2024-2025学年新教材高中化学第2章化学键化学反应规律第2节1化学反应中能量变化的本质及转化形式课时练含解析鲁科版必修2

PAGE9-化学反应中能量变更的本质及转化形式(40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)1.(教材二次开发·教材习题改编)酸碱中和反应 ()A.是吸热反应B.是放热反应C.既是吸热反应又是放热反应D.既不是吸热反应又不是放热反应【解析】选B。酸碱中和反应属于放热反应。2.(2024·洛阳高一检测)下列关于能量转化的相识不正确的是 ()A.绿色植物的光合作用是将光能转变为化学能B.煤燃烧时化学能转变为热能和光能C.原电池工作时,化学能转变为电能D.白炽灯工作时,电能全部转变成光能【解析】选D。白炽灯工作时,还有热能放出。3.下列过程须要吸热的是 ()A.O2O+OB.H+ClHClC.CaO+H2OCa(OH)2D.浓硫酸稀释【解析】选A。化学键的断裂是吸热过程,化学键的形成是放热过程,故O2O+O须要吸热,H+ClHCl须要放热;CaO溶于水、浓硫酸稀释均为放热过程,故A正确。【加固训练】下列反应过程中的能量变更符合如图所示的是 ()A.CH4的燃烧B.CaCO3的分解C.Mg和稀硫酸的反应D.酸和碱的中和反应【解析】选B。由图可知,反应物能量小于生成物能量,是吸热反应,碳酸钙分解是吸热反应。4.下列图示变更为汲取能量的反应的是 ()【解析】选A。A项中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,该反应吸热;B项,反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,反应放热;C项释放能量,不是化学反应;D项为释放能量的反应。【规律方法】任何化学反应除遵循质量守恒定律外,同样也遵循能量守恒定律,不同形式的能量之间可以转化,但总能量保持不变。反应物与生成物的能量差若以热能形式表现出来,即为放热反应或吸热反应。【加固训练】下列说法中正确的是 ()A.化学反应中的能量变更,其表现形式除热能外还可能是光能和电能等B.化学反应中的能量变更不肯定遵循能量守恒定律C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量与生成物的总能量可能相同D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是高于生成物的总能量【解析】选A。化学反应中的能量变更肯定遵循能量守恒定律;物质发生化学反应都伴随着能量的变更,所以反应物的总能量与生成物的总能量肯定不同;在一个确定的化学反应中,反应物的总能量(E1)与生成物的总能量(E2)之间的关系:E1>E2,化学反应为放热反应,E1<E2,化学反应为吸热反应。5.(2024·合肥高一检测)化学家格哈德·埃特尔证明了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意图如下:下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是 ()A.该过程表明在化学反应中存在化学键的断裂与形成B.在催化剂的作用下,反应物的化学键变得简单断裂C.过程②需汲取能量,过程③则释放能量D.常温下该反应难以进行,是因为常温下生成物的化学键难以形成【解析】选D。由题图可知,每3个氢气分子和1个氮气分子断键得到原子,然后原子重新结合生成2个氨分子,A正确;催化剂能改变更学反应的速率,合成氨的反应在催化剂作用下,反应速率加快,意味着反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成变得更简单,B正确;化学键的断裂须要汲取能量,而化学键的形成释放能量,从题图可看出②为化学键断裂过程,③为化学键形成过程,C正确;化学键的断裂须要汲取能量,所以该反应在常温下难以进行,D错误。【加固训练】已知在相同状况下,同一化学键断裂须要汲取的能量等于形成该化学键放出的能量。下列说法正确的是 ()A.电解熔融的Al2O3可以制得金属铝和氧气,该反应是一个放出能量的反应B.水分解产生氢气和氧气时放出能量C.相同状况下,反应2SO2+O22SO3是一个放热反应,则反应2SO32SO2+O2是一个吸热反应D.氯化氢分解成氢气和氯气时放出能量【解析】选C。由题意可以推想,假如一个反应过程放出能量,那么使该反应向反方向进行则须要汲取能量,故C正确;另外氢气和氧气反应、氢气和氯气反应、铝和氧气反应都是放出能量的反应,则与它们相反的反应:水、氯化氢和Al2O3的分解都应当是汲取能量的反应,故A、B、D错误。6.(2024·洛阳高一检测)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变更如图所示。下列说法不正确的是 ()A.反应生成1molN2时转移4mole-B.反应物能量之和大于生成物能量之和C.N2O+NON2+NO2反应放出139kJ的热量D.断键汲取能量之和小于成键释放能量之和【解析】选A。N2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2O+NON2+NO2,反应生成1molN2时转移2mole-,A不正确;依据图示,反应物能量之和大于生成物能量之和,B正确;由题图知该反应放出的热量为139kJ,C正确;由于该反应放热,所以断键汲取能量之和小于成键释放能量之和,D正确。7.(2024·武汉高一检测)SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。已知:1molS(s)转化为气态硫原子汲取能量280kJ,断裂1molF—F、S—F键需汲取的能量分别为160kJ、330kJ。则反应S(s)+3F2(g)SF6(g)汲取或放出的热量为 ()A.1780kJ B.1220kJC.450kJ D.430kJ【解析】选B。S(s)+3F2(g)SF6(g)的反应过程中旧化学键断裂汲取的能量为280kJ+160kJ×3=760kJ,新化学键形成放出的能量为330kJ×6=1980kJ,反应放出(1980-760)kJ=1220kJ的能量,反应放出的热量为1220kJ。8.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如图。下列说法不正确的是 ()A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B.CH4CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂C.①→②放出能量并形成了C—C键D.该催化剂可有效变更反应放出的热量【解析】选D。由CO2和CH4制备CH3COOH的化学方程式为CO2+CH4CH3COOH,反应中没有副产物生成,所以总反应的原子利用率为100%,A项正确;CH4分子中含有4个C—H键,而CH3COOH分子中含有3个C—H键,明显CH4CH3COOH过程中必有C—H键发生断裂,B项正确;视察反应的示意图可知,①→②过程中放出能量,且在此过程中形成了新化学键,即乙酸分子中的C—C键,C项正确;反应热量的变更取决于反应物和产物的能量凹凸,催化剂无法变更反应的热效应,D项错误。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)9.(15分)(2024·潍坊高一检测)如图所示,把试管放入盛有25℃的饱和澄清石灰水的烧杯中,先放入试管中几小块镁条,再用滴管滴入5mL稀盐酸于试管中,试回答下列问题:(1)试验中视察到的现象是_________________。

