化學反應與熱能-(精練)(人教版必修第二冊)解析

6.1.1化學反應與熱能【合格性測試】1.新能源的開發(fā)利用是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要課題。下列屬于新能源的是 ()A.氫氣B.煤炭C.天然氣D.石油【答案】A【解析】根據能源的分類進行分析，煤、石油、天然氣屬于不可再生能源，而太陽能、風能、核能、地熱能、氫能等屬于可再生能源，即新能源，答案選A。2.“能源分類相關圖”如圖所示，四組選項中全部符合圖中陰影部分的能源是()A.煤炭、石油、潮汐能B.水能、生物能、天然氣C.太陽能、風能、沼氣 D.地熱能、海洋能、核能【答案】C【解析】陰影部分三者共有，既是來自太陽的能源又屬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，錯誤；B.天然氣是化石能源，不屬于可再生能源、新能源，錯誤；C.太陽能、風能、沼氣符合三者條件，正確；D.核能不是來自太陽的能源，錯誤。3.下列變化過程中需要吸收能量的是()A.氫氣球發(fā)生燃燒爆炸B.向污染的河水中投入生石灰C.C.D.【答案】D【解析】H2的燃燒、CaO與水的反應、氯原子形成氯分子的過程都放出能量；由氫分子變成氫原子的過程需要斷裂化學鍵，吸收能量。4.將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸，反應劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可知 ()A.NH4HCO3和鹽酸的反應是放熱反應B.該反應中，熱能轉化為產物內部的能量C.反應物的總能量高于生成物的總能量D.反應物中化學鍵斷裂吸收的能量少【答案】B【解析】醋酸逐漸凝固，說明NH4HCO3與鹽酸反應使醋酸的溫度降低，因此該反應為吸熱反應，反應物中化學鍵斷裂吸收的熱量多于生成物中化學鍵形成放出的熱量，A、D錯誤；吸熱反應中反應物吸收能量，得到的生成物內能增加，B正確；反應物的總能量低于生成物的總能量，C錯誤。5．下列變化中屬于吸熱反應的是()①液態(tài)水汽化②將膽礬加熱變成白色粉末③濃硫酸稀釋④氯酸鉀分解制氧氣⑤生石灰跟水反應生成熟石灰A．①④B．②③C．①④⑤D．②④【答案】D【解析】放熱反應和吸熱反應都是化學反應。放熱反應為⑤，吸熱反應為②④，液態(tài)水汽化是吸熱過程，濃H2SO4稀釋是放熱過程，二者均為物理變化。6.白磷、紅磷是磷的兩種同素異形體。某溫度下1mol白磷轉化為紅磷放出29.2kJ的熱量，則下列敘述正確的是 ()A.白磷比紅磷穩(wěn)定B.紅磷比白磷穩(wěn)定C.1mol白磷比1mol紅磷含有的總能量低D.紅磷轉化為白磷要放熱【答案】B【解析】1mol白磷轉化為紅磷放出29.2kJ的熱量，則1mol紅磷含有的總能量低，其比白磷穩(wěn)定，其轉化為白磷要吸熱，故選B。7．已知反應A＋B=C＋D的能量變化如圖所示，下列說法正確的是()A．該反應是放熱反應B．只有在加熱條件下才能進行C．反應物的總能量高于生成物的總能量D．反應中斷開化學鍵吸收的總能量高于形成化學鍵放出的總能量【答案】D【解析】根據圖像可知反應物的總能量低于生成物的總能量，則反應是吸熱反應。A.該反應是吸熱反應，錯誤；B.反應條件與反應是放熱反應還是吸熱反應無關系，錯誤；C.反應物的總能量低于生成物的總能量，錯誤；D.反應吸熱，則反應中斷開化學鍵吸收的總能量高于形成化學鍵放出的總能量，正確。8.我國空間站將在2022年前后建成，其可承載試驗能力大幅提高，而且長期連續(xù)運行。為此，需要提前造好飛船，根據空間站航天員乘組更換要求和貨物運輸需求，按需發(fā)射，“有點像航空公司的航班”。航天飛船可用肼(N2H4)作動力源。已知1g液態(tài)肼和足量的液態(tài)過氧化氫反應生成N2和水蒸氣時放出20.05kJ熱量，化學方程式為:N2H4+2H2O2N2↑+4H2O。下列說法中錯誤的是()A.該反應中肼作還原劑B.此情況下，液態(tài)肼反應生成1molN2時放出的熱量為641.6kJC.肼(N2H4)分子中只存在極性共價鍵D.該反應的反應物總能量高于生成物的總能量【答案】C【解析】由反應可知，N2H4中-2價的氮元素被氧化成N2，N2H4在反應中作還原劑，A項正確；生成1molN2需要1molN2H4即32gN2H4，此時共放熱20.05kJ×32=641.6kJ，B項正確；在N2H4中既存在N—H極性鍵又存在N—N非極性鍵，C項不正確；該反應為放熱反應，說明反應物總能量高于生成物總能量，D項正確。9.將鐵粉和硫粉混合后加熱，待反應一發(fā)生即停止加熱，反應仍可持續(xù)進行，直至反應完全生成新物質硫化亞鐵。這現象說明了()A.該反應是吸熱反應B.該反應是放熱反應C.鐵粉和硫粉在常溫下可以發(fā)生反應D.硫化亞鐵的總能量高于鐵粉和硫粉的總能量【答案】B【解析】反應發(fā)生后停止加熱，反應仍可持續(xù)進行說明反應為放熱反應，A錯誤，B正確；反應需要加熱才能發(fā)生，常溫下不能進行，C錯誤；反應是放熱反應，所以反應物的總能量高于生成物的總能量，D錯誤。10.科學家用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如下:下列說法正確的是 ()A.CO和O生成CO2是吸熱反應B.在該過程中，CO斷鍵形成C和OC.CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2D.狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應的過程【答案】C【解析】分析圖象知狀態(tài)Ⅰ的能量比狀態(tài)Ⅲ的高，因此是放熱反應，A錯誤；從反應歷程看反應過程中化學鍵沒有斷裂，B錯誤；CO2的結構是O=C=O，含極性共價鍵，C正確；狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ是CO與O的反應，D錯誤?！镜燃壭詼y試】11．石墨和金剛石都是碳的單質，石墨在一定條件下可以轉化為金剛石。已知12g石墨完全轉化為金剛石時，要吸收akJ的能量。下列說法中正確的是()①石墨不如金剛石穩(wěn)定②金剛石不如石墨穩(wěn)定③等質量的石墨和金剛石完全燃燒，金剛石放出的能量多④等質量的石墨和金剛石完全燃燒，石墨放出的能量多A．