高中化学人教版 (新课标)必修2第一节 化学能与热能练习

第二章　化学反应与能量

第一节　化学能与热能

基础过关练

题组一　化学反应中的能量变化

1.(2020北京海淀高一学业考试)下列关于化学反应与能量的说法中,不正确的是              (　　)

A.Al与盐酸的反应属于放热反应

B.化学反应总是伴随着能量的变化

C.当反应物的总能量高于生成物的总能量时,反应向环境放出能量

D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于放热反应

2.下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢过程中能量变化的示意图是 (　　)

3.(2020湖南常德高一月考)已知反应X+Y M+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的是              (　　)

A.X的能量一定高于M

B.Y的能量一定高于N

C.X和Y的总能量一定高于M和N的总能量

D.因该反应为放热反应,故不必加热就可发生反应

4.(2021陕西安康高一期末)对于化学反应中的能量变化,表述正确的是 (　　)

A.断开化学键的过程会放出能量

B.物质先发生化学反应,后发生能量的变化

C.由C(石墨,s)C(金刚石,s)为吸热反应可知,石墨比金刚石能量低

D.根据能量守恒定律,反应物的总能量一定等于生成物的总能量

题组二　根据键能计算能量变化

5.已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ,且氧气中1 mol OO键完全断裂时吸收热量496 kJ,水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ,则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收热量为              (　　)

A.920 kJ B.557 kJ C.188 kJ D.436 kJ

6.(2020宁夏大学附中高一期末)在1×105 Pa和298 K时,将1 mol气态AB分子分离成气态A原子和B原子所需要的能量称为键能。下面是一些共价键的键能(已知氨分子中有三个等价的氮氢共价键):

工业合成氨的化学方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。

(1)断开1 mol N2中的化学键需　　　　(填“吸收”或“放出”)　　　　kJ能量。 

(2)形成2 mol NH3中的化学键需　　　　(填“吸收”或“放出”)　　　　kJ能量。 

(3)在298 K时,取1 mol N2和3 mol H2放入一密闭容器中,在催化剂存在下进行反应,假设反应能进行完全,理论上放出或吸收的热量为Q1,则Q1为　　　　kJ。 

题组三　化学能与热能的相互转化

7.(2021四川雅安中学高一开学考试)下列反应既是氧化还原反应,又是放热反应的是              (　　)

A.铝片与稀硫酸的反应

B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

C.NaOH溶液滴定稀盐酸的反应

D.红热的焦炭与水蒸气生成CO与H2的反应

8.(2020甘肃兰州一中高一月考)反应A+BC(放热)分两步进行:①A+BX(吸热),②XC(放热)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是              (　　)

A. B.

C. D.

9.下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中错误的是(　　)

A.化石能源物质内部蕴含着大量的能量

B.绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能“贮存”起来

C.物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能,为人类所利用

D.吸热反应没有利用价值

能力提升练

1.(疑难1,)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.500 mL 2.0 mol·L-1 HCl溶液和500 mL 2.0 mol·L-1 NaOH溶液的反应符合图(a),且放出热量为ΔE1

B.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(b),且吸收热量为ΔE2

C.发生图(a)能量变化的任何反应,一定不需要加热即可发生

D.CaO溶于水、浓硫酸稀释时的能量变化均符合图(a)

2.(2020云南红河高一期末,疑难1、2,)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.2 mol A(g)与2 mol B(g)变成2 mol AB(g)吸收b kJ热量

B.1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的总能量低于2 mol AB(g)的总能量

C.该反应为放热反应

D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键,放出a kJ能量

3.(2021四川新津中学高二开学考试,疑难2,)已知1 mol X2(g)完全燃烧生成X2O(g)放出能量a kJ,且X2中1 mol X—X键断裂时吸收能量b kJ,氧气中1 mol OO键断裂时吸收能量c kJ,则X2O中1 mol X—O键形成时放出的能量为              (　　)

A. kJ B. kJ

C. kJ D. kJ

4.(疑难2,)已知白磷和P4O6的分子结构如下图所示,现提供以下化学键的键能:P—P键198 kJ/mol、P—O键360 kJ/mol、OO键498 kJ/mol。当消耗

1 mol P4时,反应P4(白磷)+3O2 P4O6中的能量变化为 (　　)

A.放出热量1 638 kJ 

B.吸收热量1 638 kJ

C.放出热量126 kJ 

D.吸收热量126 kJ

5.(2021北京海淀高一期末,)中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs),能利用太阳光高效分解水,原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.总反应为2H2O2H2↑+O2↑

B.通过该催化反应,实现了太阳能向化学能的转化

C.反应Ⅰ中涉及非极性键的断裂和极性键的形成

D.反应Ⅱ为2H2O22H2O+O2↑

6.(疑难1,)为了探究化学反应的热效应,某兴趣小组进行了如下实验:

(1)将物质X(与水反应不产生气体)分别装入盛有水的锥形瓶里,立即塞紧带玻璃弯管的塞子,发现玻璃弯管内红墨水的液面呈现如图所示状态。

①若如图一所示,该反应是　　　　(填“放热”或“吸热”)反应,X可以是　　　　(填两种物质的化学式)。 

②若如图二所示,该反应是　　　　(填“放热”或“吸热”)反应,以下选项中与其能量变化相同的是　　　　(填字母)。 

A.CO还原CuO的反应

B.CaCO3的分解反应

C.Al和Fe2O3的反应

(2)如图所示,把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中,试管中放入几小片铝,再滴入5 mL稀NaOH溶液。

试回答下列问题:

