重难点05 化学反应中热量的变化情况判断-2019-2020学年高一化学重难点探究（人教版2019必修第二册） 试卷

2019-2020学年高一化学重难点探究（人教版2019必修第二册）重难点05  化学反应中热量的变化情况判断方法探究一、化学反应中能量变化的原因在化学反应中，从反应物分子转变为生成物分子，各原子内部并没有多少变化，但原子间的结合方式发生了改变。在这个过程中，反应物分子中的化学键部分或全部遭到破坏，生成物分子中的新化学键形成。物质在化学反应中发生能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成。利用化学键的能量变化计算化学反应中的能量变化如下：既可以利用所有化学键的键能计算具体反应中的能量变化，又可以根据化学反应中的能量变化计算某一个具体的化学键的键能。计算公式：化学反应中的能量变化值=反应物的总键能−生成物的总键能。计算出的数值如果为正值，意味着是吸热反应；计算出的数值如果是负值，意味着是放热反应。归纳总结化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的根本原因。(1)化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。(2)化学键的断裂吸收能量，化学键的形成要放出能量，吸收能量和放出能量的数值不相等就造成了化学反应过程中的能量变化。(3)一个化学反应是吸热还是放热，在宏观上取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，在微观上取决于旧化学键断裂所吸收的总能量和新化学键形成所放出的总能量的相对大小。二、吸热反应和放热反应的判断1.吸热反应和放热反应的比较2.常见的吸热反应与放热反应3.吸热反应和放热反应的判断方法E1>E2  反应吸收能量(吸热反应)E1<E2  反应放出能量(放热反应)(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。(2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——用于计算。若断裂反应物中的化学键所吸收的总能量小于形成生成物中化学键所放出的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。(4)根据反应条件判断。凡是持续加热才能进行的反应一般是吸热反应。三、利用图像进行反应能量变化的计算例如化学反应A2+B22AB的能量变化如图所示：分析图中信息，可进行如下计算：断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键吸收x kJ能量；断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量；1 mol A2和1 mol B2反应生成2 mol AB放出的能量为y−x kJ。典例剖析例1  （2020·河北省唐山一中高一月考）下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是A．反应开始后，针筒活塞 向右移动B．反应物总能量大于生 成物总能量C．反应开始后，甲处液面 低于乙处液面D．  温度计的水银柱不断 上升【答案】A【解析】A. 稀硫酸和Zn反应生成H2，容器内气体压强增大，使针筒活塞向右移动，所以，活塞向右移动不能说明该反应放热，A选项符合题意；B. 反应物总能量大于生成物总能量，则反应放热，B选项不符合题意；C. 反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明气体受热膨胀，证明反应放热，C选项不符合题意；D. 温度计的水银柱不断上升，说明温度升高，证明反应放热，D选项不符合题意；答案选A。例2  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。下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法正确的是 A．1 mol N2(g)和NA个O2(g)反应放出的能量为180 kJB．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量C．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO(g)D．吸热反应一定需要加热才能发生【答案】B【解析】A．焓变=反应物断裂化学键吸收的能量−生成物形成化学键放出的能量，N2+O22NO，能量变化为946 kJ/mol+498 kJ/mol−2×632 kJ/mol=180 kJ/mol，故该反应是吸热反应，故A错误；B．依据A计算可知反应是吸热反应，故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，故B正确；C．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合不能直接生成NO，在放电或高温条件才能反应，故C错误；D．吸热反应不一定需要加热，如氢氧化钡晶体与氯化铵固体的反应，在常温下就能进行，但该反应为吸热反应，故D错误；故选B。精选习题1．（2020·河南省登封市实验高级中学高一期中）下列物质间的反应，其能量变化符合如图的是（  ）A．