江苏专版2023-2024学年新教材高中化学专题6化学反应与能量变化第二单元化学反应中的热第2课时化学反应中能量变化的原因燃料燃烧释放的能量和氢能的利用分层作业苏教版必修第二册

专题6第二单元第2课时化学反应中能量变化的原因燃料燃烧释放的能量和氢能的利用必备知识基础练1.下列能源组合中,均属于更清洁、更高效能源的一组是()①天然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能A.①②③④ B.①⑤⑥⑦⑧C.③④⑤⑥⑦⑧ D.③⑤⑥⑦⑧2.[2023江苏南通海安高级中学期中]下列反应过程中能量变化的趋势与图示一致的是()A.C+CO22COB.CaCO3CaO+CO2↑C.CH4+2O2CO2+2H2OD.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O3.[2023江苏连云港期中]某化学反应中的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.该反应只有在加热条件下才能进行C.反应物的总能量低于生成物的总能量D.中和反应的热量变化趋势与图像所示一致4.[2023福建福州一中期中]反应A+BC(放热反应)分两步进行:①A+BX(吸热反应),②XC(放热反应)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是()A BC D5.金刚石和石墨都是碳的单质,石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量。已知12g石墨或金刚石完全燃烧时放出的热量依次为Q1和Q2,下列说法正确的是()A.Q2<Q1B.金刚石比石墨稳定C.等物质的量的石墨与金刚石,石墨具有的能量比金刚石高D.质量相等的石墨与金刚石完全燃烧,生成的二氧化碳一样多6.[2023江苏省扬州中学开学考试]下图是1molNO2与1molCO反应生成1molCO2和1molNO过程中的能量变化示意图。下列说法正确的是()A.反应放出的能量为E2-E1B.反应放出的能量为E2C.反应吸收的能量为E2-E1D.反应吸收的能量为E17.下表是几种常用燃料(1mol)完全燃烧时放出的热量:物质炭粉(C)一氧化碳(CO)氢气(H2)甲烷(CH4)乙醇(C2H5OH)状态固体气体气体气体液体热量/kJ393.6282.6285.8890.31367(1)从热量角度分析,目前最适合家庭使用的优质气体燃料是。

(2)写出管道煤气中的一氧化碳燃烧的热化学方程式:。

(3)充分燃烧1mol表中各种燃料,排放出二氧化碳的量最多的是。

关键能力提升练8.液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入一种化合物“储油”中,形成“氢油”,便于储存和运输。下列有关说法错误的是()A.“氢油”不稳定B.氢能源属于可再生能源C.该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破D.液态储氢项目有利于发展氢能源电动机,从而带来新能源汽车的升级9.[2023江苏扬州统考期中]工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。N2与H2反应合成氨为可逆反应,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ∙mol-1。氨气经氧化等步骤制得硝酸,利用石灰乳、尿素等可吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)。N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如图所示,用、、分别表示N2、H2、NH3,下列说法正确的是()A.在②→③过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子B.该反应中每生成1molNH3,转移的电子数目约为6×6.02×1023C.使用催化剂时(如图途径b),合成氨的反应放出的热量减少D.合成氨反应中,反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量10.[2023江苏高一校联考阶段练习]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.三种化合物中C最稳定B.两步反应均为吸热反应C.A与C的能量差为E4D.AB反应,反应时一定要加热11.[2023江苏邗江中学月考]根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是()A.断裂1molNO分子中的化学键,放出632kJ能量B.2mol氧原子结合生成O2(g)时,吸收498kJ能量C.该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量D.1molN2(g)和1molO2(g)生成2molNO(g)的反应热ΔH=-180kJ·mol-112.25℃、101kPa下,煤炭、氢气、天然气和甲醇(CH3OH)等几种燃料的热值依次是约33kJ·g-1、143kJ·g-1、约56kJ·g-1、23kJ·g-1,则下列热化学方程式正确的是()A.C(s)+O2(g)CO(g)ΔH=-396kJ·mol-1B.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-896kJ·mol-1C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-286kJ·mol-1D.CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=736kJ·mol-113.[2023江苏高一统考期中]如图所示,曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化,下列有关说法中正确的是()A.a放出的热量比b多B.断开1molN2和3molH2的化学键需要放出2250.9kJ的热量C.1molN2和3molH2的总键能比2molNH3的总键能大D.1molNH3(g)完全分解需要吸收46.0kJ的热量14.[2023江苏淮安中学校考期末]2021年11月20日,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭,成功将高分十一号03星送入预定轨道。N2H4、NH3等均可用作火箭推进剂。请回答下列问题:(1)某种运载火箭的推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢,一定量的N2H4(l)和H2O2(l)完全反应生成氮气和1mol气态水的过程中的能量变化如图所示。①该反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。

