2021学年第一节 化学反应与能量变化第1课时同步训练题

　化学反应与热能

　　　　　　　　　(40分钟　70分)

一、选择题(本题7小题,每小题6分,共42分)

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

【解析】选A。煤炭、天然气、石油为化石能源,不属于新能源。

【加固训练】

　1.生命活动与化学反应息息相关,下列反应中能量变化与其他不同的是 (　　)

①液态水变成水蒸气　②酸碱中和反应

③浓硫酸稀释　④固体NaOH溶于水

⑤H2在Cl2中燃烧　⑥电离

A.②③④⑤　B.②③④　C.②⑤　D.①③⑤

【解析】选C。①液态水变成水蒸气,需要吸收热量,但为物理变化,故不符合题意;②酸碱中和反应是放热反应,故符合题意;③浓硫酸稀释放出大量的热,但不属于化学反应,故不符合题意;④NaOH溶于水放出大量的热,但不属于化学反应,故不符合题意;⑤燃烧是放热反应,故符合题意;⑥弱电解质的电离是吸热反应,但不一定属于化学变化,故不符合题意。

2.(2020·郑州高一检测)如图所示的是1 mol NO2与足量的CO完全反应生成CO2和NO过程中的能量变化。A、B、C、D四个图中能够表示出CO2+NONO2+CO的能量变化示意图的是              (　　)

　【解析】选C。CO2+NONO2+CO过程中,旧键断裂吸收的能量为E2,新键形成放出的能量为E1,应选C。

2.环境保护是目前人类面临的一项重大课题。为应对燃料使用造成的环境污染,科学家提出了利用太阳能促进燃料循环使用的构想,其构想可用如图表示:

其中过程Ⅰ的主要反应为

①2CO22CO+O2,

②2H2O2H2↑+O2↑,

③2N2+6H2O4NH3+3O2,

④2CO2+4H2O2CH3OH+3O2,

⑤CO2+2H2OCH4+2O2。

下列说法中不正确的是 (　　)

A.过程Ⅱ中发生的反应均为放热反应

B.太阳能最终主要转化为热能

C.经过上述一个循环后放出O2

D.实现上述循环,当前需要解决的关键问题是过程Ⅰ

【解析】选C。过程Ⅱ中发生的反应为燃烧反应,均为放热反应,A正确;太阳能最终主要转化为热能,B正确;经过一个循环后不会产生新物质,C错误;要实现题述循环,当前需要解决的关键问题是过程Ⅰ,D正确。

3.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。下列说法正确的是              (　　)

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.NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量

【解析】选B。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,A错误;吸热反应中反应物吸收能量,吸收的能量转化为生成物内部的能量储存在生成物中,B正确;吸热反应的反应物总能量低于生成物的总能量,C错误;NH4HCO3与盐酸的反应是吸热反应,无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论,D错误。

4.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,用、、分别表示N2、H2、NH3,下列说法正确的是              (　　)

A.使用催化剂,合成氨反应放出的热量减少

B.在该过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子

C.在该过程中,N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3

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

【解析】选B。使用催化剂不改变反应物与生成物的状态,所以放出的热量不变,A错误;在反应过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子,B正确;在该过程中,N原子和H原子形成了含有极性键的NH3,C错误;由图示可知,合成氨反应中,反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量,D错误。

5.反应A+BC是放热反应,该反应分两步进行:①A+BX是吸热反应,②XC是放热反应。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是              (　　)

【解析】选D。因总反应为放热反应,反应①为吸热反应,反应②为放热反应,所以反应②放出的热量比反应①吸收的热量多。反应A+BC为放热反应,A、B错误;反应①为吸热反应,C错误;D正确。

【加固训练】

　　已知2A(g)B(g)是放热反应,下列关于2A(g)B(g)和2A(g)B(l)能量变化示意图正确的是              (　　)

【解析】选B。2A(g)B(g)为放热反应,则反应物的能量和大于生成物的能量和,排除C和D选项;气体物质的能量比液体物质的能量高,B正确。

6.在瓷盘中用细沙堆成一座小山,山顶留一个坩埚大小的圆坑,在坑中堆放高锰酸钾粉末5 g,顶上压一小槽,在高锰酸钾的周围,堆放研细的10克重铬酸铵粉末,用滴管滴1～2滴甘油在高锰酸钾的小槽里,片刻就能看到紫红色的火焰喷出,接着又有许多绿色的“火山灰”喷出来,形象逼真,宛如火山爆发。

