化学反应与热能-(精练)(人教版必修第二册)解析

6.1.1化学反应与热能【合格性测试】1.新能源的开发利用是人类社会可持续发展的重要课题。下列属于新能源的是 ()A.氢气B.煤炭C.天然气D.石油【答案】A【解析】根据能源的分类进行分析，煤、石油、天然气属于不可再生能源，而太阳能、风能、核能、地热能、氢能等属于可再生能源，即新能源，答案选A。2.“能源分类相关图”如图所示，四组选项中全部符合图中阴影部分的能源是()A.煤炭、石油、潮汐能B.水能、生物能、天然气C.太阳能、风能、沼气 D.地热能、海洋能、核能【答案】C【解析】阴影部分三者共有，既是来自太阳的能源又属于可再生能源和新能源；A.煤炭、石油不是新能源和可再生能源，错误；B.天然气是化石能源，不属于可再生能源、新能源，错误；C.太阳能、风能、沼气符合三者条件，正确；D.核能不是来自太阳的能源，错误。3.下列变化过程中需要吸收能量的是()A.氢气球发生燃烧爆炸B.向污染的河水中投入生石灰C.C.D.【答案】D【解析】H2的燃烧、CaO与水的反应、氯原子形成氯分子的过程都放出能量；由氢分子变成氢原子的过程需要断裂化学键，吸收能量。4.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知 ()A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B.该反应中，热能转化为产物内部的能量C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.反应物中化学键断裂吸收的能量少【答案】B【解析】醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，反应物中化学键断裂吸收的热量多于生成物中化学键形成放出的热量，A、D错误；吸热反应中反应物吸收能量，得到的生成物内能增加，B正确；反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误。5．下列变化中属于吸热反应的是()①液态水汽化②将胆矾加热变成白色粉末③浓硫酸稀释④氯酸钾分解制氧气⑤生石灰跟水反应生成熟石灰A．①④B．②③C．①④⑤D．②④【答案】D【解析】放热反应和吸热反应都是化学反应。放热反应为⑤，吸热反应为②④，液态水汽化是吸热过程，浓H2SO4稀释是放热过程，二者均为物理变化。6.白磷、红磷是磷的两种同素异形体。某温度下1mol白磷转化为红磷放出29.2kJ的热量，则下列叙述正确的是 ()A.白磷比红磷稳定B.红磷比白磷稳定C.1mol白磷比1mol红磷含有的总能量低D.红磷转化为白磷要放热【答案】B【解析】1mol白磷转化为红磷放出29.2kJ的热量，则1mol红磷含有的总能量低，其比白磷稳定，其转化为白磷要吸热，故选B。7．已知反应A＋B=C＋D的能量变化如图所示，下列说法正确的是()A．该反应是放热反应B．只有在加热条件下才能进行C．反应物的总能量高于生成物的总能量D．反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量【答案】D【解析】根据图像可知反应物的总能量低于生成物的总能量，则反应是吸热反应。A.该反应是吸热反应，错误；B.反应条件与反应是放热反应还是吸热反应无关系，错误；C.反应物的总能量低于生成物的总能量，错误；D.反应吸热，则反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量，正确。8.我国空间站将在2022年前后建成，其可承载试验能力大幅提高，而且长期连续运行。为此，需要提前造好飞船，根据空间站航天员乘组更换要求和货物运输需求，按需发射，“有点像航空公司的航班”。航天飞船可用肼(N2H4)作动力源。已知1g液态肼和足量的液态过氧化氢反应生成N2和水蒸气时放出20.05kJ热量，化学方程式为:N2H4+2H2O2N2↑+4H2O。下列说法中错误的是()A.该反应中肼作还原剂B.此情况下，液态肼反应生成1molN2时放出的热量为641.6kJC.肼(N2H4)分子中只存在极性共价键D.该反应的反应物总能量高于生成物的总能量【答案】C【解析】由反应可知，N2H4中-2价的氮元素被氧化成N2，N2H4在反应中作还原剂，A项正确；生成1molN2需要1molN2H4即32gN2H4，此时共放热20.05kJ×32=641.6kJ，B项正确；在N2H4中既存在N—H极性键又存在N—N非极性键，C项不正确；该反应为放热反应，说明反应物总能量高于生成物总能量，D项正确。9.将铁粉和硫粉混合后加热，待反应一发生即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全生成新物质硫化亚铁。这现象说明了()A.该反应是吸热反应B.该反应是放热反应C.铁粉和硫粉在常温下可以发生反应D.硫化亚铁的总能量高于铁粉和硫粉的总能量【答案】B【解析】反应发生后停止加热，反应仍可持续进行说明反应为放热反应，A错误，B正确；反应需要加热才能发生，常温下不能进行，C错误；反应是放热反应，所以反应物的总能量高于生成物的总能量，D错误。10.科学家用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 ()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中，CO断键形成C和OC.CO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【答案】C【解析】分析图象知状态Ⅰ的能量比状态Ⅲ的高，因此是放热反应，A错误；从反应历程看反应过程中化学键没有断裂，B错误；CO2的结构是O=C=O，含极性共价键，C正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ是CO与O的反应，D错误。【等级性测试】11．石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12g石墨完全转化为金刚石时，要吸收akJ的能量。下列说法中正确的是()①石墨不如金刚石稳定②金刚石不如石墨稳定③等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多④等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多A．①②B．②③C．①④D．③④【答案】B【解析】由石墨完全转化为金刚石时吸热，说明石墨的能量比金刚石低，石墨比金刚石更稳定；同质量的石墨和金刚石完全燃烧时，消耗氧气的量相同，生成同样多的二氧化碳，由于金刚石的能量高，所以金刚石燃烧后放出的能量要多。12.氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键吸收的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键吸收的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中，正确的是()A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2<2Q3【答案】D【解析】H2+Cl2==2HCl是放热反应，断裂旧化学键吸收的能量小于形成新化学键放出的能量，所以2Q3>Q1+Q2。13.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值D．2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2具有的总能量【答案】D【解析】水的分解是吸热反应，A错误；氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，B、C错误；2molH2在1molO2中完全燃烧生成2molH2O，并放出大量的热，D正确。14.根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是 ()A.H2O分解为H2与O2时放出热量B.