②一定量的N2H4(l)与H2O2(l)完全反应生成4molH2O(g)时,能量变化情况为。

③若该反应过程中N2H4中有20mol共价键发生断裂,则能量变化情况为。

(2)已知下列数据:物质NH3H2ON2O2断裂1mol化学键所需能量/kJ391463942496则17kg氨气完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为kJ。

学科素养创新练15.[2023江苏徐州树恩高级中学月考]依据化学能与热能的相关知识回答下列问题:(1)键能是指在25℃、101kPa,将1mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子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。如H—H键的键能是436.4kJ·mol-1,是指使1molH2分子变成2molH原子需要吸收436.4kJ的能量。①已知H—Cl键的键能为431.8kJ·mol-1,下列叙述正确的是(填字母)。

A.每生成1molH—Cl键放出431.8kJ能量B.每生成1molH—Cl键吸收431.8kJ能量C.每拆开1molH—Cl键放出431.8kJ能量D.每拆开1molH—Cl键吸收431.8kJ能量②已知H—Cl键的键能为431.8kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242.7kJ·mol-1,写出氢气在氯气中燃烧生成气态HCl的热化学方程式:。

(2)已知化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示,回答下列问题:①1molN原子和3molH原子生成1molNH3(g)的过程(填“吸收”或“放出”)kJ能量。

