能量D.每拆开1molH—Cl键吸收431kJ能量(2)已知键能:H—H键为436kJ·mol-1;H—F键为565kJ·mol-1;H—Cl键为431kJ·mol-1;H—Br键为366kJ·mol-1。则下列分子受热最稳定的是。

解析:由键能的概念可知,25℃、×105Pa下,1mol理想气体分子AB拆开成为中性气态原子A和B吸收能量,则在相同条件下,由A、B原子形成AB分子时,所释放的能量与拆开AB时所吸收的能量相同。故(1)中选项A、D正确。在HF、HCl、HBr、H2中,键能最大的HF化学键最牢固,受热时表现得最稳定。答案:(1)AD(2)A12.用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。反应A:4HCl+O22Cl2+2H2O已知:i.反应A中,4molHCl被氧化,放出kJ的热量。ii.(1)H2O的电子式是。

(2)断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为kJ,H2O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)。

解析:由题给条件可知,4molHCl被氧化,放出热量为kJ,可知ΔH=kJ·mol-1;由ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和,即4E(H—Cl)+E()-2E(Cl—Cl)-4E(H—O)=kJ·mol-1,可得E(H—O)-E(H—Cl)=×kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2×243kJ·mol-1)=kJ·mol-1。键能越大,化学键越稳定、越强,所以水中的H—O键比氯化氢中的H—Cl键强。答案:(1)H∶∶H(2)32强(建议用时:30分钟)1.有人认为人体实际上是一架缓慢氧化着的“高级机器”,人体在生命过程中也需要不断地补充“燃料”。按照这种观点,你认为人们通常摄入的下列物质不能看作“燃料”的是()A.淀粉类物质 B.水C.脂肪类物质 D.蛋白质解析:淀粉、脂肪和蛋白质均可燃烧释放出热量,而水不能作为燃料,故不可能在人体中释放能量。答案:B2.下列说法不正确的是()A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化B.水汽化需要吸收能量,所以水汽化属于吸热反应C.可燃物的燃烧都是放热反应D.反应物的键能总和大于生成物的键能总和,反应吸热解析:化学反应一定有新物质生成,同时伴随着能量的变化,A项正确;水汽化是物理变化,不是化学反应,B项错;燃烧都是放热反应,C项正确;反应物的键能总和大于生成物的键能总和时,说明破坏反应物的化学键需要吸收的能量大于形成生成物的化学键所放出的能量,反应吸热,D项正确。答案:B3.下图是H2与Cl2发生反应生成HCl的途径和三个状态的能量,有关说法错误的是()A.步骤2是放热反应B.三个状态的能量E2最大C.要实现步骤1的转化,必须加热D.该反应放出的热量为E1-E3解析:步骤1为旧化学键断裂的过程,该过程吸收能量,步骤2为新化学键的形成过程,该过程放出能量,故三个阶段中能量最高的是E2,该反应可通过燃烧实现,为放热反应,放出的热量为E1-E3,要实现步骤1的转化可以通过加热或光照等,故只有C项错误。答案:C4.已知反应A+BC+D为放热反应,对该反应的下列说法正确的是()的能量一定高于C的能量一定高于D和B的总能量一定高于C和D的总能量D.该反应为放热反应,故不必加热就一定能发生解析:根据反应是吸热还是放热,只能判断反应物的总能量与生成物总能量的相对大小,不能判断具体某种物质的能量的相对大小,C项对。放热反应有的可以不加热,如白磷的自燃,有的就必须加热(或点燃)引发反应,如氢气和氧气的反应就需点燃,D项错。答案:C5.炎热的夏季里,能喝上一口冰镇饮料是非常惬意的事情。目前,一种人称“摇摇冰”的即冷即用饮料已经上市。所谓“摇摇冰”,是指吸食前将饮料隔离层中的制冷物质和水混合摇动能使罐中饮料冷却。若该制冷物质可以在下列物质中选择,它应该是()A.氯化钠 B.固体硝酸铵 C.固体氧化钠 D.固体氢氧化钠解析:氯化钠溶于水时,溶液温度没有明显的变化;强酸、强碱溶于水时放出大量的热;强酸或中强酸对应的氧化物,如SO3、P2O5等与水反应时,也放出大量的热;强碱或中强碱对应的碱性氧化物,如Na2O、CaO与水反应时,也放出大量的热;硝酸铵溶于水时,吸收大量的热而使溶液的温度明显降低。答案:B6.(2023北京理综,9)最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:下列说法正确的是()和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和O和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程解析:A项,根据图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此正反应是放热反应,A项错误;B项,根据状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以看出整个过程中的CO没有断裂成C和O,B项错误;C项,CO2中的共价键是不同的非金属元素之间形成的,因此是极性键,C项正确;D项,状态Ⅰ→状态Ⅲ表示的是CO与O形成CO2的过程,D项错误。答案:C7.在研究物质变化时,人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化,据此判断以下叙述中错误的是()A.金属钠与氯气反应生成氯化钠后,其结构的稳定性增强,体系的能量降低B.物质燃烧可看成“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来C.氮分子内部存在着很强的共价键,故通常状况下氮气化学性质很活泼D.需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应解析:钠原子最外层只有1个电子,氯原子最外层有7个电子,两者通过得失电子能生成具有8电子稳定结构的Na+和Cl-,Na+和Cl-通过离子键相互结合成NaCl,故A项正确;物质燃烧把化学能转化成热能,B项正确;氮分子内部存在很强的共价键,很难被破坏,所以化学性质很稳定,C项错;D项正确。答案:C8.已知反应H2(g)+Br2(l)2HBr(g)在25℃、101kPa下进行,消耗1molH2(g)放出热量为72kJ,蒸发1molBr2(l)获得1molBr2(g)需要吸收的能量为30kJ,其他相关数据如下表:H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436a369则表中a为() 解析:化学反应的实质是旧键断裂(吸收能量)和新键形成(放出能量),反应放出的热量等于形成化学键放出的能量减去破坏化学键吸收的能量,故有369×2kJ-(436kJ+30kJ+akJ)=72kJ,a=200,D项正确。答案:D9.某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图。下列叙述正确的是()A.两步反应均为吸热反应B.三种化合物中C最稳定与C的能量差为E4反应,反应条件一定要加热解析:根据反应能量曲线图可知,能量大小为B>A>C,故两步反应分别为吸热反应、放热反应,其中A、C的能量差为ΔH,C的能量最低,C最稳定,A、C项错误,B项正确;吸热反应不一定需要加热,D项错误。答案:B10.将V1mLmol·L-1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50)。下列叙述正确的是()A.做该实验时环境温度为22℃B.该实验表明化学能可以转化为热能溶液的浓度约是mol·L-1D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析:图像中曲线起点表明5mLmol·L-1HCl溶液与(50-5)mL未知浓度NaOH溶液混合反应后的温度为22℃,而不是实验环境温度,A项错误;当30mLmol·L-1HCl溶液与(50-30)mLNaOH溶液混合反应后温度达到最高点,说明反应放热且两者恰好反应后放热最多,c(NaOH)==mol·L-1,B项正确,C项错误;曲线不能说明其他有水生成的反应中的能量和温度变化,D项错误。答案:B11.某学习小组设计以下实验,探究化学反应中的热效应,把试管放入盛有25℃的饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再用滴管往其中滴加5mL稀盐酸。试回答下列问题:(1)实验中观察到的现象是

