人教版 (新课标)选修4 化学反应原理 1.1 化学反应与能量的变化（第1课时 焓变 反应热） 课后练习

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第1章 化学反应与能量1.1.1 焓变 反应热一、选择题（共10小题，每小题只有一个正确答案）1．化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是A．每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量B．反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ能量【答案】B【解析】根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，每生成2 mol AB(g)吸收(a－b) kJ热量，A、C错误；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知，该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1，B正确；化学键断裂吸收能量，D错误。答案选B。2．研究物质变化时，人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化。据此判断以下叙述中不正确的是A．金属钠与氯气反应生成氯化钠后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低B．物质燃烧可看作是储存在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来C．氮气分子内部存在着很强的化学键，故通常情况下氮气的化学性质很活泼D．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应【答案】C【解析】钠原子最外层只有1个电子,氯原子最外层有7个电子,两者通过得失电子能生成具有8电子稳定结构的Na+和Cl-,其结构的稳定性增强，体系的能量降低，A正确；物质燃烧把化学能转化成热能，即物质的燃烧过程可看成储存在物质内部的部分化学能转化为热能释放出来的过程，B正确；氮分子内部存在很强的共价键，很难被破坏，所以化学性质很稳定，C错误；需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，例如碳燃烧等，D正确。答案选C。3．下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是A． B．C． D．【答案】A【解析】根据反应物的总能量＞生成物的总能量，反应为放热反应；反应物的总能量＜生成物的总能量，反应为吸热反应来解答。 表示该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应为吸热反应，A符合题意；表示该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，B不符合题意；表示该反应中反应物的总能量等于生成物的总能量，该既不为吸热也不放热，该反应不可能发生，C不符合题意；该反应中的过渡态的能量低于反应物的能量，这是不可能的，D不符合题意。答案选A。4．下列实验现象或图象信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是【答案】C【解析】盐酸和氢氧化钠发生中和反应，为放热反应，可观察到温度计的水银柱不断上升，A错误；从能量守恒的角度分析，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，B错误；硫酸和锌反应生成氢气，导致反应开始后，针筒活塞向右移动，不能说明反应放热，C正确；反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明装置内压强增大，反应为放热反应，温度升高，压强增大，D错误。答案选C。5．H2 与N2 在催化剂表面生成 NH3，反应历程及能量变化示意如下。下列说法不正确的是A．①→②吸收能量B．②→③形成了N-H 键C．该催化剂可提高NH3 的平衡产率D．该反应为放热反应【答案】C【解析】从图中可知，状态①的总能量比状态②的低，故①→②过程中需要吸收能量，Ａ正确；从图中可知：①→②是N2、H2分别分解成N原子和H原子，则②→③是N原子和H原子结合成NH3分子的过程，故②→③形成了N-H 键，B正确；催化剂只能改变反应速率，并不能使化学平衡发生移动，故不能提高NH3的平衡产率，C错误；比较状态①和状态③可知，状态①的总能量比状态③的总能量高，故该反应为放热反应，D正确。答案选C。6．工业上由CO2和H2合成气态甲醇的化学方程式为CO2＋3H2===CH3OH＋H2O，已知该反应是放热反应。下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图，其中正确的是A． B．C． D．【答案】A【解析】放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，同一物质，气态变成液态放出热量，所以气态产物能量高于液态产物能量，综上所述，A图像符合。答案选A。7．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．生成1molH2O时放出热量245kJB．H2O分解为H2与O2时放出热量C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为甲>乙>丙D．氢气和氧气的总能量小于水的能量【答案】A【解析】上图表示了1mol氢气和0.5mol氧气反应生成1mol水的过程中的能量变化，断键吸收能量，成键释放能量，△H=反应物键能和-生成物键能和436kJ/mol+249kJ/mol-930kJ/mol=-245kJ/mol，所以生成1molH2O时放出热量245kJ，A正确；△H=反应物键能和-生成物键能和＝436kJ/mol＋249kJ/mol－930kJ/mol＝－245kJ/mol＜0，所以氢气与氧气生成水的反应放热，所以水分解吸热，B错误；断键吸收能量，成键释放能量，甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙，C错误；氢气与氧气生成水的反应放热，反应物总能量高于生成物，氢气和氧气的总能量大于水的，D错误。答案选A。8．CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是A．该反应为吸热反应B．CO(g)和H2O(g)具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有的总能量C．