高中化学人教版 (2019)必修 第二册第六章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量变化巩固练习

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　第六章  化学反应与能量第一节  化学反应与能量变化第1课时  化学反应与热能一、选择题1．下列民俗、诗句、谚语等包含吸热反应的是(　　)A．民间焰火之最——确山打铁花B．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲C．只要功夫深，铁杵磨成针D．冰，水为之，而寒于水答案：B解析：A.民间焰火之最——确山打铁花，是高能状态转变为低能状态，是放热过程，故A不符合题意；B.“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”，是吸热反应，故B符合题意；C.“只要功夫深，铁杵磨成针”，是物理变化，故C不符合题意；D.“冰，水为之，而寒于水”，水到冰是放热过程，故D不符合题意。2.下列物质反应时,生成物总能量高于反应物总能量的是 (　　)A.甲烷与氧气         B.生石灰与水C.碳与二氧化碳      D.氢氧化钠溶液与盐酸【解析】选C。生成物总能量高于反应物总能量的反应是吸热反应;甲烷与氧气反应是放热反应,故A不符合题意;生石灰为CaO,CaO与H2O反应是放热反应,故B不符合题意;碳与二氧化碳在高温下生成CO,是吸热反应,故C符合题意;氢氧化钠溶液与盐酸反应是放热反应,故D不符合题意。3．先进的甲醇蒸气重整——变压吸附技术可得到高浓度CO2、H2混合气，化学反应原理是CH3OH＋H2O―→CO2＋3H2，其能量变化如图所示。下列说法不正确的是（　　）A. 断开H—O键吸收能量B. 反应物的总能量大于生成物的总能量C．CH3OH转变成H2的过程是一个放出能量的过程D. 形成C—O键吸收能量【解析】选D。化学键的断裂需要吸收能量，选项A正确；图示能量变化趋势可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以反应CH3OH＋H2O―→CO2＋3H2是一个放热反应，选项B正确；反应CH3OH＋H2O―→CO2＋3H2是一个放热反应，选项C正确；化学键的形成需要释放能量，所以形成C—O键放出能量，选项D不正确。4.将盛有NH4HCO3粉末的试管放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向试管中加入盐酸(如图),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【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,反应物中化学键断裂吸收的能量多于生成物中化学键形成放出的能量,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．我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。下列措施中不利于实现漫画中提到的“碳中和”目标的是（　　）A. 将煤转化为煤粉再燃烧，可以从根本上杜绝碳排放B. 农村推广风力发电、光伏发电有利于“碳达峰、碳中和”C. 努力开发太阳能、氢能等多种形式能源，降低化石燃料需求量，控制CO2排放量D. 推广使用新能源汽车有利于促进“碳达峰、碳中和”【解析】选A。将煤转化为煤粉再燃烧，仍然会产生二氧化碳，不能从根本上杜绝碳排放，A错误；农村推广风力发电、光伏发电可减少二氧化碳的排放，有利于“碳达峰、碳中和”，B正确；努力开发太阳能、氢能等多种形式能源，降低化石燃料需求量，减少二氧化碳的排放，有利于“碳达峰、碳中和”，C正确；推广使用新能源汽车，可减少二氧化碳的排放，有利于“碳达峰、碳中和”，D正确。6.氢气是一种清洁燃料,燃烧时发生反应:2H2+O22H2O。下列关于该反应的说法不正确的是 (　　)A.属于化合反应B.属于吸热反应C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.能量变化与化学键的断裂和形成有关【解析】选B。由两种物质生成一种物质,属于化合反应,故A正确;燃烧属于放热反应,故B错误;属于放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,故C正确;能量变化与化学键的断裂和形成有关,断键要吸热,形成化学键要放热,故D正确。7.下列反应既属于吸热反应又属于离子反应的是 (　　)A.H2O2在MnO2作用下分解B.盐酸和碳酸氢钠溶液反应C.锌放入稀硫酸中D.制备水煤气的反应【解析】选B。H2O2在MnO2作用下分解生成水和氧气的反应,不属于离子反应,故A不符合题意;盐酸和碳酸氢钠溶液反应属于吸热反应,又属于离子反应,故B符合题意;锌放入稀硫酸中的反应属于放热反应,故C不符合题意;制备水煤气的反应是用碳和水蒸气反应,生成一氧化碳和氢气,属于吸热反应,但不属于离子反应,故D不符合题意。8.如图表示化学反应过程中的能量变化,据图判断下列说法中合理的是 (　　)A.CaO、浓硫酸分别加入水中时的能量变化符合图1B.500 mL 2.0 mol·L-1 H2SO4溶液和500 mL 2.0 mol·L-1 Ba(OH)2溶液的反应符合图2C.发生图1能量变化的任何反应,一定不需要加热即可发生D.500 mL 2.0 mol·L-1盐酸和500 mL 2.0 mol·L-1NaOH溶液的反应符合图1【解析】选D。浓硫酸稀释时没有发生化学反应,只是放热过程,A错误;H2SO4和Ba(OH)2的反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,B错误;图1表示放热反应,有些放热反应需要加热,如铝热反应属于放热反应,但需要高温条件才能发生,C错误;酸碱中和反应为放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,符合图1的能量变化曲线,D正确。9.2022年,全国两会提案议案中,绿色低碳话题热度不减。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.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量【解析】选D。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;2 mol H2可以在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol H2O,并放出大量的热,D正确。10.