。

(2)产生上述现象的原因是

。

(3)写出有关反应的离子方程式。

(4)由实验推知,MgCl2和H2的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和HCl的总能量。

(5)如果将本题中“25℃的饱和石灰水”换成“20℃碳酸饮料”进行实验探究,实验中观察到的另一现象是,其原因是。

解析:镁与稀盐酸的反应是放热反应,镁与稀盐酸反应产生的热量使石灰水的温度升高,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小。气体的溶解度也随温度的升高而减小。答案:(1)试管中镁片逐渐溶解,并有气体产生,烧杯中石灰水变浑浊(2)镁与稀盐酸的反应是放热反应,该反应放出的热量使石灰水温度升高,Ca(OH)2溶解度随温度的升高而减小,故变浑浊(3)Mg+2H+Mg2++H2↑(4)小于(5)烧杯中液体放出气泡的速率逐渐加快气体的溶解度随着温度的升高而减小12.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量:物质Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量/kJ243193151432366298436根据上述数据回答(1)~(3)题。(1)下列物质本身具有的能量最低的是() (2)下列氢化物中最稳定的是() (3)相同条件下,X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是。

解析:能量越低越稳定。在以上物质中,H2最稳定,所以自身能量最低;根据断键时所吸收的能量可知(2)中HCl最稳定,断开化学键,所消耗能量越高,越稳定。答案:(1)A(2)A(3)Cl213.物质爆炸都伴随着能量变化,请回答下列问题:(1)氯酸钾、火药及白磷(P4,固体)等组成的混合物极易爆炸。由于KClO3受热分解释放出O2,引发白磷的燃烧而导致火药爆炸。31gP4完全燃烧生成五氧化二磷固体释放出akJ热量。下列说法不正确的是。

的分解过程中只有共价键断裂没有共价键生成B.火药爆炸会使周围空气体积迅速膨胀C.若白磷完全燃烧释放出8akJ热量,则需要标准状况下的O2体积为224LD.易燃易爆物应远离火源(2)天然气已经成为我国主要的民用清洁能源,但天然气与空气混合达到一