专题04 化学能与热能——2022-2023学年高一化学下学期期末专项突破学案（人教版2019必修第二册）

必刷04  化学能与热能（20题）

1．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是

A．铝片与稀盐酸的反应 B．碳酸氢钠粉末与柠檬酸的反应

C．甲烷在氧气中的燃烧反应 D．灼热的氧化铜与H2的反应

【答案】D

【详解】

A．铝片与稀盐酸的反应生成氯化铝和氢气，属于放热的氧化还原反应，A不选；

B．碳酸氢钠粉末与柠檬酸的反应生成柠檬酸钠、水和二氧化碳，属于放热的非氧化还原反应，B不选；

C．甲烷在氧气中的燃烧反应生成二氧化碳和水蒸气，属于放热的氧化还原反应，C不选；

D．灼热的氧化铜与的反应生成铜和水，既属于氧化还原反应，又属于吸热反应，D选；

故选D。

2．下列各图中，能表示碳酸钙分解制CO2反应的能量变化的是

A． B．

C． D．

【答案】D

【解析】碳酸钙受热分解是吸热反应，所以反应物总能量低于生成物总能量，D项正确。

3．下列实验现象能充分说明对应的化学反应是放热反应的是

【答案】D

【解析】A项，锌粒与稀硫酸反应产生氢气，不管反应是否放热，反应开始后，针筒活塞都向右移动，错误；B项，浓硫酸稀释放热，但是不是化学反应，错误；C项，硝酸铵固体的溶解吸热，出现左高右低的现象，且不是化学反应，错误；D项，稀盐酸和氢氧化钠的反应为酸碱中和，发生化学反应，温度计水银柱升高，说明反应放热，正确。

4．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。下列说法正确的是

A．该反应中，热能转化为生成物的内部能量

B．反应物的总能量高于生成物的总能量

C．由实验现象可知反应：一定为吸热反应

D．该反应可以设计成原电池装置

【答案】A

【详解】

A．根据现象可知NH4HCO3粉末与盐酸反应吸热，没有向外界释放能量，所以该反应中，吸收外界的热能转化为生成物的内部能量，A正确；

B．该反应吸热，所以反应物的总能量低于生成物的总能量，B错误；

C．该反应中NH4HCO3为固体，所以NH4HCO3溶液与盐酸反应不一定吸热，C错误；

D．该反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，D错误；

综上所述答案为A。

5．自然界中臭氧形成反应3O2(g)＝2O3(g)的能量变化如如图所示。下列说法中错误的是

A．2O3＝3O2为放热反应 B．氧气比臭氧稳定

C．反应物的能量低于生成物 D．反应热为E3－E1

【答案】D

【解析】A项，根据图示，生成物总能量大于反应物总能量，3O2＝2O3为吸热反应，2O3＝3O2为放热反应，正确；B项，氧气的能量比臭氧低，所以氧气比臭氧稳定，正确；C项，根据图示，反应物的能量低于生成物，正确；D项，由图像可知反应热为E2－E1，错误。

6．已知化学反应的能量变化如图所示，下列叙述正确的是(    )

A．每生成2分子吸收能量

B．该反应属于吸热反应

C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

D．断裂键和键，放出能量

【答案】B

【详解】

A．题图中各物质的计量单位为摩尔(mol)，则表明每生成2mol吸收()kJ能量，A项错误；

B．题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，所以该反应属于吸热反应，B项正确，

C．该反应属于吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，C项错误；

D．题图表明断裂1mol键和1mol键吸收kJ能量，D项错误。

故选：B。

7．反应H2＋Cl22HCl的总能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．过程1释放能量 

B．过程2吸收能量

C．该反应是放热反应 

D．过程1的能量变化大于过程2

【答案】C

【解析】A项，根据图示，过程1断键，吸收能量，错误；B项，根据图示，过程2成键，释放能量，错误；C项，根据图示，反应物总能量大于生成物总能量，该反应是放热反应，正确；D项，根据图示，过程1吸收的能量小于过程2释放的能量，过程1的能量变化小于过程2，错误。

