资源描述
第1节 化学能与热能
考点
对应题号
基本目标
发展目标
1.反应热概念与能源
1,2,3
2.放热反应和吸热反应判断
4,5,7
11,13
3.反应热与物质能量、键能关系
6
10,14
4.综合应用
8,9
12,15
[基本目标]
1．我国科学家最近指出：2050年后全球将出现的四大能源是：①氢能 ②天然气水合物 ③空间太阳能发电 ④氚和氦－3的核聚变。这四大能源未来在提供能量过程中会产生新核素的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
D 解析 ④发生的是原子核的变化，有新核素生成，其余都只发生了化学变化。
2. 下列有关能量转换的说法正确的是( )
A．煤燃烧生成CO2是热能转化为化学能的过程
B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程
B 解析 本题考查了自然界中能量的转化方式。煤燃烧是炭和氧气中的化学能转化为热能，同时生成新物质二氧化碳，A项错误；动物体内葡萄糖的氧化是化学能转化为其他形式的能量，C项错误；光合作用是太阳能转化为化学能的过程，D项错误。
3．下列说法中，正确的是( )
A．干冰升华时要吸收热量，所以这是吸热反应
B．加热后才能发生的反应一定是吸热反应
C． 1 mol Ba(OH)2与1 mol H2SO4反应吸收的热量为Q
D．可燃物的燃烧都是放热反应
D 解析 干冰升华吸收热量克服分子间作用力，是物理过程，A项错误；有些放热反应也要加热，B项错误；Ba(OH)2与H2SO4的反应为中和反应，应释放热量。
4．下列反应中，既属于氧化还原反应，同时又是吸热反应的是( )
A．灼热的炭与CO2反应
B．H2在O2中燃烧的反应
C．铝与稀盐酸反应
D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
A 解析 A、B、C项是氧化还原反应，B、C项是放热反应，A项是吸热反应；D项是吸热反应，但不是氧化还原反应。
5．如图表示吸收能量反应的图像是( )
C 解析 反应物的能量低于生成物的能量，反应表现为吸热。
6．下列说法正确的是( )
A．由氢原子形成1 mol H—H键要吸收热量
B．N2性质非常稳定，是因为N2分子中含有氮氮三键，要破坏氮氮三键需吸收更多的能量
C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成H2O时所释放的热量与浓溶液相同
D．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
B 解析 形成新化学键需要放出热量，A项错误；在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量不包含浓酸、碱溶液溶解所放出的部分热量，C项错误；水变为水蒸气时，也伴随有能量变化，但该变化不是化学变化，D项错误。
7．物质发生化学反应时总是伴随能量的变化。下列化学反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量的是( )
①石灰石高温分解 ②铁粉加入到稀盐酸中 ③水蒸气通过灼热的焦炭 ④铝粉和氧化铁混合粉末引燃 ⑤二氧化碳与碳混合加热 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体混合
A．① B．①②
C．①③⑤⑥ D．①③④
C 解析 石灰石高温分解、水蒸气与焦炭的反应、二氧化碳与碳的反应以及Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体混合反应都是吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，选项C符合题意。
8．如图所示，把试管放入盛有 25 ℃ 饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中放入几小块镁片，再用滴管滴 5 mL 稀盐酸于试管中。试回答下列问题：
(1)实验中观察到的现象是：①_______________________、②__________________、③________________。
(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，生成的MgCl2和H2的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)参加反应的镁片和盐酸的总能量。
解析 镁片与盐酸的反应是放热反应，是由于反应物(Mg和盐酸)的总能量高于生成物(MgCl2和H2)的总能量。放出的热通过小试管传递给饱和石灰水溶液，使石灰的溶解度下降而析出Ca(OH)2晶体。
答案 (1)①镁片上有大量气泡产生；②参加反应的镁片逐渐溶解；③烧杯中溶液变浑浊 (2)镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，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↑ (4)小于
9．为了研究化学反应A＋B===C＋D的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题：
(1)该反应________(填“放出”或“吸收”)热量。
(2)A和B的总能量比C和D的总能量__________(填“高”或“低”)。
(3)物质中的化学能通过化学反应转化成________释放出来。
(4)反应物化学键断裂吸收的能量________(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。
(5)写出一个符合题中条件的化学方程式：______________________________。
答案 (1)放出 (2)高 (3)热能 (4)低
(5)2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑(或2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑或NaOH＋HCl===NaCl＋H2O等合理答案均可)
[发展目标]
10．根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化(H2、O2和H2O都是气体)，其中一定正确的是( )
A．H2O分解为H2与O2时放出热量
B．1 mol H2与0.5 mol O2完全反应生成1 mol H2O时放出热量245 kJ