碳酸钙的分解                         B．灼热的炭与二氧化碳反应C．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合    D．铝热反应【答案】D【解析】从图上分析，反应物能量高于生成物，正反应是放热反应。 A. 碳酸钙的分解是吸热反应，A项错误；B. 灼热的炭与二氧化碳反应是吸热反应，B项错误；C. Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合是吸热反应，C项错误；D. 铝热反应是放热反应，D项正确；答案选D。2．某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是A．三种化合物中C最稳定B．两步反应均为吸热反应C．A与C的能量差为E4D．AB反应，反应条件一定要加热【答案】A【解析】A、根据能量越低越稳定的原则，三种化合物中C的能量最低，所以C最稳定，故A正确；B、由图象可知，第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，故B错误；C、A与C的能量差为ΔH，则C错误；D、AB的反应是吸热反应，与反应发生的条件无关，即吸热反应不一定要加热，故D错误。本题正确答案为A。3．（2020·山丹县第一中学高一期中）对于放热反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，下列叙述正确的是（   ）A．反应过程中的能量关系可用上图表示B．1 mol Zn的能量大于1 mol H2的能量C．若将其设计为原电池，则其能量转化形式为电能转化为化学能D．若将其设计为原电池，当有32.5gZn溶解时，正极放出的气体一定为11.2L.【答案】A【解析】A、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑反应放热，生成物的总能量低于反应物的总能量，故A正确；B、放热反应是生成物的总能量低于反应物的总能量，所以1 mol Zn与1mol H2SO4的总能量大于1 mol H2与1mol ZnSO4的总能量，故B错误；C、 若将其设计为原电池，则其能量转化形式为化学能转化为电能，故C错误；D、 若将其设计为原电池，当有32.5gZn溶解时，转移1mol电子，正极放出0.5mol氢气，标准状况下的体积约为11.2L，故D错误。4．（2020·高台县第一中学高一期中）下列实验现象或图象信息不能充分说明对应的化学反应放热的是（    ）选项ABCD反应装置或图象实验现象或图象信息反应开始后，针筒活塞向右移动反应物总能量大于生成物总能量反应开始后，甲处液面低于乙处液面温度计的水银柱不断上升【答案】A【解析】A．稀硫酸与锌反应产生气体，可导致瓶内压强增大，活塞右移不能判定反应放热，A符合题意；B．由图示可知，反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应，B不合题意；C．甲处液面低于乙处，说明反应放热导致空气受热膨胀，C不合题意；D．温度计温度上升，说明反应放热，D不合题意；故选A。5．（2020·天津市第二南开中学高一月考）已知断裂 1 mol 共价键所需要吸收的能量分别为 H-H 键：436 kJ；I-I 键：153 kJ；H-I 键：299 kJ。下列对反应 H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)的判断中，错误的是(    )A．该反应是放出能量的反应 B．该反应是吸收能量的反应C．该反应是氧化还原反应 D．I2 与 H2 具有的总能量大于生成的 HI 具有的总能量【答案】B【解析】A．依题意，断裂1mol H—H键和1mol I—I键吸收的能量为436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2mol H—I键放出的能量为299 kJ×2＝598 kJ，因为598 kJ>587 kJ，所以，该反应的正反应是放出能量的反应，A正确，B错误；B．根据A的分析，该反应为放出能量的反应，B错误；C．该反应为：H2+I22HI，反应前后化合价发生改变，是氧化还原反应，C正确；D．该反应为放热反应，I2 与 H2 具有的总能量大于生成的 HI具有的总能量，D正确；故答案为：B。【点睛】反应物总能量大于生成物总能量或反应物总键能小于生成物总键能为放热反应；反应物总能量小于生成物总能量或反应物总键能大于生成物总键能为吸热反应。6．（2020·四川省泸县五中高一期中）NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图;研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如下图，下列说法正确的是(    )A．脱硝的总反应为：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)B．NH3催化还原NO为吸热反应C．过程1中NH3断裂非极性键D．过程中NO为氧化剂，Fe2+为还原剂【答案】A【解析】A.根据题干信息及图示知脱硝的产物为氮气和水，则总反应为：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)，故A正确；B. 