8．航天飞船可用肼(N2H4)做燃料，其反应方程式为N2H4＋2H2O2N2↑＋4H2O，能量变化如图。下列说法错误的是

A．所有化学反应均伴随能量变化

B．该反应过程中的能量全部转化为热能

C．该反应为放热反应，放出的热量为E2－E1

D．该反应过程中旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量

【答案】B

【解析】A项，化学反应过程中存在化学键的断裂和形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，因此化学反应均伴随能量变化，正确；B项，由图可知，该反应为放热反应，该反应中化学能转化为热能，但不是全部的化学能都转化为热能，燃料燃烧的过程中还可转化成光能等，错误；C项，由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，放出的热量为E2－E1，正确；D项，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，该反应为放热反应，说明旧键断裂吸收的能量小于新键形成释放的能量，正确。

9．某同学按图1所示装置，探究盐酸与NaOH溶液反应的热效应，测得烧杯中溶液温度随加入a溶液的体积变化关系如图2所示。下列判断错误的是

A．a可能是NaOH溶液

B．x、y、z三点对应的溶液中，参加反应的酸、碱质量比不变

C．由图2可知该反应存在化学能转化为热能

D．往y点对应溶液中加入Fe粉，有气泡产生

【答案】D

【解析】

A．实验目的是探究盐酸与NaOH溶液反应的热效应，可以将NaOH溶液滴入盐酸中，则a可能是NaOH溶液，故A正确；

B．由NaOH+HCl=NaCl+H2O知，x、y、z三点对应的溶液中，参加反应的酸、碱物质的量均为1:1，则质量比不变，故B正确；

C．由图2可知，随着反应进行，温度升高，则该反应存在化学能转化为热能，故C正确；

D．由图像知，y点温度最高，盐酸和氢氧化钠恰好完全反应，此时溶液为氯化钠溶液，加入Fe粉，无气泡产生，故D错误；

故选D。

10．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，下列说法正确的是

A．根据图示知：N2和O2的反应是吸热反应

B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有总能量大于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

D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水

【答案】A

【解析】A项，由图示知，断裂1 mol N2中化学键需吸收能量946 kJ，断裂1 mol O2中化学键需吸收能量498 kJ，形成2 mol NO时放出能量2×632 kJ，故1 mol N2与1 mol O2反应的能量变化＝(946＋498－2×632) kJ＝180 kJ，为吸热反应，正确；B项，由A知，该反应为吸热反应，故1 mol N2与1 mol O2总能量小于2 mol NO具有的能量，错误；C项，N2与O2反应为吸热反应，吸热反应一般需要在一定条件下才能发生，实际上N2和O2需在放电条件下才能反应生成NO，错误；D项，NO与NaOH溶液不反应，不是酸性氧化物，错误。

11．20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是会在反应物转化为生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。下图是NO2与CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图。下列说法不正确的是

A．该反应是放热反应

B．该反应中反应物断键吸收的总能量比生成物成键释放的总能量低

C．反应NO2+CO=CO2+NO的能量差为E2-E1

D．反应NO2+CO=CO2+NO中既有共价键形成又有离子键形成

【答案】D

【详解】

A．由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，是放热反应，故A正确；

B．放热反应的焓变为负，焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量，则该反应中反应物断键吸收的总能量比生成物成键释放的总能量低，故B正确；

C． 由示意图知反应NO2+CO=CO2+NO的能量差为E2-E1，故C正确；

D． NO2、CO、CO2和NO均为共价化合物，不存在离子键，则反应NO2+CO=CO2+NO中只有共价键的断裂和形成，故D不正确；

答案选D。

12．研究表明，在一定条件下，气态HCN与CNH两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．CNH(g)比HCN(g)更稳定

B．HCN(g)转化为CNH(g)一定要加热

C．断开1 mol HCN(g)中所有的化学键需要放出127.2 kJ的热量

D．1 mol HCN(g)转化为1mol CNH(g)需要吸收59.3 kJ的热量

【答案】D

【解析】A项，物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知等物质的量的HCN比CNH含有的能量更低，因此HCN比CNH更稳定，错误；B项，由图示可知HCN比CNH能量低，则HCN(g)→CNH(g)时会吸收能量，反应为吸热反应，但反应条件不一定需要在加热条件下进行，错误；C项，根据图示可知1 mol HCN(g)转化为中间状态的物质时需吸收186.5 kJ的热量，但由于该中间物质中仍然存在化学键，断裂化学键需吸收能量，因此1 mol HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的热量大于186.5 kJ，错误；D项，根据图示可知1 mol HCN(g)转化为1 mol CNH(g)需要吸收的能量为186.5 kJ－127.2 kJ＝59.3 kJ，正确。

