中化学第2章化学键化学反应规律第2节第1课时化学反应中能量变化的本质及转化形式课后练习含解析鲁科版必修第二册

中化学第2章化学键化学反应规律第2节第1课时化学反应中能量变化的本质及转化形式课后练习含解析鲁科版必修第二册

第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式 ‎1.下列说法正确的是(　　)‎ A.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应 B.C(石墨,s)C(金刚石,s),反应中既没有电子的得失也没有能量的变化 C.干冰升华时,二氧化碳分子中的共价键不断裂 D.伴有能量变化的过程,都是化学变化 答案C 解析经加热而发生的化学反应不一定是吸热反应,反应是否吸热与反应条件无关,A项错误;C(石墨,s)C(金刚石,s)反应中没有电子的得失,但是有能量的变化,既不放热也不吸热的化学反应是不存在的,B项错误;干冰升华时只发生了物理变化,改变的是分子间的距离,二氧化碳分子中的共价键不发生断裂,C项正确;伴有能量变化的过程,不一定都是化学变化,如水蒸气变为液态水要放出热量,D项错误。‎ ‎2.下列图示变化为吸热反应的是(　　)‎ 答案A 解析反应物总能量低于生成物总能量的反应是吸热反应,A正确;反应物总能量高于生成物总能量属于放热反应,B错误;浓硫酸溶于水放热,C错误;锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,属于放热反应,D错误。‎ ‎3.下列说法正确的是(　　)‎ A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B.NaOH溶于水是放热反应 C.反应物和生成物所具有的总能量决定了放热还是吸热 D.断开化学键放热,形成化学键吸热 答案C 解析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,A错误;NaOH溶于水是物理变化,不是放热反应,B错误;反应物和生成物所具有的总能量决定了反应放热还是吸热,如果反应物总能量高于生成物总能量则是放热反应,反之是吸热反应,C正确;断开化学键吸热,形成化学键放热,D错误。‎ ‎4.已知Zn与稀硫酸发生反应:Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,则下列关于该反应的叙述不正确的是(　　)‎ A.该反应中旧键断裂需要吸收能量,新键形成需放出能量,所以总能量不变 B.发生化学反应的同时一定发生能量变化 C.该反应为放热反应 - 7 -‎ D.反应物的总能量高于生成物的总能量 答案A 解析断裂化学键吸收能量,生成化学键会释放能量,化学反应过程中一定伴随着能量的变化,故A错误;一个化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程,旧的化学键断裂需要吸收能量,新化学键的形成放出能量,故发生化学反应时一定伴随能量变化,B正确;从题给反应分析,该反应为放热反应,故C正确;该反应为放热反应,所以反应物的总能量高于生成物的总能量,故D正确。‎ ‎5.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 答案B 解析醋酸逐渐凝固说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低,即NH4HCO3与HCl的反应为吸热反应,A项错误;因反应为吸热反应,即吸收的热量转化为产物内部的能量,B项正确;因反应为吸热反应,则反应后生成物的总能量高于反应物的总能量,C项错误;反应物中化学键断裂吸收的能量多,D项错误。‎ ‎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”)。 ‎ 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的能量和大于1 mol Ca(OH)2的能量。‎ - 7 -‎ ‎(4)氯化钠和水混合后,能量的变化很不明显,试管内气体压强几乎不变,不会出现明显现象。‎ 提升能力·跨越等级 ‎1.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中不正确的是(　　)‎ 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 答案B 解析C在O2充足时生成二氧化碳,发生的反应主要是放热反应,A项正确;氧气过多时会带走部分热量,B项错误;CO2+C2CO这一反应属于吸热反应,C项正确;煤燃烧时,反应物总能量高于生成物总能量,所以放出热量,D项正确。‎ ‎2.(双选)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 答案AC 解析由图可知,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。‎ ‎3.最新报道:科学家首次用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:‎ - 7 -‎ 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 答案C 解析本题通过图像考查CO与O反应的机理。由于反应物的能量高于生成物的能量,则该反应为放热反应,A错误;由图示可看出,在反应过程中,CO中的化学键没有断裂,B错误;在CO2分子中,只含有CO极性键,C正确;由图示可知,该过程为CO与O的反应而不是CO与O2的反应,D错误。‎ ‎4.