高中化学人教版 (2019)必修 第二册第六章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量变化第1课时当堂达标检测题

第六章化学反应与能量

第一节　化学反应与能量变化

第1课时　化学反应与热能

合格考达标练

1.下列关于化学反应中能量变化的说法正确的是 (　　)

A.形成化学键的过程是放热过程

B.可逆反应进行的过程中没有热量变化

C.在常温下可以发生的反应一定是放热反应

D.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关

答案A

解析化学反应过程都伴随化学键的断裂与形成,故任何化学反应中都有热量的变化,B错误;常温下发生的反应不一定是放热反应,如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应,C错误;化学反应中能量变化的大小与反应物的质量有关,物质变化越多,能量变化越多,D错误。

2.下列变化中属于吸热反应的是(　　)

①液态水汽化　②将胆矾加热变成白色粉末　③浓硫酸稀释　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰

A.只有①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④

答案D

解析放热反应和吸热反应都是化学反应。放热反应为⑤,吸热反应为②④,液态水汽化是吸热过程,浓硫酸稀释是放热过程,二者均为物理变化。

3.下列说法正确的是(　　)

A.任何化学反应都伴随着能量的变化

B.H2O(g)H2O(l)该过程放出大量的热,所以该过程是化学变化

C.化学反应中能量的变化都表现为热量的变化

D.对于如图所示的过程,是吸收能量的过程

答案A

解析任何化学反应都有能量的变化,但有能量变化的过程不一定是化学变化,如物质的三态变化,虽然存在能量变化,但不是化学变化,A正确,B错误;化学反应中能量变化的形式有多种,除热能外,还有光能、电能等,C错误;由图像知,该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量,故该过程中放出了能量,D错误。

4.中国新一代运载火箭“长征七号”,已于2016年6月25日首飞。火箭所需要的巨大能量由特制的燃料来提供,有关燃料燃烧过程中的变化,下列说法不正确的是              (　　)

A.所有的燃烧过程均是放热的

B.需要点燃才能发生的燃烧过程是吸热的

C.所有燃料在燃烧过程中均会发生化学键的断裂

D.燃烧后产物的总能量一定小于反应物的总能量

答案B

解析燃烧都是放热反应,与是否需要点燃无关。对于放热反应,产物的总能量一定小于反应物的总能量;燃烧是化学变化,一定会发生旧化学键的断裂和新化学键的形成。

5.下列说法正确的是(　　)

A.铁与硫在加热条件下才能发生反应,所以该反应属于吸热反应

B.含等物质的量溶质的HNO3、H2SO4稀溶液分别与少量NaOH溶液反应释放的热量相等

C.分解反应都是吸热反应,化合反应都是放热反应

D.合成氨的反应是放热反应,所以N2与其他物质的反应也是放热反应

答案B

解析A项,Fe与S虽然需在加热条件下才能反应,但该反应是放热反应。B项,虽然HNO3、H2SO4的物质的量相等时,H2SO4溶液中H+的物质的量大于HNO3溶液,但由于NaOH是少量的,所以两种酸溶液中H+均未完全反应,所以两个反应放出的热量相等。C项,分解反应不一定是吸热反应,如H2O2的分解反应就是放热反应,化合反应也不一定是放热反应,如CO2与C(碳)的反应就是吸热反应。D项,与N2反应的物质不同,反应的能量变化也不同,所以不能根据合成氨的反应来类推其他与N2相关的反应。

6.(2021湖南师大附中高一期中)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 (　　)

答案A

解析锌粒与稀硫酸反应生成H2,锥形瓶中气体增多,压强增大,针筒活塞向右移动,不能判断反应是否放出热量,A符合题意;反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量,则该反应是放热反应,B不符合题意;集气瓶中密封空气,反应开始后,甲处液面低于乙处液面,说明空气的压强增大,推测小试管中物质发生的反应是放热反应,C不符合题意;稀盐酸与NaOH溶液反应,温度计的水银柱上升,说明该反应是放热反应,D不符合题意。

7.化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图所示,请回答下列问题:

(1)图中A、C分别表示　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　,反应　　　　　(填“吸收”或“放出”)能量。 

(2)反应过程中断裂的化学键为　　　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　　(填“吸收”或“放出”)的能量为　　　　;形成的化学键为　　　　　　,　　　　　　　(填“吸收”或“放出”)的能量为　　　　　　。 

(3)E2=　　　　或　　　　(用A、C或E1、E3表示)。 

答案(1)1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量　2 mol NH3(g)的总能量　放出

(2)1 mol N≡N键和3 mol H—H键　吸收　E1　6 mol N—H键　放出　E3

(3)A-C　E3-E1

解析(1)A、C分别表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)(反应物)的总能量、2 mol NH3(g)(生成物)的总能量,由于反应物总能量高于生成物总能量,因此反应放出能量。(2)反应过程中断裂的化学键为1 mol N≡N键和3 mol H—H键,吸收能量为E1;形成的化学键为6 mol N—H键,放出能量为E3。