生成1molH2O时吸收热量245kJC.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙D.氢气和氧气的总能量小于水的能量【答案】C【解析】根据能量变化可知，1molH2与0.5molO2断键时吸收685kJ能量，而生成1molH2O放出930kJ能量，所以H2燃烧生成H2O的反应是放热反应，则H2O的分解是吸热反应，A、B错误；由断键吸热，成键放热可知C正确；D项，未指明物质的具体量，错误。15．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图表示N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化：下列说法中正确的是()A．1molN2(g)与1molO2(g)反应放出的能量为180kJB．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量C．通常情况下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g)D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水【答案】B【解析】A.1molN2(g)与1molO2(g)反应吸收的能量为946kJ＋498kJ－2×632kJ＝180kJ，A错误；B.1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，B正确；C.在放电条件下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g)，C错误；D.NO不是酸性氧化物，与NaOH溶液不反应，D错误。16.如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是 ()A.图a表示的是吸热反应的能量变化B.图b中生成物比反应物稳定C.图b可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化D.图a不需要加热就一定能发生，图b一定需要加热才能发生【答案】C【解析】图a中反应物总能量高于生成物总能量，则表示的是放热反应的能量变化，A错误；图b中反应物总能量低于生成物总能量，能量越低越稳定，则反应物比生成物稳定，B错误；图b中反应物总能量低于生成物总能量，属于吸热反应，可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化，C正确；反应条件与反应是放热反应还是吸热反应没有关系，D错误。已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是()A．每生成2分子AB(g)吸收bkJ热量B．该反应热ΔH＝＋(a－b)kJ/molC．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D．断裂1molA—A和1molB—B键，放出akJ能量【答案】B【解析】形成化学键放出热量，每生成2molAB放出bkJ热量，A项错误；该反应焓变＝断裂化学键吸收热量－形成化学键所放出热量，所以焓变为ΔH＝＋(a－b)kJ/mol；B项正确；C.反应是吸热反应，依据能量守恒可知，反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，故C项错误；断裂1molA—A键和1molB—B键，吸收akJ能量，D项错误。18.如图是某同学设计的放热反应的观察装置。其实验操作步骤如下:①按图所示将实验装置连接好；②在U形管内加入少量红墨水(或品红溶液)，打开T形管活塞，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再关闭T形管活塞；③在盛有1.0g氧化钙的小试管里滴入2mL左右的蒸馏水，观察现象。试回答:(1)实验前必须进行的一步实验操作是什么?(2)实验中观察到什么现象?(3)CaO、H2O的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系如何?(4)若该实验中CaO换成NaCl，实验还能否观察到相同的现象?【答案】(1)检查装置的气密性(2)U形管左端液面下降，右端液面上升(3)CaO和H2O所具有的总能量高于Ca(OH)2所具有的总能量(4)否【解析】(1)由于实验要通过装置中气压的变化来确定反应是否为放热反应，所以实验装置要密封，为了确定装置是否密封，实验之前一定要检查装置的气密性。(2)氧化钙和水的反应是放热的，所以试管内温度升高，气体压强增大，将红墨水(或品红溶液)往右边压，故看到的现象为U形管里的红墨水(或品红溶液)会沿开口端上升。(3)氧化钙和水的反应是放热反应，放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，故CaO和H2O的能量之和大于Ca(OH)2的能量。(4)由于氯化钠和水不反应，混合时能量变化不明显，试管内气体压强变化不明显，故看不到相同的现象。19.为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如图所示的三套实验装置: (1)上述3个装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是________(填装置序号)。

(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管中加入适量Ba(OH)2溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是______________________，说明该反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应。

(3)为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(反应在丙试管中进行)。①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是__________________________________。

②若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水

(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)，理由是________________________。

【答案】(1)Ⅲ(2)左端液面降低，右端液面升高放热(3)①产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的导管内形成一段水柱②可能是放热反应某些物质(如NaOH固体)溶于水放热，但不是放热反应【解析】(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能验证该反应是放热反应还是吸热反应。(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸的反应属于中和反应，中和反应都是放热反应。(3)②NaOH固体、硝酸铵等溶于水时有热量的变化，但发生的是物理变化，不属于化学反应，故不是放热或吸热反应。20．如图所示，把试管放入盛有25℃饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再滴入5mL稀盐酸。回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是___________________________________________________________________________________________________________________