(2)产生上述现象的缘由是_________________。

(3)写出有关反应的离子方程式______________。

(4)由试验知,反应中MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)镁条和盐酸的总能量。

【解析】镁条与稀盐酸反应的过程中镁条渐渐溶解,有大量气泡放出,且由于金属与酸的反应是放热的,放出的热量通过试管传递给饱和石灰水,饱和石灰水温度上升溶解度下降而析出Ca(OH)2固体。该反应过程中的离子方程式是Mg+2H+Mg2++H2↑。由于该反应是放热反应,可以推知反应物的总能量大于生成物的总能量,所以MgCl2溶液和H2的总能量小于镁条和盐酸的总能量。答案:(1)镁条上有大量气泡产生;镁条渐渐溶解;烧杯中析出固体(或烧杯中溶液变浑浊)(2)镁条与稀盐酸反应产生氢气,该反应为放热反应,Ca(OH)2在水中的溶解度随温度上升而减小,故析出Ca(OH)2固体(3)Mg+2H+M+H2↑(4)小于10.(15分)(2024·信阳高一检测)下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ):物质Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量(kJ)243193151432366298436依据上述数据回答下列问题:(1)下列物质本身具有的能量最低的是________。

A.H2 B.Cl2C.Br2 D.I2(2)下列氢化物中,最稳定的是________。

A.HClB.HBrC.HI(3)X2+H22HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应?

__________________________。

(4)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,________(填“放出”或“汲取”)的热量最多的是______________。

(5)若无上表中的数据,你能正确回答出问题(4)吗?________(填“能”或“不能”),你的依据是__

_________________。

【解析】破坏1mol物质的化学键时所消耗的能量与相同条件下形成1mol该物质的化学键时放出的能量相等,放出的能量越多,物质本身具有的能量越低,分子越稳定。形成1molH—H键时放出的能量最多,为436kJ;在氢化物中,形成1molH—Cl键时放出的能量最多,为432kJ;假设消耗1molH2,分别计算诞生成HCl、HBr、HI的三个反应放出的热量依次为185kJ、103kJ和9kJ。答案:(1)A(2)A(3)放热反应(4)放出Cl2(5)能元素的非金属性越强,生成的氢化物越稳定,反应放出的能量就越多(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)11.(2024·淄博高一检测)依据如图所示的反应推断下列说法中错误的是()A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量B.该反应的焓变大于零C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂汲取能量,化学键生成放出能量D.由该反应可推出凡是须要加热才发生的反应均为吸热反应【解析】选D。因为碳酸钙受热分解是吸热反应,CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量,焓变大于零,A、B项正确;C项,在CaCO3中,Ca2+和C之间存在离子键,C中,C与O之间存在共价键,故反应中有离子键断裂也有共价键断裂,断键汲取能量,成键放出能量,C项正确;须要加热才发生的反应不肯定为吸热反应,如碳的燃烧反应就是放热反应,D项错误。12.(双选)探讨表明,化学反应中能量变更的本质是化学键的形成和断裂过程中释放和汲取能量。如图表示反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)的能量变更,下列有关说法中错误的是 ()A.图中的①是指放出能量,②是指汲取能量B.图示说明反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)是一个吸热反应C.图示说明化学键的形成与断裂是化学反应中发生能量变更的根本缘由D.③中a为484【解析】选A、B。A项,断裂化学键汲取能量,形成化学键释放能量,错误;B项,由图可知反应物的总能量高于生成物的总能量,应为放热反应,错误;D项,a=1852-1368=484,正确。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)13.(2024·菏泽高一检测)化学键的键能是原子间形成1mol化学键(或其逆过程)时释放(或汲取)的能量。以下是部分共价键键能的数据:H—S:364kJ·mol-1,S—S:266kJ·mol-1,SO:522kJ·mol-1,H—O:465kJ·mol-1。(1)试依据这些数据计算下面这个反应的反应热:2H2S(g)+SO2(g)3S(s)+2H2O(l)ΔH=-QkJ·mol-1,反应产物中的S实为S8,实际分子是一个8元环状分子(即),则Q=________。

(2)标准状况下,将aLH2S与bLSO2混合进行上述反应,当a>2b时,反应放热________kJ;当a<2b时,反应放热________kJ。(用a、b表示)

【解析】(1)2H2S(g)+SO2(g)3S(s)+2H2O(l),2molH2S中有4molH—S键,1molSO2中有2molSO键,3molS中有molS8,即3molS—S键,2molH2O中有4