氢气和氧气发生反应的过程用如下模型表示,“-”表示化学键),下列说法正确的是 (　　)A.过程Ⅰ是放热过程B.过程Ⅲ一定是吸热过程C.a的总能量大于d的总能量D.该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行【解析】选C。过程Ⅰ分子中的化学键断裂形成原子,属于吸热过程,故A错误;过程Ⅲ为新化学键形成的过程,是放热过程,故B错误;氢气燃烧放热,则a的总能量大于d的总能量,故C正确;该反应可通过燃料电池,实现化学能到电能的转化,不一定以热能的形式进行,故D错误。　11.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,如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。则下列说法正确的是(　　)A.通常情况下,NO比N2稳定B.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO(g)C.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ【解析】选C。断裂1 mol N2中的N≡N键需要吸收946 kJ的能量,而断裂1 mol NO中化学键需要吸收632 kJ的能量,断键吸收的能量越低,说明物质的稳定性越差,因此通常情况下,NO不如N2稳定,A错误;通常情况下N2(g)和O2(g)混合不反应,B错误;断裂1 mol N2(g)和1 mol O2(g)中的化学键需要吸收的能量为946 kJ+498 kJ=1 444 kJ,反应产生2 mol NO(g)释放的能量为2×632 kJ=1 264 kJ,1 444 kJ-1 264 kJ=180 kJ,吸收的能量大于放出的能量,说明该反应为吸热反应,即1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量,C正确;根据选项C分析可知,1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应吸收的能量为180 kJ,D错误。12．已知反应NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　)A．图中a→b的过程为放热过程B．1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的键能总和大于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的键能总和C．该反应为氧化还原反应D．1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量答案：C解析：a状态的能量低于b状态，则图中a→b的过程为吸热过程，A错误；反应物总能量高于生成物总能量，反应为放热反应，即断键吸收的能量低于成键放出的能量，则1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的键能总和小于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的键能总和，B错误；反应中C和N元素化合价发生变化，则该反应为氧化还原反应，C正确；由题图可知，反应物总能量高于生成物总能量，则1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量，D错误。二、非选择题13．在一个小烧杯里加入约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba（OH）2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10 g氯化铵晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题：（1）写出该反应的化学方程式：__________________。（2）实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是_____________。（3）如果没有看到“结冰”现象，我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热？（答出两种方案）①第一种方案是______________________；②第二种方案是___________________________。（4）“结冰”现象说明该反应断开旧化学键　　　　（填“吸收”或“放出”）的能量　　　　（填“>”或“<”）形成新化学键　　　　（填“吸收”或“放出”）的能量。【解析】（1）氯化铵和氢氧化钡晶体反应生成氯化钡、氨气和水。（2）Ba（OH）2·8H2O和氯化铵晶体之间的反应是固体之间的反应，搅拌可使混合物充分接触并发生反应。（3）氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应是吸热反应，可以根据用手触摸烧杯外壁，烧杯外壁变凉，或用温度计测混合物的温度，温度计示数下降等现象来证明。（4）“结冰”现象说明该反应是一个吸热反应，则反应物的总能量小于生成物的总能量，旧键断裂吸收的总能量大于新键形成释放的总能量。答案：（1）Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋10H2O＋2NH3↑（2）使反应物充分混合，迅速发生反应（3）①在烧杯内的反应物中插入温度计，反应后温度计示数下降，说明该反应是吸热反应　②用皮肤感受，感觉烧杯外壁很凉，说明该反应为吸热反应（4）吸收　>　放出14．（1）如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，说明这个反应是　　　　（填“吸热”或“放热”）反应，NO2和CO的总能量　　　　（填“大于”“小于”或“等于”）CO2和NO的总能量。（2）已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石，吸收1.9 kJ的热量。①该反应　　　　（填“是”或“不是”）吸热反应。②石墨和金刚石相比，　　　　能量高，　　　　更稳定。③推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧，　　　　放出的热量多。【解析】（1）根据题中图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热。（2）1 mol石墨转化为金刚石，该反应吸收1.9 kJ的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定，石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。