高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 化学反应与能量转化第1课时当堂检测题

第2节　化学反应与能量转化

第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式

必备知识基础练

1.(2021北京昌平区高一期末)下列发电厂(站)的电能由化学能直接转化而成的是 (　　)

2.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与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

3.(2021北京昌平区高一期末)为研究反应S2(aq)+2I-(aq)2S(aq)+I2(aq)的反应进程中的能量变化,在S2和I-的混合溶液中加入Fe3+,过程及图像如下:

步骤①:2Fe3+(aq)+2I-(aq)I2(aq)+2Fe2+(aq)

步骤②:2Fe2+(aq)+S2(aq)2Fe3+(aq)+2S(aq)

下列有关该反应的说法不正确的是(　　)

A.S2(已知其中有2个O为-1价)中S元素化合价为+6

B.步骤①和②都是吸热反应

C.总反应是放热反应

D.步骤①和②均发生了氧化还原反应

4.冬天用煤炉取暖时要预防发生一氧化碳中毒事故。一氧化碳的产生主要是因为煤炉中发生了以下反应:CO2+C2CO。试分析下列有关叙述不正确的是(　　)

A.C在O2充足时,发生的反应主要是放热反应

B.煤燃烧时吹入的氧气越多越好

C.CO2+C2CO这一反应属于吸热反应

D.煤燃烧时,反应物总能量高于生成物总能量,所以放出热量

5.(2022全国高一同步练习)化学家证实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容易断裂

C.过程②需吸收能量,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

6.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1.0 g氧化钙的小试管里滴入2 mL左右的蒸馏水,观察现象。试回答:

氧化钙与水的反应

(1)实验前必须进行的一步实验操作是　　　　　　。 

(2)实验中观察到的现象是 　　　　　　。 

(3)说明CaO和H2O的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系: 　 　　　　　。 

(4)若该实验中将CaO换成NaCl,实验还能否观察到相同现象?　　　　　(填“能”或“否”)。 

关键能力提升练

以下选择题有1~2个选项符合题意。

7.利用含碳化合物合成新燃料是发展低碳经济的重要方法,已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是合成甲醇(CH3OH)的反应,该反应过程的能量变化如图所示,下列判断正确的是(　　)

A.CO(g)与H2(g)反应生成1 mol CH3OH(g)释放出91 kJ的能量

B.用碳制备原料气CO、H2的反应属于放热反应

C.反应物的总键能低于生成物的总键能

D.若该反应生成液态CH3OH,则放出的能量更少

8.科学家已获得了气态N4分子,其结构为正四面体(如图所示)。已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ能量,断裂1 mol N≡N键吸收942 kJ能量,下列说法正确的是(　　)

A.N4属于一种新型的化合物

B.N4(g)4N(g)的过程中释放1 002 kJ能量

C.1 mol N4转化为N2时要吸收882 kJ能量

D.N4和N2互为同素异形体,N4转化为N2属于化学变化

9.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,结合下表中信息判断下列说法不正确的是(　　)

A.表中最稳定的共价键是H—F键

B.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)生成2 mol HF(g)放出25 kJ的能量

C.432 kJ·mol-1>E(H—Br)>298 kJ·mol-1

D.1 mol H2(g)分解成2 mol H(g)需吸收436 kJ的能量

10.下列实验现象不能说明相应的化学反应一定是放热反应的是(　　)

11.(2022全国高一同步练习)硅是太阳能电池的重要材料。工业冶炼纯硅的原理为

粗硅冶炼:①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑。

精炼硅:②Si+3HClSiHCl3+H2;

③SiHCl3+H2Si+3HCl。

化学反应与能量变化如图所示,回答下列问题:

(1)①是　　　　　　　　(填“吸热”或“放热”,下同)反应,②是　　　　　　　　反应,③是　　　　　反应。 

(2)反应②断裂反应物中的化学键所吸收的能量　　　　　　(填“大于”或“小于”)形成生成物中的化学键所放出的能量。 

学科素养创新练

12.氢气是一种理想的汽车新能源,发展氢能汽车的关键是氢气的制备及储存技术。制备氢气通常有下列方法:

①电解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑;

②高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2↑;

③太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑;