13．不同条件下，可发生反应，，转化过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是(    )

A．是放热反应

B．、、三种物质中最不稳定的是

C．反应中反应物的总键能大于生成物的总键能

D．若可转化为，则转化为的反应是放热反应

【答案】D

【详解】

A．由图像可知，中反应物的总能量小于生成物的总能量，则该反应为吸热反应，A项错误；

B．从图像中只能得出、、的能量大小，所以不能确定哪种物质最不稳定，B项错误；

C．的能量高于的能量，所以中反应物的总键能小于生成物的总键能，C项错误；

D．的能量大于的能量，故转化为的反应是放热反应，D项正确。

故选：D。

14．化学反应A2＋B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（    ）

A．该反应是吸热反应

B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键能放出x kJ的能量

C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量

D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量

【答案】C

【详解】

A.因反应物的能量高于生成物的能量时，反应是放热反应，A错误；

B.化学键的断裂需要吸收能量，而不是释放能量，B错误；

C.化学键的断裂吸收能量，由图可知断裂2 mol A-B键需要吸收y kJ能量，C正确；

D.由图可知，1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量，D错误；

答案选C。

15．将V1 mL 1 mol·L－1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合(实验过程中始终保持V1＋V2＝50)，并记录混合后溶液的最高温度，实验结果如图所示，下列叙述不正确的是

A．实验环境温度应低于22℃

B．该实验说明酸碱中和为放热反应

C．实验所用NaOH溶液的浓度为1 mol·L－1

D．a点反应后溶液中c(NaOH)＝0.2 mol·L－1

【答案】D

【解析】根据图像可知，随着反应进行，溶液温度升高，说明酸碱中和反应为放热反应，当氢氧化钠与盐酸恰好完全反应放出热量最多，溶液温度最高。

A项，根据图像可知，当加入5 mL盐酸时，溶液的温度为22℃，酸碱中和反应为放热反应，因此实验环境温度应低于22℃，说法正确；B项，根据图像可知，随着反应进行，温度升高，当加入25 mL盐酸时温度达到最高，说明盐酸与NaOH溶液反应放出热量，即酸碱中和反应为放热反应，说法正确；C项，当加入25 mL盐酸时温度达到最高，说明盐酸与NaOH恰好完全反应，因为V1＋V2＝50 mL，因此消耗NaOH的体积为25 mL，即有25 mL×10－3  L·mL－1×1 mol·L－1＝25 mL×10－3 L·mL－1×c(NaOH)，推出c(NaOH)＝1 mol·L－1，说法正确；D项，横坐标代表盐酸的体积，a点对应盐酸的体积为15 mL，则氢氧化钠的体积为35 mL，a点反应后c(NaOH)＝＝0.4 mol·L－1，说法错误。

16．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．2molA与2molB变成2molAB(g)吸收bkJ热量

B．lmolA2(g)和lmolB2(g)的总能量低于2molAB(g)的总能量

C．该反应为放热反应

D．断裂1molA-A键和1molB-B键，放出akJ能量

【答案】B

【详解】

A. 形成化学键放出能量，由图可知，2molA与2molB变成2molAB(g)放出bkJ热量，故A错误；

B. 由图可知，lmolA2(g)和lmolB2(g)的总能量低于2molAB(g)的总能量，故B正确；

C. 由图可知，lmolA2(g)和lmolB2(g)的总能量低于2molAB(g)的总能量，故该反应为吸热反应，故C错误；

D. 断裂化学键吸收能量，由图可知，断裂1molA-A键和1molB-B键，吸收akJ能量，故D错误；

故选B。

17．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。

已知：几种物质中化学键的键能如表所示。

若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是(  )