如图所示，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以NH3催化还原NO为放热反应，故B错误；C. 氨气中的N-H键为极性键，所以过程1中NH3断裂的是极性键，故C错误；D. 从图示信息可知，反应过程中NO和O2作氧化剂，NH3是还原剂，Fe3+作催化剂，Fe2+只是中间产物，故D错误，故选A。7．（2020·黑龙江省大庆实验中学高一月考）生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其储存能量的能力是CO2的12000～20000倍，在大气中的寿命可长达740年之久，已知键能是指断开1mol化学键变为气态原子时所需要的能量，或形成1mol化学键时所释放的能量。以下是几种化学键的键能：化学键N≡NF—FN—F键能/kJ∙mol-1941.7154.8283.0下列说法中正确的是（    ）A．过程N2(g)→2N(g)放出能量B．过程N(g)+3F(g)→NF3(g)放出能量C．反应N2(g)+3F2(g)=2NF3(g)是吸热反应D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成，仍可能发生化学反应【答案】B【解析】【分析】发生化学反应的过程中，先是反应物的化学键断裂要吸收能量，后放出能量生成生成物的化学键，即旧的化学键断裂要吸收能量，新的化学键形成要释放能量，化学反应过程中的能量变化可以通过旧的化学键断裂和新的化学键形成过程中的能量变化来计算。【详解】A.过程N2(g)→2N(g)为氮气分子断裂化学键，所以要吸收能量，故A错误；B.过程N(g)+3F(g)→NF3(g)为氮原子和氟原子要形成N—F键，所以要放出能量，故B正确；C.反应N2(g)+3F2(g)=2NF3(g)过程中氮气分子、氟气分子化学键断裂要吸收能量，即要吸收热量（941.7+154.8×3）kJ∙mol-1=1406.1 kJ∙mol-1，三氟化氮分子化学键形成要释放能量即要释放热量（283.0×3×2）kJ∙mol-1=1698 kJ∙mol-1，吸收的能量小于放出的能量，所以该反应为放热反应，故C错误；D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成，即只可能有状态变化，不可能发生化学反应，故D错误；综上所述，答案为B。8．（2020·江苏省宿豫中学高一月考）已知H2(g)+O2(g)=H2O(g)，如图是1molH2燃烧的反应过程中能量变化示意图。请回答下列问题：（1）该反应是______(填“吸热”或“放热”)反应。（2）氢气在氧气中燃烧，破坏1molH—H键吸收Q1kJ的能量，破坏1molO=O键吸收Q2kJ的能量，形成1molH—O键释放Q3kJ的能量，则下列关系式正确的是_______。A．2Q1+Q2>4Q3          B．2Q1+Q2<4Q3C．Q1+Q2<Q3            D．2Q1+Q2=4Q3（3）已知1gH2(g)完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且O2(g)中1molO=O键完全断裂时吸收热量496kJ，H2O(g)中1molH—O键形成时放出热量463kJ，则H2(g)中1molH—H键断裂时吸收热量为_______kJ。【答案】（1）放热    （2）B    （3）436    【解析】（1）反应物中的能量大于生成物中的能量，因此这是一个放热反应；（2）氢气在氧气中燃烧的反应为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)，反应释放能量。在该反应中破坏2molH—H键、1molO=O键，形成4molH—O键，所以2Q1＋Q2<4Q3；（3）因为1gH2(g)完全燃烧生成H2O(g)时放出热量121kJ，所以1molH2(g)与molO2(g)完全燃烧生成1molH2O(g)时放出热量242kJ。反应过程中断裂1molH—H键和molO=O键需要吸收的能量为×496kJ＋EH—H，形成2molO—H键释放的能量为2×463kJ＝926kJ，所以926kJ－(×496kJ＋EH—H)＝242kJ，解得EH—H＝436kJ。链接高考（2020·上海）H2（g）和I2（g）、H2（g）和I2（s)以及HI（g）的能量高低如图所示，下列判断错误的是（     ）A．1molH2（g）和1molI2（g）的能量总和高于2molHI（g）的能量B．I2（g）→I2（s）+QkJ（Q>0）C．H2（g）+I2（g）→2HI（g）+9.3kJD．H2（g）+I2（s）→2HI（g）+53.0kJ【答案】D【解析】A．由能量高低图分析可知，2molHI（g）→1molH2（g）和1molI2（g）需要吸收9.3kJ的能量，故1molH2（g）和1molI2（g）的能量总和高于2molHI（g）的能量，A选项正确；B．由能量高低图可知，I2（g）→I2（s）放出能量，即I2（g）→I2（s）+QkJ（Q>0），B选项正确；C．根据能量高低图分析可知，H2（g）+I2（g）→2HI（g）放出9.3kJ的能量，故H2（g）+I2（g）→2HI（g）+9.3kJ，C选项正确；D．根据能量高低图分析可知，H2（g）+I2（s）→2HI（g）吸收53.0kJ的能量，故H2（g）+I2（s）→2HI（g）-57.3kJ，D选项错误；答案选D。