C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为甲＞乙＞丙
D．氢气和氧气的总能量小于水的能量
B 解析 ΔH＝反应物键能和－生成物键能和＝436 kJ/mol＋249 kJ/mol－930 kJ/mol＝－245 kJ/mol，反应放热，所以水分解吸热，A项错误；据A项分析，生成1 mol水时放出245 kJ的热量，B项正确；断键吸收能量，成键释放能量，甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙，C项错误；反应放热，反应物总能量高于生成物，氢气和氧气的总能量大于水的能量，D项错误。
11．为探究NaHCO3、Na2CO3与1 mol/L盐酸反应(设两反应分别是反应Ⅰ、反应Ⅱ)过程中的热效应，进行实验并测得如下数据：
序号
液体
固体
混合前温度
混合后最高温度
①
35 mL水
2.5 g NaHCO3
20℃
18.5℃
②
35 mL水
3.2 g Na2CO3
20℃
24.3℃
③
35 mL盐酸
2.5 g NaHCO3
20℃
16.2℃
④
35 mL盐酸
3.2 g Na2CO3
20℃
25.1℃
下列有关说法正确的是( )
A．仅通过实验③即可判断反应Ⅰ是吸热反应
B．仅通过实验④即可判断反应Ⅱ是放热反应
C．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应
D．通过实验可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是放热反应、吸热反应
C 解析 仅通过实验①可判断出NaHCO3溶于水吸热；通过实验①③可判断出NaHCO3与盐酸反应是吸热反应；仅通过实验②可判断出Na2CO3溶于水放热；通过实验②④可判断出Na2CO3与盐酸反应是放热反应。综上所述，可判断出反应Ⅰ、Ⅱ分别是吸热反应、放热反应，C项正确。
12．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( )
N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化
A．通常情况下，NO比N2稳定
B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接反应生成NO
C．1 mol N2(g)和1 mol O2( g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
D．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为179.3 kJ
C 解析 A项，通常情况下，N2比NO稳定，错误；B项，N2(g)和O2(g)在高温或放电条件下才能反应生成NO，错误；C项，根据图示，1 mol N2(g)和1 mol O2( g)转化为2 mol NO( g)时吸收的能量为946 kJ＋497.3 kJ－632 kJ×2＝179.3 kJ，该反应为吸热反应，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO( g)具有的总能量，正确；D项，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应吸收的能量为179.3 kJ，错误。
13．已知反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)，断开1 mol A2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断开1 mol B2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，生成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ(Q1、Q2、Q3均大于零)，则下列说法正确的是( )
A．若A2和B2的总能量大于生成的2AB的总能量，则反应放热
B．若A2和B2的总能量小于生成的2AB的总能量，则反应放热
C．若该反应为放热反应，则Q1＋Q2<Q3
D．若该反应为吸热反应，则Q1＋Q2<Q3
A 解析 A项，若A2和B2的总能量大于生成的2AB的总能量，则反应放热，正确；B项，若A2和B2的总能量小于生成的2AB的总能量，则反应吸热，错误；C项，若该反应为放热反应，则断裂反应物化学键吸收的总能量小于形成生成物化学键释放的总能量，即Q1＋Q2<2Q3，错误；D项，若该反应为吸热反应，则断裂反应物化学键吸收的总能量大于形成生成物化学键释放的总能量，即Q1＋Q2>2Q3，错误。
14．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P：198 kJ·mol－1、P—O：360 kJ·mol－1、O===O：498 kJ·mol－1，则P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，生成1 mol P4O6________的热量为________。
解析 断开旧键吸收的能量为198×6 kJ＋3×498 kJ＝2 682 kJ，形成新键放出的能量为12×360 kJ＝4 320 kJ，故该反应为放热反应，生成1 mol P4O6放出的热量为4 320 kJ－2 682 kJ＝1 638 kJ。
答案 放热 放出 1 638 kJ
15．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)上述三套装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是________(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＋2H2O===4KOH＋3O2↑)是放热反应还是吸热反应。
方法①：选择装置________(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。
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。(3)NaOH固体、硝酸铵等溶于水时有热量的变化，但发生的是物理变化，不属于化学反应，故不是放热反应或吸热反应。
答案 (1)Ⅲ (2)左端液面降低，右端液面升高 放热 (3)①产生气泡，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
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