①②B．②③C．①④D．③④【答案】B【解析】由石墨完全轉化為金剛石時吸熱，說明石墨的能量比金剛石低，石墨比金剛石更穩(wěn)定；同質量的石墨和金剛石完全燃燒時，消耗氧氣的量相同，生成同樣多的二氧化碳，由于金剛石的能量高，所以金剛石燃燒后放出的能量要多。12.氫氣在氯氣中燃燒時產生蒼白色火焰。在反應過程中，破壞1mol氫氣中的化學鍵吸收的能量為Q1kJ，破壞1mol氯氣中的化學鍵吸收的能量為Q2kJ，形成1mol氯化氫中的化學鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關系式中，正確的是()A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2<2Q3【答案】D【解析】H2+Cl2==2HCl是放熱反應，斷裂舊化學鍵吸收的能量小于形成新化學鍵放出的能量，所以2Q3>Q1+Q2。13.為消除目前燃料燃燒時產生的環(huán)境污染，同時緩解能源危機，有關專家提出了利用太陽能制取氫能的構想。下列說法正確的是()A．H2O的分解反應是放熱反應B．氫能源已被普遍使用C．氫氣不易貯存和運輸，無開發(fā)利用價值D．2molH2O具有的總能量低于2molH2和1molO2具有的總能量【答案】D【解析】水的分解是吸熱反應，A錯誤；氫能源由于受貯存和運輸等因素的限制，還未普遍使用，但有巨大的開發(fā)利用價值，B、C錯誤；2molH2在1molO2中完全燃燒生成2molH2O，并放出大量的熱，D正確。14.根據下列信息判斷氫氣燃燒生成水時的熱量變化，其中一定正確的是 ()A.H2O分解為H2與O2時放出熱量B.生成1molH2O時吸收熱量245kJC.甲、乙、丙中物質所具有的總能量大小關系為乙>甲>丙D.氫氣和氧氣的總能量小于水的能量【答案】C【解析】根據能量變化可知，1molH2與0.5molO2斷鍵時吸收685kJ能量，而生成1molH2O放出930kJ能量，所以H2燃燒生成H2O的反應是放熱反應，則H2O的分解是吸熱反應，A、B錯誤；由斷鍵吸熱，成鍵放熱可知C正確；D項，未指明物質的具體量，錯誤。15．化學反應中的能量變化是由化學反應中舊化學鍵斷裂時吸收的能量與新化學鍵形成時放出的能量不同引起的。如圖表示N2(g)與O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化：下列說法中正確的是()A．1molN2(g)與1molO2(g)反應放出的能量為180kJB．1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量C．通常情況下，N2(g)與O2(g)混合能直接生成NO(g)D．NO是一種酸性氧化物，能與NaOH溶液反應生成鹽和水【答案】B【解析】A.1molN2(g)與1molO2(g)反應吸收的能量為946kJ＋498kJ－2×632kJ＝180kJ，A錯誤；B.1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量，B正確；C.在放電條件下，N2(g)與O2(g)混合能直接生成NO(g)，C錯誤；D.NO不是酸性氧化物，與NaOH溶液不反應，D錯誤。16.如圖所示，有關化學反應和能量變化的說法正確的是 ()A.圖a表示的是吸熱反應的能量變化B.圖b中生成物比反應物穩(wěn)定C.圖b可以表示氯化銨固體與氫氧化鋇晶體反應的能量變化D.圖a不需要加熱就一定能發(fā)生，圖b一定需要加熱才能發(fā)生【答案】C【解析】圖a中反應物總能量高于生成物總能量，則表示的是放熱反應的能量變化，A錯誤；圖b中反應物總能量低于生成物總能量，能量越低越穩(wěn)定，則反應物比生成物穩(wěn)定，B錯誤；圖b中反應物總能量低于生成物總能量，屬于吸熱反應，可以表示氯化銨固體與氫氧化鋇晶體反應的能量變化，C正確；反應條件與反應是放熱反應還是吸熱反應沒有關系，D錯誤。已知化學反應A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量變化如圖所示，判斷下列敘述中正確的是()A．每生成2分子AB(g)吸收bkJ熱量B．該反應熱ΔH＝＋(a－b)kJ/molC．該反應中反應物的總能量高于生成物的總能量D．斷裂1molA—A和1molB—B鍵，放出akJ能量【答案】B【解析】形成化學鍵放出熱量，每生成2molAB放出bkJ熱量，A項錯誤；該反應焓變＝斷裂化學鍵吸收熱量－形成化學鍵所放出熱量，所以焓變?yōu)棣＝＋(a－b)kJ/mol；B項正確；C.反應是吸熱反應，依據能量守恒可知，反應中反應物的總能量低于生成物的總能量，故C項錯誤；斷裂1molA—A鍵和1molB—B鍵，吸收akJ能量，D項錯誤。18.如圖是某同學設計的放熱反應的觀察裝置。其實驗操作步驟如下:①按圖所示將實驗裝置連接好；②在U形管內加入少量紅墨水(或品紅溶液)，打開T形管活塞，使U形管內兩邊的液面處于同一水平面，再關閉T形管活塞；③在盛有1.0g氧化鈣的小試管里滴入2mL左右的蒸餾水，觀察現象。試回答:(1)實驗前必須進行的一步實驗操作是什么?(2)實驗中觀察到什么現象?(3)CaO、H2O的能量與Ca(OH)2的能量之間的關系如何?(4)若該實驗中CaO換成NaCl，實驗還能否觀察到相同的現象?【答案】(1)檢查裝置的氣密性(2)U形管左端液面下降，右端液面上升(3)CaO和H2O所具有的總能量高于Ca(OH)2所具有的總能量(4)否【解析】(1)由于實驗要通過裝置中氣壓的變化來確定反應是否為放熱反應，所以實驗裝置要密封，為了確定裝置是否密封，實驗之前一定要檢查裝置的氣密性。(2)氧化鈣和水的反應是放熱的，所以試管內溫度升高，氣體壓強增大，將紅墨水(或品紅溶液)往右邊壓，故看到的現象為U形管里的紅墨水(或品紅溶液)會沿開口端上升。(3)氧化鈣和水的反應是放熱反應，放熱反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，故CaO和H2O的能量之和大于Ca(OH)2的能量。(4)由于氯化鈉和水不反應，混合時能量變化不明顯，試管內氣體壓強變化不明顯，故看不到相同的現象。19.為了探究化學能與熱能的轉化，某實驗小組設計了如圖所示的三套實驗裝置: (1)上述3個裝置中，不能驗證“銅與濃硝酸的反應是吸熱反應還是放熱反應”的裝置是________(填裝置序號)。