A．总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B．过程I吸收了926 kJ能量

C．过程II放出了574 kJ能量 D．过程Ⅲ属于放热反应

【答案】D

【详解】

A．用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，则总反应为2H2O2H2↑+O2↑，故A正确；

B．断裂化学键吸收能量，结合表中数据可知，过程Ⅰ吸收了463kJ×2=926kJ能量，故B正确；

C．形成化学键释放能量，则过程Ⅱ放出了436kJ+138kJ=574kJ能量，故C正确；

D．过程IIIH2O2中的O−H键断裂，无化学键的形成，不属于放热反应，故D错误；

故选：D。

18．肼(H2NNH2)是一种高能燃料，在空气中燃烧的化学方程式为N2H4+O2N2+2H2O，已知：

下列说法不正确的是

A．反应N2H4+O2=N2+2H2O中反应物总能量比生成物总能量低

B．N2的电子式为

C．H-O键的键能比N-H键的键能大

D．断裂1molN-N键需要吸收154kJ能量

【答案】A

【详解】

A．反应N2H4+O2=N2+2H2O中断裂化学键吸收的能量=154kJ/mol+391 kJ/mol×4+500 kJ/mol = 2218kJ/mol，形成化学键放出的能量=946 kJ/mol +464 kJ/mol×4= 2809kJ/mol，放出的能量＞吸收的能量，反应放热，因此反应物总能量比生成物总能量高，故A错误；

B．N2中含有氮氮三键，电子式为，故B正确；

C．根据图示数据，H-O键的键能为464 kJ/mol，N-H键的键能为391 kJ/mol，H-O键的键能比N-H键的键能大，故C正确；

D．根据图示数据，N-N键的键能为154 kJ/mol，则断裂1molN-N键需要吸收154kJ能量，故D正确；

故选A。

19．某化学反应中，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2，

I.若E1>E2，则该反应为_____(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图____(填“A”或“B”)表示。

II.若E1＜E2，则该反应为______(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图_____(填“A”或“B”)表示

III.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的最小能量：

根据上述数据回答下列问题：

（1）下列物质本身具有的能量最低的是（_____）

A．H2        B．Cl2         C．Br2      D．I2

（2）下列氢化物中最稳定的是（_____）

A．HCl       B．HBr    C．HI

（3）X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？_______。

（4）相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是_____（填写化学式）。

【答案】放热    A    吸热    B    A    A    放热    Cl2   

【分析】

I、反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应，反之为吸热反应；III、键能越大，反应时释放的能量越多，物质本身具有的能量越低，则越稳定；旧键断裂吸收的总能量小于新键形成释放的总能量为放热反应，反之为吸热反应；

【详解】

I.若E1>E2，反应物的总能量大于生成物的总能量，为图像A，反应放热；答案为：放热；A；

II.若E1＜E2，反应物的总能量小于生成物的总能量，为图像B，反应吸热，答案为：吸热；B

III. （1）键能越大，反应时释放的能量越多，物质本身具有的能量越低，则越稳定，根据表中数据，答案为A；

（2）键能越大，反应时释放的能量越多，则越稳定，答案为A；

（3）X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)，以氯气为例，旧键断裂吸收的总能量=243+436=679；新键形成释放的总能量=432×2=864，反应为放热反应，答案为：放热；

（4）相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，释放的热量分别为：185、103、9，答案为：Cl2；

20．小茗同学所在的化学兴趣小组为了探究化学反应的热效应，进行了如下实验：

（1）将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度如图所示。

①若如图1所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，X可以是_______(填化学式，只填一种即可)。

②若如图2所示，发生的反应(假设没有气体生成)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3所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块铝片，再滴入5 mL NaOH溶液。试回答下列问题：

        图3

实验中观察到的现象是：大试管中铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、烧杯中澄清的石灰水变浑浊，其中“石灰水变浑浊”的主要原因是_________________________________________。

【答案】（1）①放热  CaO  ②吸热  AB  （2）铝片与NaOH溶液反应放热，烧杯内溶液温度升高，Ca(OH)2溶解度降低，析出晶体

【解析】（1）①将纯固体物质X装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度若如图1所示，U形管左侧液面降低，右侧液面升高，说明锥形瓶内气体膨胀，温度升高，发生的反应是放热反应，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，反应放热，所以X可以是CaO；②将纯固体物质X装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度若如图2所示，U形管左侧液面升高，右侧液面下降，说明锥形瓶内气体收缩，温度降低，发生的反应是吸热反应；A项，CO还原CuO生成二氧化碳和铜，该反应是吸热反应，符合题意；B项，CaCO3的分解生成氧化钙和二氧化碳，分解反应吸热，符合题意；C项，Al和Fe2O3的反应生成氧化铝和铁，铝热反应放热，不符合题意；选AB；（2）氢氧化钙的溶解度随温度升高而降低，铝片和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应放热，烧杯内溶液温度升高，氢氧化钙溶解度减小，有氢氧化钙析出，所以烧杯中澄清的石灰水变浑浊。