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必修 第二册第2节 化学反应与能量转化第1课时课后作业题
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这是一份必修 第二册第2节 化学反应与能量转化第1课时课后作业题，共7页。试卷主要包含了下列说法正确的是，下列图示变化为吸热反应的是，已知Zn与稀硫酸发生反应等内容，欢迎下载使用。
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
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
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 ml CaO和1 ml H2O的能量之和大于1 ml 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 ml CaO和1 ml H2O的能量和大于1 ml Ca(OH)2的能量。
(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 ml 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 ml 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:
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 ml N—N键吸收167 kJ能量,断裂1 ml 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 ml 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 ml 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 ml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( )
A.表中最稳定的共价键是H—F键
B.1 ml H2(g)与1 ml F2(g)生成2 ml HF(g)放出25 kJ的能量
C.432 kJ·ml-1>E(H—Br)>298 kJ·ml-1
D.1 ml H2(g)分解成2 ml 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 ml H2(g)与1 ml F2(g)反应生成2 ml 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·ml-1>E(H—Br)>298 kJ·ml-1,C项正确;由题中信息可知,1 ml H2(g)分解生成2 ml 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 ml CH4含 ml C—H键,1 ml CH4断键形成1 ml C和4 ml H需要 (填“放出”或“吸收”)1 660 kJ的能量,则1 ml C—H键的键能为 kJ·ml-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 ml甲烷有4 ml C—H键,故1 ml C—H键的键能为1 660 kJ· ml-1÷4=415 kJ·ml-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 ml氢气中的化学键需要吸收436 kJ能量;破坏12 ml氧气中的化学键需要吸收249 kJ的能量;形成水分子中的1 ml 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。
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 ml H2、1 ml 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 ml H2O(g)释放出的能量为4×463 kJ=1 852 kJ。③表示2 ml H2与1 ml O2完全反应生成2 ml 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 ml)水蒸气释放的热量为1.5ml2ml×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 ml水放出的热量为中和热。稀溶液中1 ml H2SO4和NaOH恰好反应时放出Q kJ热量,则其中和热为 kJ·ml-1。
(5)已知H2和O2反应放热,且断开1 ml H—H键、1 ml OO键、1 ml 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
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 ml H2SO4和NaOH恰好反应时生成2 ml水,放出Q kJ热量,所以中和热为Q2 kJ·ml-1。
(5)已知2 ml H2和O2反应生成2 ml H2O,反应断开2 ml H—H键吸收能量2Q1、断开1 ml OO键吸收能量Q2、形成4 ml O—H键放出能量4Q3,总反应为放热反应,则2Q1+Q2<4Q3。共价键
H—H
F—F
H—F
H—Cl
H—I
E/(kJ·ml-1)
436
157
568
432
298
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
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
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 ml CaO和1 ml H2O的能量之和大于1 ml 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 ml CaO和1 ml H2O的能量和大于1 ml Ca(OH)2的能量。
(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 ml 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 ml 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:
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 ml N—N键吸收167 kJ能量,断裂1 ml 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 ml 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 ml 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 ml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( )
A.表中最稳定的共价键是H—F键
B.1 ml H2(g)与1 ml F2(g)生成2 ml HF(g)放出25 kJ的能量
C.432 kJ·ml-1>E(H—Br)>298 kJ·ml-1
D.1 ml H2(g)分解成2 ml 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 ml H2(g)与1 ml F2(g)反应生成2 ml 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·ml-1>E(H—Br)>298 kJ·ml-1,C项正确;由题中信息可知,1 ml H2(g)分解生成2 ml 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 ml CH4含 ml C—H键,1 ml CH4断键形成1 ml C和4 ml H需要 (填“放出”或“吸收”)1 660 kJ的能量,则1 ml C—H键的键能为 kJ·ml-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 ml甲烷有4 ml C—H键,故1 ml C—H键的键能为1 660 kJ· ml-1÷4=415 kJ·ml-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 ml氢气中的化学键需要吸收436 kJ能量;破坏12 ml氧气中的化学键需要吸收249 kJ的能量;形成水分子中的1 ml 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。
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 ml H2、1 ml 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 ml H2O(g)释放出的能量为4×463 kJ=1 852 kJ。③表示2 ml H2与1 ml O2完全反应生成2 ml 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 ml)水蒸气释放的热量为1.5ml2ml×482 kJ=361.5 kJ。
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★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 ml水放出的热量为中和热。稀溶液中1 ml H2SO4和NaOH恰好反应时放出Q kJ热量,则其中和热为 kJ·ml-1。
(5)已知H2和O2反应放热,且断开1 ml H—H键、1 ml OO键、1 ml 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
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 ml H2SO4和NaOH恰好反应时生成2 ml水,放出Q kJ热量,所以中和热为Q2 kJ·ml-1。
(5)已知2 ml H2和O2反应生成2 ml H2O,反应断开2 ml H—H键吸收能量2Q1、断开1 ml OO键吸收能量Q2、形成4 ml O—H键放出能量4Q3,总反应为放热反应,则2Q1+Q2<4Q3。共价键
H—H
F—F
H—F
H—Cl
H—I
E/(kJ·ml-1)
436
157
568
432
298
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