高中化学微项目 设计载人航天器用化学电池与氧气再生方案——化学反应中能量及物质的转化利用同步练习题

  第一章　化学反应与能量变化

第1节　化学反应的热效应

第一课时  化学反应的反应热  内能变化 达标测试

1.下列叙述正确的是(     )

A.伴有能量变化的物质变化都是化学变化     

B.化学反应总是伴随着能量的变化

   C.化学反应中放出的热量一定等于吸收的热量  

D.化学反应中放出的热才是反应热

答案：B

解析：物质三态变化也伴有能量变化，故A错误；化学反应总伴随能量变化，B正确；化学反应不是吸热反应就是放热反应，不可能同时吸热和放热，故C错误；化学反应中吸收的热也是反应热，D错误。

2.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是(　　)

A.放热反应的发生无须任何条件

B.化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关

C.化学反应过程都伴随着能量的变化

D.硫酸与氢氧化钠的反应是吸热反应

答案：C

解析：放热反应的发生可能需要条件，如加热等，A项错误；化学键的断裂和形成与反应放热和吸热有关，B项错误；化学反应过程都伴随着能量的变化，C项正确；H2SO4与NaOH的反应是放热反应，D项错误。

3.下列关于内能和内能变化的叙述正确的是(    )

A.内能是体系内物质所含的能量总和  

B.内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关

C.反应吸收能量则反应物的内能大于反应产物的内能

D.内能变化就是反应热

答案：A

解析：B项内能大小除了与物质的种类、数量以及聚集状态有关外，还与体系的温度和压强有关，故错误； C项反应吸收能量则反应产物的内能大于反应物的内能，故错误；D项反应过程中体系没有做功时，反应热才能与内能的变化，故错误。

4.已知化学反应2C(s)+O2(g)2CO(g)，2CO(g)+O2(g)2CO2(g)都是放热反应，据此判断，下列说法中正确的是(其他条件相同) (　　)

A.28 g CO所具有的内能一定高于44 g CO2所具有的内能

B.56 g CO和32 g O2所具有的总内能大于88 g CO2所具有的总内能

C.32 g O2所具有的总内能大于44 g CO2所具有的总内能

D.将一定质量的C燃烧，生成CO2与生成CO时放出的热量一样多

答案：B

解析：对于放热反应，反应物的总内能一定高于生成物的总内能。由于CCO放热，COCO2放热，所以CCO2比CCO放出的热量要多，故D不正确。反应2CO(s)+O2(g)2CO2(g)中，CO并不是反应物的全部，所以28 g CO所具有的内能不一定高于44 g CO2所具有的内能，故A项不正确，同理C不正确。

5. CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是(　　)

A.该反应为吸热反应

B.CO(g)和H2O(g)具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有的总能量

C.该反应不需要加热就能进行

D.1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ热量

答案：B

解析：由能量变化可知，反应产物的总能量比反应物的总能量低，反应为放热反应，但并不是不需要加热就能发生；当1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)时，要吸收41 kJ热量。

6.下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(　　)

A.铝片和稀盐酸的反应

B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

C.灼热的碳与二氧化碳的反应

D.甲烷在氧气中的燃烧

答案：C

解析：注意知识的积累，记住常见的吸热反应。B、C属于吸热反应，再从化合价变化角度来分析，知答案为C。

7.下列说法不正确的是(　　)

A.任何化学反应都伴随着能量变化

B.化学反应中的能量变化都表现为热量变化

C.反应物的内能高于生成物的内能时，发生释放能量

D.反应物的内能低于生成物的内能时，发生吸收能量

答案：B

解析：任何化学反应都伴随着能量变化，但能量变化不一定表现为热量变化，还可能以光能等其他形式的能量放出；U(反应物)>U(反应产物)，反应释放能量，U(反应物)<U(反应产物)，反应吸收能量。

8.下列过程一定释放出能量的是(　　)

A.化合反应       B.分解反应        C.分子拆成原子      D.原子组成分子

答案：D

解析：形成化学键释放能量，原子结合成分子放出能量，化合、分解反应有可能是放热反应，也有可能是吸热反应。

9.已知H＋＋OH－===H2O生成1 mol H2O(l)放出热量57.3 kJ，下列反应中能放出57.3 kJ热量的是(　　)

A.1 mol稀H2SO4与足量NaOH溶液反应

B.稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O

C.稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 mol水

D.稀NaOH与95%浓硫酸反应生成1 mol水

答案：C

解析：A放出热量应为2 mol×57.3 kJ·mol－1；B放出热量应略小于57.3 kJ，因弱酸、弱碱在水中电离要吸收一部分热量，故多数强酸与弱碱、弱酸与强碱的中和反应热数值小于57.3 kJ；酸与碱的浓度不能太大，否则中和热数值会偏大，故D错。