答案：（1）放热　大于　（2）①是　②金刚石　石墨　③金刚石15.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(反应均在通风橱中进行):(1)上述三个装置中,仅凭眼睛观察不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是__________(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__________________。 ③若观察到烧杯中的玻璃管内形成一段水柱,则M可能是____________。 （4）至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应（4KO2＋2H2O===4KOH＋3O2↑）是放热反应还是吸热反应。方法①：选择　　　　（填装置序号）进行实验；方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在坩埚里，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是　　　　　（填“吸热”或“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只是一个使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,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端液面降低,右端液面升高。(3)①若M为钠,钠与水反应生成NaOH和H2,该反应是放热反应,放出的热量使大试管中温度升高,气压增大,所以右边烧杯中有气泡产生;冷却后大试管中温度降低,气压减小,右边烧杯中的玻璃管内会形成一段水柱。②若观察到烧杯里产生气泡,说明M溶于水放出热量。有热量放出的过程不一定属于放热反应,如NaOH固体溶于水会放出热量,但是不属于放热反应。③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,说明M溶于水后导致大试管中温度降低,压强减小,证明M溶于水吸收热量,溶于水能够吸收热量的物质有NH4NO3等。（4）方法①：选择上述装置Ⅰ（或Ⅱ）进行实验，Ⅰ装置右边U形管中左端液面降低，右端液面升高（或装置Ⅱ烧杯内玻璃管口有气泡冒出），证明该反应为放热反应。方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在坩埚里，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应放出大量的热，使脱脂棉燃烧，证明该反应是放热反应。答案:(1)Ⅲ(2)左端液面降低,右端液面升高　放热(3)①有气泡产生,反应完毕后,冷却至室温,烧杯中的玻璃管内形成一段水柱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③硝酸铵(或其他合理答案)(4)Ⅰ(或Ⅱ)　放热16．(1)在25 ℃、101 kPa的条件下：①由H＋H―→H2，当生成1 mol H2时，要________(填“吸收”或“放出”)436 kJ的能量；由Cl2―→Cl＋Cl，当断裂1 mol Cl2中的共价键时，要________(填“吸收”或“放出”)243 kJ的能量。②对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，测得生成2 mol HCl(g)时，反应过程中放出183 kJ的热量，则断开1 mol H—Cl键所需的能量是________kJ。③有两个反应：a.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)，b.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)。这两个反应的能量转化方式主要是________能转化为________能，相同物质的量的H2(g)、Cl2(g)反应生成相同质量的HCl(g)时，放出的能量________(填“相等”或“不相等”)。(2)利用反应4HCl＋O22Cl2＋2H2O，可实现氯的循环利用，已知：该反应中，2 mol HCl被氧化时，放出57.8 kJ的热量。①4 mol HCl被氧化时，放出________kJ的热量。②断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差________kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键________(填“强”或“弱”)。(3)根据图示的能量转化关系判断，生成16 g CH3OH(l)________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。答案：(1)①放出　吸收　②431　③化学　热　相等(2)①115.6　②31.9　强　(3)放出　45.5解析：(1)①断裂化学键需要吸收能量，形成化学键需要释放能量。②断裂1 mol H—H键与1 mol Cl—Cl键吸收的能量之和，即436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。设断开1 mol H—Cl所吸收的总能量为E(H—Cl)，则生成2 mol H—Cl所释放的总能量为2×E(H—Cl)，则有2×E(H—Cl)－(436 kJ＋243 kJ)＝183 kJ，所以E(H—Cl)＝431 kJ。③两个反应的能量转化形式主要是化学能转化为热能，一个具体反应释放能量的多少与反应条件无关，而与断开旧化学键和形成新化学键的能量变化有关，所以生成等量的产物所释放的能量相等。(2)①4 mol HCl被氧化时放出的热量为2×57.8 kJ＝115.6 kJ。②根据化学方程式和已知数据可得：243 kJ×2＋4×E(H—O)－498 kJ－4×E(H—Cl)＝115.6 kJ，E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9 kJ，化学键断开所需能量越大，键的强度越大，则H2O中的H—O键比HCl中H—Cl键强。(3)根据图示变化可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应属于释放能量的反应，生成1 mol CH3OH(l)放出的能量为510 kJ－419 kJ＝91 kJ，16 g CH3OH的物质的量为0.5 mol，故生成16 g CH3OH(l)放出的能量为45.5 kJ。