第六章　第一节　第1课时　化学反应与热能（含答案)

第一节　化学反应与能量变化
第1课时　化学反应与热能
题组一　化学反应与能量变化的关系
1．下列对于化学反应过程的理解，错误的是(　　)
A．化学反应过程中同时存在物质和能量的变化
B．凡是能量变化一定发生在化学变化中
C．化学反应中同时存在质量守恒和能量守恒
D．能量的释放和吸收以发生变化的物质为基础
2．(2022·重庆市育才中学高一期中)下列说法不正确的是(　　)
A．在常温下可以发生的反应不一定是放热反应
B．化学反应必然伴随能量变化，原因是化学反应中旧键断裂所吸收的能量与新键形成所释放的能量不相等
C．一定条件下，石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨比金刚石稳定，等质量的金刚石和石墨完全燃烧石墨释放的能量更多
D．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关
题组二　吸热反应和放热反应
3．(2022·黑龙江鸡西市第四中学高一期中)下列过程属于吸热反应的是(　　)
A．水的分解
B．盐酸与氢氧化钠溶液反应
C．金属镁与盐酸反应
D．铁丝在氧气中燃烧
4．(2022·河南商丘市第一高级中学高一阶段检测)下列各组变化中，前者属于吸热反应，后者属于放热反应的是(　　)
A．生石灰与水反应；醋酸与氢氧化钠反应
B．煅烧石灰石；碳酸氢钠与盐酸反应
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；钠与水反应
D．甲烷的燃烧；过氧化氢的分解
题组三　化学反应中能量变化的实质
5．(2022·合肥高一期中)已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．该反应为吸热反应
B．该反应吸收的能量为E1－E2
C．该图可表示为酸和碱的反应图像
D．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量
6．100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．石墨比金刚石更稳定
B．金刚石比石墨更稳定
C．石墨转化为金刚石的反应为放热反应
D．破坏1 mol石墨中的化学键所吸收的能量小于形成1 mol金刚石中的化学键所放出的能量
7．化学家证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：
下列关于合成氨反应的叙述不正确的是(　　)
A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成
B．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂
C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量
D．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成
题组四　人类对能源的利用及能源现状
8．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)，人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是(　　)
A．研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”
B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应
C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
D．石油和天然气都属于碳素燃料
9．下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述错误的是(　　)
A．化石能源物质内部蕴含着大量的能量
B．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C．物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能，为人类所利用
D．吸热反应没有利用价值
10．下列叙述正确的是(　　)
A．生成物总能量一定低于反应物总能量
B．酒精可用作燃料，说明酒精燃烧是放热反应
C．硝酸铵溶于水温度降低，这个变化是吸热反应
D．在H2与Cl2的反应过程中，释放的能量小于吸收的能量
11．(2022·昆明市第三中学高一期中)下列变化过程符合如图能量变化规律的是(　　)
①金属铝与氢氧化钠溶液反应
②NH4Cl固体与Ca(OH)2固体制备NH3
③Na在Cl2中燃烧
④水蒸气变成液态水
⑤硫酸和氢氧化钡溶液反应
⑥碳酸氢钠热分解
A．①②⑤ B．①③⑤
C．③④⑤ D．②④⑥
12．(2022·江西临川一中高一阶段检测)某反应由两步反应A??B??C构成，反应过程中的能量变化曲线如图，下列叙述正确的是(　　)
A．A与C的能量差为E1
B．两步反应均为吸热反应
C．三种化合物中C最稳定
D．反应A??B，反应条件一定要加热
13．NF3是一种温室气体，其储存能量的能力是CO2的12 000～20 000倍。已知：断开1 mol N≡N吸收的能量为946 kJ，断开1 mol F—F吸收的能量为154.8 kJ，断开1 mol N—F吸收的能量为283 kJ。下列说法正确的是(　　)
A．N2(g)―→2N(g)的过程会放出能量
B．N(g)＋3F(g)―→NF3(g)的过程会放出能量
C．N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)的反应为吸热反应
D．如果NF3吸收能量后没有化学键的断裂与形成，仍可能会发生化学反应
14．在一定条件下A与B反应可生成C和D，其能量变化如下：
(1)若E1＞E2，反应体系的总能量________(填“升高”或“降低”)，为________(填“吸热”或“放热”)反应，其原因是________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)若E1＜E2，反应体系的总能量________(填“升高”或“降低”)，为________(填“吸热”或“放热”)反应，其原因是________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
15．为探究Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应是吸热反应还是放热反应，某同学进行了下列实验(盐酸浓度相同，每项实验各做3次，取平均值)。