10.下列说法正确的是(　　)

A.中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量

B.1 mol酸与1 mol碱完全反应放出的热量是中和热

C.在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热叫做中和热

D.测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液

答案：C

解析：本题考查的是中和热的概念，关键是记清楚有关中和热的问题。中和热是指稀酸、稀碱中和反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量，故C正确；H2SO4和Ba(OH)2反应时，除生成水外，还有BaSO4沉淀生成，所以其反应热不是中和热，D错误。

11.如图所示，把试管放入盛有25 ℃饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再滴入5 mL稀盐酸，试完成下列问题。

(1)实验中观察到的现象是__________________。

(2)产生上述现象的原因是__________________。

(3)写出有关反应的离子方程式__________________。

(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量__________________(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。

答案：(1)镁片上有大量气泡产生，镁片逐渐溶解；烧杯中有晶体析出  (2)镁与盐酸反应放出H2，是放热反应，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)2晶体 

(3)Mg+2H+====Mg2++H2↑  Ca2++2OH-====Ca(OH)2↓  (4)小于

解析：(1)镁与盐酸反应产生氢气，此反应为放热反应，使烧杯内温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，故有晶体Ca(OH)2析出。(4)由镁和盐酸反应生成MgCl2和H2，是放热反应，根据能量变化规律知MgCl2和H2的总能量加上放出的能量应等于Mg和盐酸的总能量，故MgCl2和H2总能量小于Mg和盐酸的总能量。

 12.某化学兴趣小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案。

(1)甲方案：将温度计与盛有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入盛有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是____________，说明反应放热。(下列装置中支撑及捆绑等仪器已略去) 

(2)乙方案：将盛有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是(接①)_______________________， (接②)______________________，说明反应放热。 

(3)丙方案：用胶头滴管向盛有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中放有适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是__________________________， 说明反应放热，其原因是 ____________________________。  

答案：(1)小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生，温度计温度上升

(2)导管口有气泡产生　左边水柱下降，右边水柱上升

(3)无水硫酸铜粉末变蓝　水与生石灰反应放出热量，使水蒸发，无水硫酸铜遇水变蓝

解析：(1)CaO与H2O反应生成Ca(OH)2，反应放出大量的热，小试管内有水蒸气产生，温度计温度上升。(2)由于CaO与H2O反应放热，使小试管内温度升高，接①时，导管口有气泡冒出；接②时，U形管左侧水柱下降，右侧水柱上升。(3)CaO与H2O反应放热，使小试管内水分蒸发，无水CuSO4吸水后生成蓝色的CuSO4·5H2O。

13.(2020·淄博高二检测)磷在氧气中燃烧，可看成P与O2先生成P2O3，若O2过量，再生成P2O5，现将3.1 g的单质磷(P)在3.2 g氧气中燃烧至反应物耗尽，测得放出X kJ的热量。             

 (1)反应后生成物的组成是______________(用化学式表示)。 

(2)若3.1 g磷在3.6 g氧气中燃烧，至反应物耗尽，共放出Z kJ的热量，则X______(填“<”“>”或“=”)Z。 

(3)磷的两种氧化物中，较稳定的是________。 

答案：(1)P2O3、P2O5    (2)<　(3)P2O5

解析：(1)4P　　+　　3O22P2O3

　　　0.1 mol　 　　0.075 mol

O2过量，所以还有P2O5生成。

(2)氧气的量增多，则生成P2O5的量增多，又因为生成P2O5放出热量，所以Z>X。

(3)放出热量越多越稳定，所以P2O5稳定。

14.如图所示，在800 mL的大烧杯中放入碎纸屑把盛有50 mL 0.50 mol·L－1盐酸的100 mL烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根环形玻璃搅拌棒和一支温度计，测定溶液的温度。迅速往盐酸中加入 50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，盖好盖子，搅拌溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读数，取出装有反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行三次实验。用这一实验可以粗略测定中和热。

(1)烧杯间填满碎纸屑的作用是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)要重复进行三次实验的目的是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)烧杯若不盖泡沫塑料板，求得的中和热数值将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

(4)实验中若改用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行上述反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热________(填“相等”或“不相等”)，理由是_________________________________________________________________。

(5)三次实验测得的数据中，起始时盐酸与NaOH溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差(t2－t1)分别为①2.3 ℃，②2.4 ℃，③2.5 ℃。则最终代入计算式的温度差的平均值为________℃。

答案：(1)保温隔热减少实验过程中热量的损失

(2)多次计算求平均值以减少实验过程中的误差

(3)偏小　(4)不相等　相等　中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时所释放的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等　(5)2.4

解析：测定中和热的实验是一个定量实验，分析实验装置和操作时要注意两个方面：一是“量”的问题；二是尽量减少实验误差。