下列有关上述反应中的能量变化认识错误的是 (　　)

A.高锰酸钾和甘油发生反应并放出大量的热

B.重铬酸铵受热分解产生的气体受热膨胀喷射出来

C.高锰酸钾和甘油发生反应的能量变化如图

D.放热反应一定不需要加热就能进行

【解析】选D。放热反应也有可能需要加热才能进行。

【加固训练】

　　如图所示,将少量液体X加入烧瓶中,观察到气球逐渐膨胀。下表中液体X和固体Y的组合,不符合题意的是              (　　)

A.①③　　　　　　　　 B.②④

C.①②　      D.③④

　【解析】选A。将少量液体X加入烧瓶中,观察到气球逐渐膨胀,这说明烧瓶内压强增大,则X和Y反应有气体产生或者二者混合后放热,温度升高。硝酸铵溶于水吸热,①不符合题意;氢氧化钠溶于水放热,②符合题意;稀硫酸和氯化钠不反应,③不符合题意;生石灰与水反应生成氢氧化钙,同时放热,④符合题意。

7.已知反应2HI(g)H2(g)+I2(g)需要吸收11 kJ的能量,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为              (　　)

A.299 kJ　　B.598 kJ　　C.149.5 kJ　　D.587 kJ

【解析】选A。根据反应中能量变化等于反应物键能减去生成物键能可知:2×EH—I-436 kJ-151 kJ=11 kJ,得EH—I=299 kJ。

二、非选择题(本题包括2小题,共28分)

8.(12分)下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)。

根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.Cl2　　　C.Br2　　　D.I2

(2)下列氢化物中最不稳定的是　　　　。 

A.HCl  B.HBr  C.HI  D.HF

(3)X2+H22HX(X代表Cl、Br、I)的反应是                   

(填“吸热”或“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,放出的热量最多的是　　　　　　　。 

(5)1 mol HCl完全分解生成 mol H2(g)和 mol Cl2(g)时,　　　　(填“吸收”或“放出”)的能量为　　　　kJ。 

【解析】(1)键能越大,本身的能量越低。(2)氢化物中最不稳定的是HI。(3)X2+H22HX(X代表Cl、Br、I)的反应是放热反应。(4)当消耗等物质的量的氢气时,放出的热量最多的是Cl2。(5)根据1 mol HCl断裂需要吸收432 kJ能量,形成 mol H2(g)和 mol Cl2(g)共放出(436+243) kJ=339.5 kJ,所以该反应吸收的能量大于放出的能量,该反应吸热,应吸收432 kJ-339.5 kJ=92.5 kJ。

答案:(1)A　(2)C　(3)放热　(4)Cl2

(5)吸收　92.5

9.(16分)(1)某同学做如下实验,以检验反应中的能量变化。

①在实验中发现反应后(a)中温度升高,由此可以判断(a)中反应是　　　　热反应;(b)中温度降低,由此可以判断(b)中反应是　　　　热反应。 

②写出铝与盐酸反应的离子方程式                     　。 

③根据能量守恒定律,(b)中反应物的总能量应该　　　　(填“低于”“高于”或“等于”)生成物的总能量。 

(2)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该反应　　　　　(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　　　　。 

③E2=　　　　或　　　　(用A、C或E1、E3表示)。 

【解析】(1)①反应后(a)中温度升高,(b)中温度降低,说明(a)中反应为放热反应,(b)中反应为吸热反应。②铝与盐酸反应的离子方程式为2Al+6H+2Al3++

3H2↑。③(b)中反应为吸热反应,根据能量守恒定律,(b)中反应物的总能量应低于生成物的总能量。(2)①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1 mol N≡N键和3 mol H—H键,吸收的能量为E1;形成的化学键为6 mol N—H键,放出的能量为E3。③E2是物质A到物质C的能量变化,所以E2=A-C,E2也是E3与E1的差,E2=E3-E1。

答案:(1)①放　吸

②2Al+6H+2Al3++3H2↑　③低于

(2)①放出

②N≡N、H—H　吸收　E1　N—H　放出　E3

③A—C　E3-E1

　　　　　　　　　(20分钟　30分)

一、选择题(本题2小题,每小题7分,共14分)