②0.5molN2(g)和1.5molH2(g)生成1molNH3(g)的过程(填“吸收”或“放出”)kJ能量。

第2课时化学反应中能量变化的原因燃料燃烧释放的能量和氢能的利用1.D2.C解析根据图中信息得到反应物总能量大于生成物总能量,该反应是放热反应。C+CO22CO,以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应(燃烧除外)是吸热反应,故A不符合题意;CaCO3CaO+CO2↑,大多数分解反应是吸热反应,故B不符合题意;CH4+2O2CO2+2H2O,燃烧反应是放热反应,故C符合题意;Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O是吸热反应,故D不符合题意。3.D解析反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,A错误;反应吸放热与反应条件无关,B错误;根据图示,该反应反应物的总能量高于生成物的总能量,C错误;该反应为放热反应,中和反应是放热反应,D正确。4.A解析第一步反应为吸热反应,说明X的能量比A、B的能量和高;第二步反应为放热反应,则X的能量比生成物C的高,且总反应是放热反应,说明反应物A、B的能量总和比生成物C的高,则只有选项A的图像符合题意。5.D解析石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量,相同物质的量的金刚石的能量大于石墨,石墨更稳定,等量的石墨或金刚石完全燃烧时,金刚石放出的热量多,则有Q2>Q1,A错误、B错误、C错误;根据碳元素守恒,质量相等的石墨与金刚石完全燃烧,生成的二氧化碳一样多,D正确。6.A解析根据图像可知,该反应为放热反应,放出的能量为E2-E1,A正确,B、C、D错误。7.答案(1)甲烷(2)CO(g)+O2(g)CO2(g)ΔH=-282.6kJ·mol-1(3)乙醇解析(1)从热量角度分析可知,气体中燃烧1mol甲烷放出的热量最多,所以目前最适合家庭使用的优质气体燃料是甲烷。(2)1mol一氧化碳燃烧生成二氧化碳,放热282.6kJ,故热化学方程式为CO(g)+O2(g)CO2(g)ΔH=-282.6kJ·mol-1。(3)充分燃烧1mol表中各种燃料,生成二氧化碳的物质的量:炭粉、CO、甲烷是1mol,而氢气燃烧不产生二氧化碳,乙醇燃烧产生2mol二氧化碳,所以排放出二氧化碳的量最多的是乙醇。8.A解析“氢油”便于储存和运输,说明它比较稳定,故A错误;氢气燃烧生成水,水分解又生成氢气,故属于可再生能源,故B正确;常温常压下可以将氢气融入一种化合物“储油”中,故该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破,故C正确;液态储氢解决了氢能储存难、运输难的问题,能实现氢能的广泛应用,故有利于发展氢能源电动机,从而带来新能源汽车的升级,故D正确。9.A解析根据图中信息,在②→③过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子,故A正确;根据化合价分析氮气中0价氮变为氨气中-3价氮,该反应中每生成1molNH3,转移的电子数目约为3×6.02×1023,故B错误;使用催化剂时(如图途径b),合成氨的反应放出的热量不变,故C错误;合成氨反应是放热反应,反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量,故D错误。10.A解析能量越低越稳定,三种化合物中C能量最低,C最稳定,故A正确;AB为吸热反应,BC为放热反应,故B错误;根据图示,A与C的能量差为E2+E4-E1-E3,故C错误;反应吸放热与反应条件无关,AB的反应不一定要加热,故D错误。11.C解析形成2molNO放出2×632kJ能量,所以1molNO分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量,A错误;1molO2(g)吸收498kJ能量形成2molO原子,原子结合形成分子的过程是化学键形成过程,是放热过程,2molO原子结合生成1molO2(g)时需要放出498kJ能量,B错误;由题给图像可知,N2(g)+O2(g)2NO(g)的ΔH=946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2×632kJ·mol-1=180kJ·mol-1,是吸热反应,所以该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,C正确、D错误。12.B解析A.煤炭的热值约33kJ·g-1,则12g煤炭放出的热量约为396kJ,所以热化学方程式为C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-396kJ·mol-1,错误;B.天然气的热值约56kJ·g-1,则16gCH4放出的热量约为896kJ,所以热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-896kJ·mol-1,正确;C.氢气的热值是143kJ·g-1,则4gH2放出的热量为572kJ,所以热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=-572kJ·mol-1,错误;D.甲醇(CH3OH)的热值是23kJ·g-1,则32gCH3OH放出的热量为736kJ,所以热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-736kJ·mol-1,错误。13.D解析曲线a和b的反应物总能量和生成物总能量均相同,则a和b放出的热量相等,A错误;旧键断裂吸收热量,则断开1molN2和3molH2的化学键需要吸收2250.9kJ的热量,B错误;该反应是放热反应,反应物的总键能低于生成物的总键能,即1molN2和3molH2的总键能小于2molNH3的总键能,C错误;该反应生成2molNH3(g)放出(2342.9-2250.9)kJ=92kJ热量,则1molNH3(g)完全分解需要吸收46.0kJ的热量,D正确。14.答案(1)①放热②放热641.6kJ③放热2566.4kJ(2)315000解析(1)①反应物总能量大于生成物总能量,该反应属于放热反应。②N2H4(l)和H2O2(l)完全反应生成氮气和1mol气态水,放出160.4kJ的能量,一定量的N2H4(l)与H2O2(l)完全反应生成4molH2O(g)时,放出热量4×160.4kJ=641.6kJ。③由N2H4的结构式可知,1molN2H4中含5mol共价键,若该反应过程N2H4中有20mol共价键发生断裂,则反应中消耗4molN2H4(l),生成16molH2O(g),放出的热量为16×160.4kJ=2566.4kJ。(2)氨气燃烧生成氮气和气态水的化学方程式为4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g),断裂4mo