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 答案D 解析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。‎ ‎5.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(　　)‎ 共价键 H—H F—F H—F H—Cl H—I E/(kJ·mol-1)‎ ‎436‎ ‎157‎ ‎568‎ ‎432‎ ‎298‎ 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 - 7 -‎ D.1 mol H2(g)分解成2 mol H(g)需吸收436 kJ的能量 答案B 解析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。‎ ‎6.甲烷和氢气都是清洁能源。回答下列问题:‎ ‎(1)写出甲烷的电子式:　　　　　　　,1 mol CH4含　　　mol C—H键,1 mol CH4断键形成1 mol C和4 mol H需要　　　　　　(填“放出”或“吸收”)1 660 kJ的能量,则1 mol C—H键的键能为　　　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)氢气在氧气中燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示,M表示　　　　　(填“反应物”或“生成物”)的总能量,该反应中氢气和氧气的总能量　　　(填“>”或“<”)水蒸气的总能量。 ‎ 答案(1)H‎ ‎‎·‎‎·‎C‎·‎‎·‎‎ ‎H‎··‎‎··‎HH　4　吸收　415　(2)反应物　>‎ 解析(1)甲烷中碳原子通过四对共用电子对与氢原子形成甲烷分子,其电子式为H‎ ‎‎·‎‎·‎C‎·‎‎·‎‎ ‎H‎··‎‎··‎HH。拆开化学键需要吸收能量,1 mol甲烷有4 mol C—H键,故1 mol C—H键的键能为1 660 kJ· mol-1÷4=415 kJ·mol-1。‎ ‎(2)氢气和氧气的燃烧反应是放热反应,故反应物的总能量大于生成物的总能量,M表示反应物。‎ ‎7.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‎1‎‎2‎ 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。‎ - 7 -‎ a.请将图中①②③的能量变化的数值,填在下边的横线上。‎ ‎①　　　　　　　kJ　②　　　　　　　kJ ‎ ‎③　　　　　kJ ‎ b.生成27 g水蒸气放出的热量为　　　　　　kJ。 ‎ 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　③482　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。③表示2 mol H2与1 mol O2完全反应生成2 mol H2O(g)释放的能量为1 852 kJ-1 370 kJ=482 kJ。b.生成27 g(物质的量为1.5 mol)水蒸气释放的热量为‎1.5mol‎2mol×482 kJ=361.5 kJ。‎ 贴近生活·拓展创新 ‎★请根据化学反应与热能的有关知识,填写下列空白。‎ ‎(1)在Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl晶体反应的实验中:反应物混合后需用玻璃棒迅速搅拌,其目的是　　　　　　　　　　　,该反应为　　　　　　　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 ‎ ‎(2)下列过程中不一定释放能量的是　　　　　　　(请填编号)。 ‎ A.形成化学键　B.燃料燃烧　C.化合反应　D.葡萄糖在体内的氧化反应　E.酸碱中和　F.炸药爆炸 ‎(3)等质量的下列物质分别完全燃烧,放出热量较多的是　　　　　　　　(填编号)。 ‎ A.固体硫　　　　　　　B.硫蒸气 ‎(4)已知通常条件下,酸、碱稀溶液中和生成1 mol水放出的热量为中和热。稀溶液中1 mol H2SO4和NaOH恰好反应时放出Q kJ热量,则其中和热为　　　　　　　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎(5)已知H2和O2反应放热,且断开1 mol H—H键、1 mol OO键、1 mol O—H键需吸收的能量分别为Q1 kJ、Q2 kJ、Q3 kJ,由此可以推知下列关系正确的是　　　　　　　　　　(填编号)。 ‎ A.Q1+Q2>Q3‎ B.Q1+Q2>2Q3‎ C.2Q1+Q2<4Q3‎ D.2Q1+Q2<2Q3‎ 答案(1)使反应物充分接触,促进反应快速进行　吸热 ‎(2)C　(3)B　(4)Q‎2‎　(5)C - 7 -‎ 解析(1)在Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl晶体反应的实验中,为使反应物充分接触,促进反应快速进行,需用玻璃棒迅速搅拌,该反应为吸热反应。‎ ‎(2)大多数的化合反应放热,但有的化合反应吸热,如二氧化碳和碳生成一氧化碳的反应吸热。‎ ‎(3)硫蒸气的能量大于固体硫,所以等质量的固体硫和硫蒸气分别完全燃烧,放出热量较多的是硫蒸气。‎ ‎(4)稀溶液中1 mol H2SO4和NaOH恰好反应时生成2 mol水,放出Q kJ热量,所以中和热为Q‎2‎ kJ·mol-1。‎ ‎(5)已知2 mol H2和O2反应生成2 mol H2O,反应断开2 mol H—H键吸收能量2Q1、断开1 mol OO键吸收能量Q2、形成4 mol O—H键放出能量4Q3,总反应为放热反应,则2Q1+Q2<4Q3。‎ - 7 -‎