10.(2020·西安高一检测)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O

C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2

D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

【解析】选C。由题图可知,状态Ⅲ的能量低于状态Ⅰ的能量,因此该过程放热,A错误;由题图可知,该过程中CO的化学键没有断开,B错误;CO与O生成的CO2具有极性共价键,C正确;状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程,D错误。

11.常温下1 mol化学键分解成气态原子所需要的能量用E表示。根据表中信息判断下列说法错误的是              (　　)

A.299 kJ·mol-1<E(H—Br)<432 kJ·mol-1

B.表中最稳定的是HF

C.对于H2(g)2H(g)需要吸收436 kJ能量

D.反应H2(g)+F2(g)2HF(g)放出25 kJ热量

【解析】选D。E(H—Br)应介于E(H—Cl)和E(H—I)之间,A正确;H—F共价键的键能最大,故HF最稳定,B正确;共价键断裂要吸收能量,故H2(g)2H(g)需要吸收436 kJ能量,C正确;反应H2(g)+F2(g)2HF(g)的热量变化为断键时吸收436 kJ+157 kJ=593 kJ,形成H—F键时放出2×568 kJ=1 136 kJ,所以该反应放出1 136 kJ-593 kJ=543 kJ热量,D错误。

【加固训练】

　　已知2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484 kJ,且氧气中1 mol OO键完全断裂时吸收能量496 kJ,水蒸气中1 mol H—O键形成时放出能量463 kJ,则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收的能量为              (　　)

A.920 kJ　　B.557 kJ　　C.436 kJ　　D.188 kJ

【解析】选C。设1 mol H—H键断裂时吸收的能量为x kJ。首先写出化学反应方程式2H2+O22H2O,然后分析反应过程可知,2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时应该拆开2 mol H—H键、1 mol OO键,吸收的能量为(2x+496) kJ;生成2 mol H2O时形成4 mol H—O键,放出的能量为4×463 kJ=1 852 kJ,依据能量守恒定律放出能量484 kJ=1 852 kJ-(2x+496) kJ,即可求出x=436。

二、非选择题(本题包括1小题,共16分)

12.(1)某硝酸厂处理尾气中NO的方法:催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知:

则1 mol N2和2 mol水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的过程　　　　(填“吸收”或“放出”)　　　　kJ能量。 

(2)下列反应中,属于放热反应的是　　　　,属于吸热反应的是　　　　。 

①物质燃烧;②节日放鞭炮;③酸碱中和反应;④二氧化碳通过炽热的炭层;⑤Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;⑥铁粉与稀盐酸反应。

(3)在发射“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢,当两者混合时即产生气体,并放出大量的热。已知:反应N2H4(液态)+2H2O2(液态)N2(气体)+4H2O(气体)放出641.6 kJ热量;又知1 mol液态水转化为1 mol 水蒸气,需要吸收44 kJ的热量。若用6.4 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水,则整个过程中　　　　(填“吸收”或“放出”)　　　　kJ能量。 

【解析】(1)根据N2(g)+2H2O(g)2NO(g)+2H2(g),N2和水蒸气反应生成NO和H2的过程可看作是N2先分解成N原子,H2O先分解成H原子和O原子,然后N原子、H原子、O原子再重新组合生成NO和H2,故反应过程中断键吸收945 kJ·mol-1

+(4×463 kJ·mol-1)=2 797 kJ的能量,成键放出(2×630 kJ·mol-1+2×

436 kJ·mol-1)=2 132 kJ的能量,该反应过程中吸收665 kJ的能量。

(2)常见的放热反应有所有的物质燃烧,所有金属与酸反应,金属与水反应,所有中和反应,绝大多数化合反应和铝热反应;常见的吸热反应有绝大多数分解反应,个别的化合反应(如C和CO2),某些复分解反应(如铵盐和强碱),所以放热反应有①②③⑥;吸热反应有④⑤。

(3)根据反应N2H4(液态)+2H2O2(液态)N2(气体)+4H2O(气体)放出641.6 kJ热量;液态肼与过氧化氢反应生成氮气和液态水,需要放出(641.6+4×44)=817.6 kJ。故6.4 g 液态肼即0.2 mol液态肼放出的热量为0.2×817.6 kJ=163.52 kJ。

答案:(1)吸收　665　(2)①②③⑥　④⑤

(3)放出　163.52