等级考提升练

8.(2021湖北部分重点校联考)下列反应过程中能量变化符合如图所示的是(　　)

A.C+CO22CO

B.Mg+H2SO4MgSO4+H2↑

C.CH4+2O2CO2+2H2O

D.KOH+HNO3KNO3+H2O

答案A

解析图中反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量,则该反应是吸热反应,C和CO2生成CO的反应是吸热反应,A符合题意;活泼金属与酸反应(Mg与H2SO4的反应)、燃烧反应(CH4与O2的反应)及酸碱中和反应(KOH和HNO3的反应)都是放热反应,B、C、D均不符合题意。

9.(2021辽宁实验中学高一期中)已知断开1 mol H—H吸收的能量为436 kJ,形成1 mol H—N放出的能量为391 kJ,根据化学方程式N2+3H22NH3,1 mol N2完全反应放出的能量为92.4 kJ,则断开1 mol N≡N需要吸收的能量是(　　)

A.431 kJ B.945.6 kJ

C.649 kJ D.869 kJ

答案B

解析假设断裂1 mol N≡N吸收的能量为x,则断裂1 mol N2和3 mol H2中的共价键吸收的总能量为436 kJ×3+x,形成2 mol NH3中共价键释放的总能量为391 kJ×6=2 346 kJ,又知消耗1 mol N2时反应放出92.4 kJ的能量,据此可得:2 346 kJ-(436 kJ×3+x)=92.4 kJ,解得x=945.6 kJ。

10.一种环保型燃料——丙烷,其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8+5O23CO2+4H2O。下列说法中不正确的是(　　)

A.火炬燃烧时化学能只转化为热能

B.所有的化学反应都会伴随着能量变化,有能量变化的物质变化不一定是化学反应

C.1 mol C3H8和5 mol O2所具有的总能量大于3 mol CO2和4 mol H2O所具有的总能量

D.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染,故丙烷为环保型燃料

答案A

解析本题考查了化学反应中的能量变化。火炬燃烧时化学能转化为热能和光能等,A错;物质发生化学反应一定伴随着能量变化,伴随着能量变化的物质变化却不一定是化学变化,如物质的“三态”变化、核变化也都伴随能量变化,B正确;可燃物的燃烧属于放热反应,放热反应反应物总能量大于生成物总能量,C正确;丙烷燃烧产物为CO2和H2O,无污染,D正确。

11.石墨和金刚石都是碳的单质,石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化为金刚石时,要吸收a kJ 的能量。下列说法中正确的是(　　)

①石墨不如金刚石稳定　②金刚石不如石墨稳定

③等质量的石墨和金刚石完全燃烧,金刚石放出的能量多　④等质量的石墨和金刚石完全燃烧,石墨放出的能量多

A.①② B.②③ C.①④ D.③④

答案B

解析石墨完全转化为金刚石时吸热,说明石墨的能量比金刚石低,石墨比金刚石更稳定;等质量的石墨和金刚石完全燃烧时,消耗氧气的量相同,生成同样多的二氧化碳,由于金刚石的能量高,所以金刚石燃烧后放出的能量要多。

12.(2021山东潍坊高一期中)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:

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.装置Ⅱ→状态Ⅲ是放热过程

D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

答案C

解析由图可知,状态Ⅰ(CO+O)具有的总能量高于状态Ⅲ(CO2)具的总能量,则CO和O生成CO2是放热反应,A错误;CO与O结合生成CO2,不涉及CO中共价键的断裂,B错误;状态Ⅱ→状态Ⅲ过程中形成共价键,应为放热过程,C正确;状态Ⅰ→状态Ⅲ是CO与O反应生成CO2的过程,D错误。

13.(2021辽宁沈阳联合体联考)科学家最新发现,通过简单的化学反应,可以将树木纤维素转变成超级储能装置,如图是该反应的微观示意图,下列说法错误的是              (　　)

A.该反应过程伴有能量变化

B.该反应前后原子的种类、个数、质量均保持不变

C.反应物X的能量低于生成物W的能量

D.断裂反应物(X+Y)中化学键吸收能量,形成生成物(Z+W)中化学键释放能量

答案C

解析图中涉及反应为C和NH3在高温、催化剂作用下反应生成N2和CH4,该反应过程有能量变化,A正确;根据质量守恒定律可知,该反应前后原子的种类、个数、质量均保持不变,B正确;无法比较X和W的能量高低,C错误;化学反应中,断键吸收能量,成键释放能量,D正确。

14.如图所示,把盛有3 mL饱和氯化钠溶液的试管小心地放入盛有碳酸饮料(温度为20 ℃)的烧杯中,然后用胶头滴管向试管中滴加1 mL浓硫酸。

请回答下列问题:

(1)实验过程中观察到的现象是　　　　　　　　,产生这种现象的原因是　   　。 

(2)试管内断裂的化学键的类型是　　　　　　,形成的化学键的类型是　　　　　。 

(3)写出烧杯中有关反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)烧杯中产生大量气泡,小试管中有晶体析出　浓硫酸具有吸水性,浓硫酸加入饱和NaCl溶液中,会吸收溶液中的水,饱和NaCl溶液中的溶剂水减少,溶液中有晶体析出;浓硫酸溶于水会放出大量的热,使烧杯中碳酸饮料的温度升高,碳酸分解产生二氧化碳而产生大量的气泡

(2)共价键　离子键　(3)H2CO3H2O+CO2↑

解析(2)浓硫酸溶解于水,断裂H2SO4中的共价键;氯化钠溶液中析出晶体,形成NaCl中的离子键。(3)烧杯中碳酸分解产生二氧化碳。

15.(2021河北邯郸六校联考)(1)金刚石和石墨在燃烧时,若氧气不足生成一氧化碳,若氧气充足生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。

由上图可知,等质量的金刚石和石墨完全燃烧,　　　　　　(填“金刚石”或“石墨”)放出的热量更多,在通常状况下,　　　　　　(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,1 mol石墨完全转化为金刚石的反应　　　　(填“吸收”或“释放”)　　　　　 kJ热量,断开1 mol石墨中的化学键所吸收的能量　　　　　　　(填“大于”或“小于”)断开1 mol金刚石中的化学键所吸收的能量。 

(2)将V1 mL 1.0 mol·L-1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如下图所示(实验中始终保持V1+V2=50)。

①该实验表明此反应是　　　　　(填“吸收”或“释放”)能量,通过上图分析可以得出,做该实验时,环境温度　　　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)22 ℃; 

②根据上图可以得出,该NaOH溶液的浓度约是　　　　　　　。 

答案(1)金刚石　石墨　吸收　1.9　大于

(2)①释放　低于　②1.5 mol·L-1

解析(2)①由图可知,HCl溶液和NaOH溶液反应过程中溶液温度升高,说明该反应是放热反应。加入5 mL HCl溶液后体系的温度为22 ℃,说明开始反应前环境温度低于22 ℃。②当V1=30时,溶液的温度达到最高值,说明此时HCl和NaOH溶液恰好完全反应,根据n(HCl)=n(NaOH)可得,30×10-3 L×1.0 mol·L-1=20×10-3 L×c(NaOH),解得c(NaOH)=1.5 mol·L-1。

新情境创新练

16.为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如图所示的三套实验装置:

(1)上述三个装置中,不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是　　　　　(填装置序号)。 

(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平),在甲试管中加入适量Ba(OH)2溶液与稀硫酸,U形管中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　,说明该反应属于　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

(3)为探究固体M溶于水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验(反应在丙试管中进行)。

①若M为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　。 

②若观察到烧杯中产生气泡,则说明M溶于水　　　　　　　　　　　　　(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

③若观察到烧杯中的玻璃管内形成一段水柱,则M可能是　。 

(4)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反应。

方法①:选择　　　　　　　　　(填装置序号)进行实验; 

方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到脱脂棉燃烧,则说明该反应是　　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

答案(1)Ⅲ

(2)左端液面降低,右端液面升高　放热

(3)①有气泡产生,反应完毕后,冷却至室温,烧杯中的导管内形成一段水柱　②可能是放热反应　某些物质(如NaOH固体)溶于水放热,但不是放热反应　③硝酸铵(或其他合理答案)

(4)Ⅰ(或Ⅱ)　放热

解析(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅲ只是一个使铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置,不能验证该反应是放热反应还是吸热反应。

(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸的反应属于中和反应,中和反应都是放热反应,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端液面降低,右端液面升高。

(3)①若M为钠,钠与水反应生成NaOH和H2,该反应是放热反应,放出的热量使大试管中温度升高,气压增大,所以右边烧杯中有气泡产生;冷却后大试管中温度降低,气压减小,右边烧杯中的导管内会形成一段水柱。②若观察到烧杯里产生气泡,说明M溶于水放出热量。有热量放出的过程不一定属于放热反应,如NaOH固体溶于水会放出热量,但是不属于放热反应。③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,说明M溶于水后导致大试管中温度降低,压强减小,证明M溶于水吸收热量,溶于水能够吸收热量的物质有NH4NO3等。

(4)方法①:选择上述装置Ⅰ(或Ⅱ)进行实验,Ⅰ装置右边U形管中左端液面降低,右端液面升高(或装置Ⅱ烧杯内导管口有气泡冒出),证明该反应为放热反应。方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到脱脂棉燃烧,则说明该反应放出大量的热,使脱脂棉燃烧,证明该反应是放热反应。