2022年高中化学必修2同步巩固练习（含解析）：2-1-1化学能与热能

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第2章 第1节 第1课时
一、选择题
1．下列关于物质及其变化的说法不正确的是(　　)
A．各种物质都储存有化学能
B．物质发生化学变化时，键的断裂和生成都要释放能量
C．很多化学反应都具有可逆性
D．物质发生化学变化时，常常伴随有物理变化
【答案】　B
2．下列物质的变化过程中，有共价键明显被破坏的是(　　)
A．I2升华
B．NaCl颗粒被粉碎
C．HCl溶于水得盐酸
D．从NH4HCO3中闻到了刺激性气味
【解析】　化学反应的实质是旧键断裂和新键的形成，断键和生成新键都伴随能量的变化，而不管该过程是否发生了化学变化过程。因此本题不能错误理解成判断物理变化和化学变化。A中I2的升华是物理变化，共价键未被破坏。B中NaCl是离子化合物，其中只含离子键，无共价键。C中HCl是共价型分子，分子中有共价键。HCl溶于水形成盐酸的过程中发生变化：HCl===H＋＋Cl－，此变化中H—Cl共价键被破坏。D中NH4HCO3是由NH和HCO构成的离子化合物，NH与HCO之间的化学键是离子键。NH内的原子之间，HCO内的有关原子之间的化学键是共价键。从NH4HCO3中闻到刺激性气味，是因为发生了化学反应：NH4HCO3===NH3↑＋CO2↑＋H2O。比较NH3和NH、CO2与HCO的组成可知，NH4HCO3分解的过程既有离子键被破坏，又有共价键被破坏。
【答案】　C、D
3．放热反应一定是(　　)
A．断开反应物中的化学键吸收的能量比形成生成物中的化学键放出的能量少
B．贮存能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．反应物的总能量低于生成物的总能量
【答案】　AC
【点拨】　放热反应的判断可从能量的变化，亦可从化学反应本质(微观结构角度)上分析。放热反应放出的热量(Q)＝形成化学键放出的能量—断裂化学键吸收的能量＝反应物的总能量—生成物的总能量>0，所以AC正确。
4．下列物质加入水中或与水发生反应后，溶液温度降低的是(　　)
A．生石灰与水反应　　
B．氢氧化钠固体加入水中
C．浓硫酸加入水中
D．硝酸铵晶体加入水中
【解析】　生石灰与水反应生成氢氧化钙时，放出大量的热；氢氧化钠固体加入水中溶解后，会放出热量；浓硫酸加入水中会放出大量的热量，它们的溶液温度会升高，而硝酸铵晶体加入水中吸收热量，溶液温度降低。
【答案】　D
【点拨】　铵盐晶体溶解于水中，一般吸收热量。
5．下列说法不正确的是(　　)
A．在化学反应中，随着物质的变化，既有化学键的断裂，又有化学键的形成，还有化学能的改变
B．化学反应过程中是放出热量还是吸收热量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
C．需要加热才能发生的化学反应，则该反应进行后一定是吸收热量的
D．物质具有的能量越低，其稳定性越大，反应越难以发生；物质具有的能量越高，其稳定性越小，反应越容易发生
【解析】　需要加热才能发生的反应，反应后不一定是吸收能量的，如碳在空气中燃烧时需要加热才能进行，但反应后放出大量的热量。A、B、D都是正确的。
【答案】　C
6．已知，碳在不足量的氧气中燃烧生成一氧化碳，放出热量；一氧化碳在氧气中能继续燃烧生成二氧化碳，放出热量。反应方程式分别为：(　　)
2C(s)＋O2(g)(不足)2CO(g)；
2CO(g)＋O2(g)(充足)2CO2(g)
在其他条件相同时，下列说法错误的是
A．12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量
B．56gCO和32gO2所具有的总能量一定高于88gCO2所具有的总能量
C．12gC和32gO2所具有的总能量一定高于44gCO2所具有的总能量
D．将相同质量的碳燃烧，生成CO2比生成CO放出的热量多
【解析】　化学反应发生后放出热量，则反应物的总能量一定高于生成物的总能量，所以，选项B正确。由于碳在不足量的氧气中燃烧生成一氧化碳，放出热量，一氧化碳在氧气中能继续燃烧生成二氧化碳，也放出热量，所以，C与O2反应生成CO2肯定放出热量，根据C(s)＋O2(g)(充足)CO2(g)和反应放出热量分析，选项C正确。若反应2C(s)＋O2(g)(不足)2CO(g)放出的热量为H1，反应2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)放出的热量为H2，将这两个化学方程式相加得反应：2C(s)＋2O2(g)(充足)2CO2(g)，放出的热量为：H1＋H2>H1，D正确。选项A不正确，只能说“12gC和16gO2所具有的总能量一定高于28gCO所具有的总能量”，而“12gC所具有的能量不一定高于28gCO所具有的能量”。
【答案】　A
【点拨】　(1)对于某个确定的化学反应，放出或吸收的热量与反应物的用量有关。