实验序号 试剂 固体 混合前温度/℃ 混合后温度/℃
a 35 mL水 2.5 g NaHCO3 20.0 18.5
b 35 mL水 3.2 g Na2CO3 20.0 24.3
c 35 mL盐酸 2.5 g NaHCO3 20.0 16.2
d 35 mL盐酸 3.2 g Na2CO3 20.0 25.1
(1)设计a、b组实验的目的是________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)通过上述实验可得出结论：Na2CO3溶液和盐酸的反应是________(填“吸热”或“放热”，下同)反应；NaHCO3溶液和盐酸的反应是____________________________________________
反应，NaHCO3溶液和盐酸反应的能量变化对应的图像是________(填字母)。
16．Ⅰ.下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所吸收的能量：
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________(填字母，下同)。
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(g)＋H2(g)===2HX(g)(X代表Cl、Br、I)的反应是____________(填“吸热反应”或“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________。
Ⅱ.已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能[通常把拆开(或形成)1 mol化学键吸收(或放出)的能量称为键能]：P—P为198 kJ·mol－1、P—O为360 kJ·mol－1、O==O为498 kJ·mol－1。则P4(白磷，s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，生成1 mol P4O6放出的热量为________。
第1课时　化学反应与热能
1．B　2.C　3.A
4．C　[生石灰与水反应为放热反应，醋酸与氢氧化钠反应即酸碱中和反应为放热反应，故A错误；煅烧石灰石属于吸热反应，碳酸氢钠与盐酸的反应属于吸热反应，故B错误；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，钠与水反应是放热反应，故C正确；甲烷的燃烧属于放热反应，过氧化氢的分解反应属于放热反应，故D错误。]
5．C　[由图可知，该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应，A、D正确；酸碱中和反应为放热反应，图为吸热反应，C错误。]
6．A　[由图可知，石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨的能量低，更稳定，选项A正确，选项B错误；由图可知，石墨转化为金刚石要吸收能量，反应为吸热反应，选项C错误；由图可知，反应为吸热反应，故破坏1 mol石墨中的化学键所吸收的能量大于形成1 mol金刚石中的化学键所放出的能量，选项D错误。]
7．D　[由图可知，每3个氢气分子和1个氮气分子断键得到原子，然后氢原子和氮原子生成2个氨分子，A项正确；催化剂能改变化学反应的速率，合成氨的反应在催化剂作用下，反应速率加快，意味着反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成变得更容易，B项正确；化学键的断裂需要吸收能量，而化学键的形成则放出能量，从图中可看出②为化学键断裂过程，③为新化学键形成过程，C项正确；化学键的断裂需要吸收能量，所以该反应在常温下难以进行，D项错误。]
8．A　9.D　10.B　11.B
12．C　[由图像可知，A和C的能量差为E4＋E2－E1－E3，A项错误；A到B为吸热反应，B到C为放热反应，B项错误；物质的能量越低越稳定，从图中可知C能量最低，故C最稳定，C项正确；反应吸、放热由反应物和生成物的总能量决定，与反应条件无关，故吸热反应不一定需要加热，D项错误。]
13．B　[N2(g)―→2N(g)的过程是化学键断裂的过程，需要吸收能量，A项错误；N(g)＋3F(g)―→NF3(g)的过程为形成化学键的过程，会放出能量，B项正确；在反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)中，形成2 mol NF3中的化学键释放的能量为6×283 kJ＝1 698 kJ，断裂1 mol N2和3 mol F2中的化学键需吸收的能量为1×946 kJ＋3×154.8 kJ＝1 410.4 kJ，放出的能量＞吸收的能量，该反应为放热反应，C项错误；化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，如果NF3吸收能量后没有化学键的断裂与生成，则不可能发生化学反应，D项错误。]
14．(1)降低　放热　反应物的部分化学能通过化学反应转化为热能释放给环境　(2)升高　吸热　反应物从环境中吸收能量
解析　(1)若E1＞E2，反应体系的总能量降低，故反应物的部分化学能通过化学反应转化为热能释放给环境，则生成物的总能量小于反应物的总能量，依据反应前后能量守恒可知反应是放热反应。(2)若E1＜E2，反应体系的总能量升高，故反应物从环境中吸收能量，则生成物的总能量大于反应物的总能量，依据反应前后能量守恒可知反应是吸热反应。
15．(1)作为对照实验，排除物质溶解而造成的热量变化
(2)放热　吸热　A
16．Ⅰ.(1)A　(2)A　(3)放热反应　(4)Cl2　Ⅱ.放热　1 638 kJ
解析　Ⅰ.(1)、(2)破坏1 mol 物质中的化学键所吸收的能量越大，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1 mol Cl—Cl和H—H需吸收能量：243 kJ＋436 kJ＝679 kJ，而形成2 mol HCl放出的能量为2×432 kJ＝864 kJ，所以在Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)反应中放出864 kJ－679 kJ＝185 kJ的热量，同理可计算在Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)、I2(g)＋H2(g)??2HI(g)反应中，分别放出103 kJ、9 kJ的热量。Ⅱ.断开旧键吸收的能量为6×198 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。