④天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2。

(1)最为节能的方法是　　　　　　(填序号)。 

(2)从化学键断裂与形成的角度分析方法①②③反应产生等物质的量的H2,消耗的能量是否相同　　　　(填“相同”或“不同”),理由是　 　　　　　　。 

(3)破坏1 mol氢气中的化学键需要吸收436 kJ能量;破坏 mol氧气中的化学键需要吸收249 kJ的能量;形成水分子中的1 mol H—O键能够释放463 kJ能量。下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化。

a.请将图中①②的能量变化的数值,填在下边的横线上。

①　　　　　kJ　②　　　　　kJ 

b.生成27 g水蒸气放出的热量为　　　　kJ。 

参考答案

1.A　2.B　3.B　4.B

5.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;催化剂能改变化学反应的速率,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容易,B正确;化学键的断裂需要吸收能量,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;化学键的断裂需要吸收能量,所以该反应在常温下难以进行,D错误。

6.答案 (1)检查装置的气密性　(2)U形管里的液体左边下降,右边上升　(3)1 mol CaO和1 mol H2O的能量之和大于1 mol Ca(OH)2的能量　(4)否

解析 (1)该实验原理是利用气压变化导致某些实验现象发生,所以实验之前一定要检查装置的气密性。

(2)CaO和水反应放出热量,使大试管中空气膨胀,内部压强增大,导致U形管里的液体左边下降,右边上升。

(3)CaO+H2OCa(OH)2,根据实验现象可知,氧化钙与水之间的反应是放热反应,1 mol CaO和1 mol H2O的能量之和大于1 mol Ca(OH)2的能量。

(4)氯化钠和水混合后,能量的变化不明显,试管内气体压强几乎不变,不会出现明显现象。

7.AC　由题图可知,生成1 mol CH3OH(g)放出510 kJ-419 kJ=91 kJ的能量,A项正确;碳与水蒸气反应制备CO和H2的反应属于吸热反应,B项错误;反应是放热反应,则反应物的总键能低于生成物的总键能,C项正确;同种物质气态时比液态时的能量高,则如果生成液态CH3OH,则放出的能量更多,D项错误。

8.D　N4属于一种新型的单质,A项错误;N4(g)4N(g)的过程中吸收能量为6×167 kJ=1 002 kJ,B项错误;1 mol N4转化为N2时能量变化为2×942 kJ-6×167 kJ=882 kJ,即放出882 kJ能量,C项错误;N4和N2均是氮元素形成的单质,互为同素异形体,N4转化为N2属于化学变化,D项正确。

9.B　表中键能最大的共价键是H—F键,故最稳定的共价键是H—F键,A项正确;1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol HF(g),放出的能量为(568×2-436-157) kJ=543 kJ,B项错误;Br的非金属性介于Cl和I之间,故432 kJ·mol-1>E(H—Br)>298 kJ·mol-1,C项正确;由题中信息可知,1 mol H2(g)分解生成2 mol H(g)需吸收436 kJ的能量,D项正确。

10.B　A处红色水柱下降,可知瓶内空气受热温度升高,说明相应的化学反应是放热反应,故A不符合题意;Zn与稀硫酸反应生成氢气,氢气可使针筒活塞向右移动,不能充分说明相应的化学反应是放热反应,故B符合题意;温度计的水银柱不断上升,说明中和反应放出热量,由此可知相应的化学反应是放热反应,故C不符合题意;饱和石灰水变浑浊,则有氢氧化钙固体析出,而氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低,说明镁条与稀盐酸的反应是放热反应,故D不符合题意。

11.答案 (1)吸热　放热　吸热　(2)小于

解析 (2)因为反应②是放热反应,所以断裂反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中的化学键所放出的能量。

12.答案 (1)③

(2)相同　　反应①②③中反应物的总能量相等,生成物的总能量也相等,则反应消耗的能量相同

(3)a.①1 370　②1 852　b.361.5

解析 (1)观察几种方法,不难发现反应①②④会消耗电能或热能。而反应③是在催化剂作用下,利用取之不尽的太阳能,故反应③是最为节能的方法。

(2)反应①②③都是通过分解H2O获得H2,产生等物质的量的H2时消耗的H2O的物质的量也相等,破坏化学键和形成化学键的量也分别相同,故消耗的能量也相同。

(3)a.①中2 mol H2、1 mol O2生成H、O原子吸收的能量为2×436 kJ+2×249 kJ=1 370 kJ。②中H、O原子生成2 mol H2O(g)释放出的能量为4×463 kJ=1 852 kJ。b.生成27 g(物质的量为1.5 mol)水蒸气释放的热量为×482 kJ=361.5 kJ。