(2)对于一定质量的某种物质燃烧后，生成“中间产物”时放出的热量，一般比生成最终产物放出的热量小，且总能量等于各段反应放出的能量之和。
7．下列对于能量转化的认识中不正确的是(　　)
A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能
B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能
C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能
D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能
【解析】　白炽灯工作时，电能除了转化为光能以外，还有电能转化为热能。
【答案】　D
【点拨】　D项中的“全部”二字是判断的主要条件之一。
8．对于放热反应2H2＋O22H2O，下列说法中正确的是(　　)
A．产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量
B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量
C．反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量
D．反应物H2和O2具有的能量相等
【解析】　2H2＋O22H2O是放热反应，放热反应反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量。
【答案】　B
9．X、Y两元素的原子，它们分别获得一个电子后，都能形成稀有气体原子的电子层结构，此过程中X放出的能量大于Y，下列推断中不正确的是(　　)
A．X－的还原性大于Y－
B．X－的还原性小于Y－
C．Y的氧化性小于X
D．Y的氧化性大于X
【解析】　本题主要考查物质的稳定性与能量之间的关系。X、Y获得电子达到稀有气体的稳定结构时，X放出的能量大于Y，说明X结合电子的能力强于Y，则X－的失电子能力小于Y－
【答案】　A、D
10．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
【解析】　化合反应不一定放热，如H2＋I2===2HI就是吸热反应；分解反应多数是吸热反应，B也不对；由分子拆成原子是破坏化学键的过程，是吸热的，反过来则是放热的。
【答案】　D
【点拨】　熟练地掌握化学反应中能量变化的原因与实质。
11．氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中，正确的是(　　)
A．Q1＋Q2>Q3 B．Q1＋Q2>2Q3
C．Q1＋Q2 【解析】　氢气在氯气中燃烧：Cl2＋H22HCl，该反应放出热量，即反应中形成化学键所释放的能量大于断裂化学键所吸收的能量。在反应中，要破坏1molH—H键、1molCl—Cl键，形成2molH—Cl键，所以2Q3－(Q1＋Q2)>0，即Q1＋Q2<2Q3
【答案】　D
二、非选择题
12．断开1molH—H键，1molN—H键、1molN≡N键分别需要吸收的能量为436kJ、391kJ、946kJ，求：
(1)1molN2生成NH3需______________(填“吸收”或“放出”)能量__________kJ。
(2)1molH2生成NH3需__________________(填“吸收”或“放出”)能量____________kJ(不考虑可逆反应)。
【解析】　本题可从断键吸收的能量数值与成键放出的能量数值的相对大小来判断，若E(断键)>E(生成)，则为吸热反应；E(断键) (1)N2＋3H22NH3，生成2molNH3形成6mol N—H键时要放出6mol×391kJ/mol＝2346kJ的能量，拆开1molN≡N键和3molH—H键时吸收的总能量为946kJ＋3mol×436kJ/mol＝2254kJ，整个过程中的能量变化为放出能量，为2346kJ－2254kJ＝92kJ。
(2)方法一　N2＋H2NH3，生成molNH3形成×3mol＝2molN—H键时，需放出2mol×391kJ/mol＝782kJ的能量，拆开molN≡N和1molH—H键时吸收的总能量为mol×946kJ/mol＋436kJ＝751.33kJ，整个过程中的能量变化为放出能量，为782kJ－751.33kJ＝30.67kJ。
方法二　由①知3molH2生成NH3需放出能量92kJ，则1molH2生成NH3需放出能量92kJ×＝30.67kJ。
【答案】　放出　92　(2)放出　30.67
13．已知反应：2H2＋O2===2H2O＋能量，请填写下列表格中空白处的总能量值，并注明消耗还是放出。有关键能：H—H：436kJ·mol－1　O—O：496kJ·mol－1　H—O：463kJ·mol－1
拆开化学键
形成化学键
能量变化
2molH2中的化学键
4molH—O键