(2)某同學選用裝置Ⅰ進行實驗(實驗前U形管里液面左右相平)，在甲試管中加入適量Ba(OH)2溶液與稀硫酸，U形管中可觀察到的現象是______________________，說明該反應屬于________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(3)為探究固體M溶于水的熱效應，選擇裝置Ⅱ進行實驗(反應在丙試管中進行)。①若M為鈉，則實驗過程中燒杯中可觀察到的現象是__________________________________。

②若觀察到燒杯中產生氣泡，則說明M溶于水

(填“一定是放熱反應”“一定是吸熱反應”或“可能是放熱反應”)，理由是________________________。

【答案】(1)Ⅲ(2)左端液面降低，右端液面升高放熱(3)①產生氣泡，反應完畢后，冷卻至室溫，燒杯中的導管內形成一段水柱②可能是放熱反應某些物質(如NaOH固體)溶于水放熱，但不是放熱反應【解析】(1)裝置Ⅰ可通過U形管中紅墨水液面的變化判斷銅與濃硝酸的反應是放熱反應還是吸熱反應；裝置Ⅱ可通過燒杯中是否產生氣泡判斷銅與濃硝酸的反應是放熱反應還是吸熱反應；裝置Ⅲ只是一個銅與濃硝酸反應并將生成的氣體用水吸收的裝置，不能驗證該反應是放熱反應還是吸熱反應。(2)Ba(OH)2溶液與稀硫酸的反應屬于中和反應，中和反應都是放熱反應。(3)②NaOH固體、硝酸銨等溶于水時有熱量的變化，但發(fā)生的是物理變化，不屬于化學反應，故不是放熱或吸熱反應。20．如圖所示，把試管放入盛有25℃飽和石灰水的燒杯中，試管中開始放入幾小塊鎂片，再滴入5mL稀鹽酸。回答下列問題：(1)實驗中觀察到的現象是___________________________________________________________________________________________________________________