该反应不需要加热就能进行D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ热量【答案】B【解析】由能量变化可知，生成物的总能量比反应物的总能量低，该反应为放热反应，但并不是不需要加热；当1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)时，要吸收41 kJ热量。答案选B。9．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，如下图为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NOC．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量D．1molN2(g)和1molO2(g)反应放出的能量为180kJ【答案】C【解析】断裂1molN2在的N≡N需要吸收946kJ的能量，而断裂1molNO中化学键需要吸收632kJ的能量，断键吸收的能量越低，说明物质的稳定性就越差，因此通常情况下，NO不如N2稳定，A错误；常温下N2(g)和 O2(g)混合不反应，B错误；断裂1molN2(g)和1molO2(g)需要吸收的能量为946kJ+498kJ=1444kJ，反应产生2molNO释放的能量为2×632kJ=1264kJ，1444kJ-1264kJ=180kJ，吸收能量大于反应放出能量，说明该反应为吸热反应，即1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量，C正确；根据选项C分析可知：1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJ，D错误。答案选C。10．肼(H2N—NH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N键为942、O＝O键为500、N—N键为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是A．194 B．391 C．516 D．658【答案】B【解析】根据图中内容，可以看出N2H4(g)+O2(g)=2N(g)+4H(g)+2O(g)，△H3=2752 kJ/mol－534 kJ/mol=2218 kJ/mol，化学反应的焓变等于产物的能量与反应物能量的差值，旧键断裂吸收能量，新键生成释放能量，设断裂1 mol N―H键所需的能量为X，旧键断裂吸收的能量：154+4X+500=2218，解得X=391。答案选B。二、非选择题（共3小题）11．某实验小组同学进行如下实验，以探究化学反应中的能量变化。（1）实验表明：②中的温度降低，由此判断氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应是____________（填“吸热”或“放热”）反应。（2）实验①中，该小组同学在烧杯中加入5 mL 1.0 mol/L盐酸，再放入用砂纸打磨过的铝条，观察产生H2的速率，如图A所示，该反应是________（填“吸热”或“放热”）反应，其能量变化可用下图中的___________（填“B”或“C”）表示。A中0—t1段化学反应速率变化的原因是__________________。【答案】 吸热 放热 B 反应放热 温度升高 速率加快【解析】(1)温度升高，则反应放热；温度降低则反应吸热；(2)浓度越小，反应速率越小，温度越高，速率越大；放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，吸热反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量；根据金属与酸的反应为放热反应分析。(1) ②中的温度降低，由此判断氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应是吸热反应，因此，本题正确答案是：吸热； (2)在烧杯中加入5 mL 1.0 mol/L盐酸，再放入用砂纸打磨过的铝条,观察产生H2的速率，开始时盐酸的浓度减小，速率应减小，但实际上增大，说明温度对速率的影响大于浓度对速率的影响，则该反应放热；放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量；金属与酸的反应为放热反应，温度影响反应的速率，温度越高，反应的速率越快。12．反应Fe + H2SO4 ＝FeSO4 + H2↑的能量变化如图所示，请回答下列问题：（1）该反应为______反应（填“吸热”或“放热”）。（2）若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是____（填字母，双选）A．改铁片为铁粉B．改稀H2SO4为98%的浓H2SO4C．升高温度D．将2.4 mol·L―1的稀硫酸改为4.8 mol·L-1稀盐酸（3）若将上述反应设计成原电池，则铜极上发生的电极反应为____，外电路中电子由___极（填“正”或“负”，下同）向____极移动。【答案】放热 AC 2H++2e-=H2↑ 负 正 【解析】（1）从图象可知，反应物总能量高于生成物总能量，所以该反应为放热反应；（2）改铁片为铁粉，增大了接触面积，反应速率增大，A正确； 常温下铁在浓硫酸中钝化不能继续发生反应，B错误；升高温度，反应速率增大，C正确；将2.4 mol·L―1的稀硫酸改为4.8 mol·L-1稀盐酸，氢离子浓度不变，反应速率几乎不变，D错误；答案为AC；（3）铜、铁、稀硫酸构成的原电池中，铁易失电子发生氧化反应而作负极，负极上电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑，电子由负极流向正极移动。13．如图是一个简易测量物质反应是吸热反应还是放热反应的实验装置，利用此装置可以很方便地测得某反应是放热反应还是吸热反应。将镁片加入小试管内，然后注入足量的盐酸，请根据要求完成下列问题：(1)有关反应的离子方程式是_________________________________________，试管中看到的现象是________________________________________。(2)U形管中液面A________(填“上升”或“下降”)，原因是__________________；说明此反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。(3)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。【答案】(1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑　镁片溶解，有气泡产生　(2)下降　反应放出的热量使锥形瓶内气压增大　放热　(3)小于【解析】镁片与盐酸的反应是放热反应，是由于反应物的总能量高于生成物的总能量，放出的热量使锥形瓶内气压增大，导致U形管左端液面下降，右端液面上升。ABCD反应装置图或图象实验现象或图象信息温度计的水银柱上升反应物总能量大于生成物总能量反应开始后，针筒活塞向右移动反应开始后，甲处液面低于乙处液面