4×463kJ－2×436kJ－
496kJ＝484kJ

1molO2中的化学键



【解析】　拆开化学键需要消耗能量，其消耗能量总和，就是化学键能之和，形成化学键时放出能量，其放出能量之和亦等于化学键能之和，总能量变化取决于以上二者的相对大小。
【答案】　共消耗1368kJ　共释放1852kJ　放热484kJ
14．已知拆开1mol氢气中的化学键需要消耗436kJ能量，拆开1molO2分子中的化学键需消耗496kJ能量，形成水分子中的1molH—O共价键能释放出463kJ能量，试说明反应2H2＋O2===2H2O中的能量变化，并将反应中能量变化的数值标注在下图的坐标系中。

【解析】　拆开2mol氢气中的化学键和1molO2分子中的化学键，共需要消耗能量436kJ·mol－1×2mol＋496kJ·mol－1×1mol＝1368kJ，由4molH原子和2molO原子形成2molH2O释放能量为：463kJ·mol－1×4mol＝1852kJ，释放的能量大于吸收的能量，所以反应放热，放出热量为：1852kJ－1368kJ＝484kJ。
【答案】　该反应为放热反应，能量变化数值见下图。

【点拨】　放热反应放出热量的数值＝形成生成物中的化学键释放的能量一断裂反应物中化学键所需吸收的能量；吸热反应所需吸收的能量的数值＝断裂反应物中化学键所需吸收的能量一形成生成物中的化学键释放的能量。
15．下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：
物质
Cl2
Br2
I2
HCl
HBr
HI
H2
能量(kJ)
243
193
151
432
366
298
436
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__________。
(5)若无上表中的数据，你能正确回答出问题(4)吗？你的依据是什么？
________________________________________________________________________
【解析】　(1)(2)破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量越大，则物质越稳定，所具有的能量越低。(3)、(4)以氯元素为例计算断开1molCl—Cl键和H—H键需吸收能量：243kJ＋436kJ===679kJ，而形成2molHCl放出的能量为2×432kJ＝864kJ，所以在Cl2＋H2===2HCl反应中1molCl2与1molH2反应放出864kJ－679kJ＝185kJ的热量，同理可计算在Br2＋H22HBr，I2＋H22HI。反应中分别放出103kJ、9kJ的热量。(5)根据元素非金属性强弱的有关知识进行判断。
【答案】　(1)A　(2)A　(3)放热反应　(4)Cl2　(5)能，元素的非金属性越强，则生成的氢化物越稳定，越易生成，放出的热量越多。
【点拨】　键能是打开化学键所需外界提供的能量，键能越大，物质本身具有的能量越低，注意不要把键能与本身具有的能量混在一起。
16．原子间形成1mol化学键放出的能量或断开1mol化学键吸收的能量，叫做键能。已知：
①下列化学键的键能：P—P为198kJ/mol；O＝O为498kJ/mol；P—O为360kJ/mol；P＝O为585kJ/mol。
②白磷的化学式为P4，结构式为：
③化学反应中放出或吸收的能量称为反应热，用H表示，其值小于0(即为负)时，表示反应放出热量；其值大于0(即为正)时，表示反应吸收热量。
④白磷在氧气中燃烧的化学方程式为：P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s)；H
用结构式表示为：＋5＝―→

试根据题给信息计算上述反应中的反应热H为多少？
【解析】　由题给信息可知，1个白磷分子(P4)中含有6个P—P键，1个P4O10分子中含有12个P—O键和4个P＝O键。所以，在白磷的燃烧反应中，每个白磷分子要断裂6个P—P键、5个O＝O键，共需吸收能量：
E(反应物总吸)＝6×198kJ/mol＋5×498kJ/mol＝3678kJ/mol；
反应后，生成12个P—O键和4个P＝O键，共放出能量：
E(反应物总放)＝12×360kJ/mol＋4×585kJ/mol＝6660kJ/mol。
因此，该反应放出的热量为：
H＝－(6660kJ/mol－3678kJ/mol)＝－2982kJ/mol。
【答案】　H＝－2982kJ/mol
【点拨】　若断开1mol化学键吸收的能量为EkJ·mol－1,1mol某物质的分子中含有nmol化学键，化学键吸收能量为：E总吸＝n·E吸。同理，成键时：E总放＝n·E放。