①实验中观察到的现象:铝片逐渐溶解,铝片上有大量气泡产生,　　　　　　　　　　　。 

②产生上述现象的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

第二章　化学反应与能量

第一节　化学能与热能

基础过关练

1.D　Al与盐酸反应放出热量,属于放热反应,A正确;化学反应中有化学键的断裂和形成,由于断裂旧化学键吸收能量,形成新化学键释放能量,故化学反应总是伴随着能量变化,B正确;反应物的总能量高于生成物的总能量时,反应向环境中释放出能量,C正确;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,D错误。

2.B　H2和Cl2反应生成HCl为放热反应,即反应物的总能量高于生成物的总能量,且断开H—H键和Cl—Cl键生成H和Cl时吸收能量,形成H—Cl键时又放出能量,综合上述分析,B项正确。

3.C　该反应为放热反应,反应物X和Y的总能量一定高于生成物M和N的总能量,C项正确;根据题中信息,无法比较X与M、Y与N的能量关系,A、B项均错误;虽然该反应是放热反应,但反应前后的能量变化与反应条件无直接关系,D项错误。

4.C　断开旧化学键吸收能量,形成新化学键释放能量,A错误;物质的化学变化与体系的能量变化是同时发生的,B错误;根据该反应吸热可知,总能量:石墨<金刚石,C正确;化学反应伴随着能量变化,反应物的总能量不等于生成物的总能量,D错误。

5.D　根据题中信息可知,4 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出484 kJ热量,该反应放出的热量=形成新化学键释放的能量-断开旧化学键吸收的能量,设断裂1 mol H—H键吸收的热量为x,根据2H2(g)+O2(g)2H2O(g)可知,4×463 kJ-(2x+496 kJ)= 484 kJ,解得x=436 kJ。

6.答案　(1)吸收　946　(2)放出　2 346　(3)92

解析　(1)由表格数据可知,1 mol N2中含1 mol键,即断开1 mol N2中的化学键吸收946 kJ能量。(2)生成2 mol NH3时,形成6 mol N—H键,放出能量为6× 391 kJ=2 346 kJ。(3)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中,断裂1 mol键、3 mol H—H键,吸收总能量为946 kJ+3×436 kJ=2 254 kJ,生成2 mol NH3,形成6 mol N—H键,放出总能量为6×391 kJ=2 346 kJ,故Q1=2 346 kJ-2 254 kJ=92 kJ。

7.A　A项既是氧化还原反应又是放热反应;B项不是氧化还原反应,且属于吸热反应;C项为放热反应,但不是氧化还原反应;D项为氧化还原反应,但属于吸热反应。

8.A　根据A+BC为放热反应,可知反应物A、B的总能量大于生成物C的能量,再结合①为吸热反应可知,A、B的总能量小于X的能量,根据②可知X的能量大于生成物C的能量,四个图像中只有A项符合题意。

9.D　任何反应都有有利和不利的一面,如C+CO2 2CO是吸热反应,在钢铁冶炼中可以利用该反应获得更多的还原剂CO,D错误。

能力提升练

1.A　图(a)表示放热反应的能量变化,A中反应是放热反应,A项正确;图(b)表示吸热反应的能量变化,B中反应是放热反应,B项错误;一些放热反应需加热才能发生,C项错误;浓硫酸稀释时虽然会放出热量,但该过程不属于化学反应,D项错误。

2.B　形成化学键释放能量,结合图像可知,2 mol A(g)与2 mol B(g)变成2 mol AB(g)时放出b kJ热量,A错误;据图可知,1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的总能量低于

2 mol AB(g)的总能量,B正确;结合B项分析可知,该反应为吸热反应,C错误;断裂化学键吸收能量,据图可知,断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键,吸收a kJ能量,D错误。

3.D　化学反应放出的热量=形成新化学键释放的能量-断裂旧化学键吸收的能量,设形成1 mol X—O键时放出能量为y kJ,根据反应的化学方程式:2X2(g)+O2(g) 2X2O(g)可知,4y-(2b+c)=2a,解得y=。

4.A　反应P4(白磷)+3O2 P4O6中断开旧化学键吸收的总能量Q(吸)=6 mol×

198 kJ/mol+3 mol×498 kJ/mol=2 682 kJ,形成新化学键释放的总能量Q(放)=

12 mol×360 kJ/mol=4 320 kJ,由于Q(吸)<Q(放),则反应放热,放出的热量为Q(放)-Q(吸)=4 320 kJ-2 682 kJ=1 638 kJ,A项正确。

5. C　根据原理图可知,水在C3N4/CQDs催化作用下最终生成H2和O2,即总反应为2H2O2H2↑+O2↑,A正确;该过程是利用太阳光高效分解水,即反应中太阳能转化为化学能,B正确;反应Ⅰ是水分解生成H2与H2O2,涉及极性键的断裂和极性键、非极性键的形成,C错误;反应Ⅱ是H2O2转化为H2O和O2,可表示为2H2O22H2O+

O2↑,D正确。

6.答案　(1)①放热　Na2O、CaO(合理即可)　 ②吸热　B

(2)①饱和石灰水中出现白色浑浊　②铝和NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2,该反应放热,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低

解析　(1)①由题图一可知,反应后装置内气体压强增大,即该反应为放热反应,与水反应放热的物质可能是CaO、Na2O等。②由题图二可知,反应后装置内气体压强减小,反应为吸热反应,选项中B项为吸热反应,A项和C项均为放热反应。(2)①向试管中放入几小片铝,再滴入5 mL稀NaOH溶液,观察到的现象是铝片逐渐溶解,铝片上有大量气泡产生,烧杯中的饱和石灰水中出现白色浑浊。②铝和NaOH溶液的反应是放热反应,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,当温度升高时,饱和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出。