专题6 第二单元 第2课时　化学反应中能量变化的原因　燃料燃烧释放的　能量和氢能的利用 课后巩固练习(含答案）

第2课时　化学反应中能量变化的原因　燃料燃烧释放的　能量和氢能的利用
题组一　能量变化的决定因素
1．下列反应一定属于放热反应的是(　　)
A．八水合氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应
B．反应物能量比生成物能量低的反应
C．化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应
D．不需要加热就能发生的反应
2．(2022·内蒙古额尔古纳市第一中学高二阶段练习)中国传统文化博大精深，蕴含着丰富的化学知识，以下语句与图中变化相符的是(　　)
A．庭草留霜池结冰
B．煮豆燃豆萁
C．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲
D．有以硫黄、雄黄合硝石并蜜烧之，焰起烧手面及烬屋舍者
3．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，下列说法不正确的是(其他条件相同)(　　)
A．12 g C所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量
B．56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
C．12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44 g CO2所具有的总能量
D．将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多
4．如图表示化学反应过程中的能量变化，据图判断下列说法中合理的是(　　)
A．500 mL 2.0 mol·L－1 HCl溶液和500 mL 2.0 mol·L－1 NaOH溶液的反应符合图(a)，且放出的热量为ΔE1
B．500 mL 2.0 mol·L－1 H2SO4溶液和500 mL 2.0 mol·L－1 Ba(OH)2溶液的反应符合图(b)，且吸收的热量为ΔE2
C．发生图(a)能量变化的任何反应，一定不需要加热即可发生
D．CaO、浓硫酸分别溶于水时的能量变化均符合图(a)
5．下列说法正确的是(　　)
A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B．生成物全部化学键形成时所释放的能量大于反应物全部化学键断裂所吸收的能量时，反应为吸热反应
C．生成物的总能量大于反应物的总能量时，反应吸热，ΔH>0
D．ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
题组二　化学反应中能量变化的实质
6．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
7．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图表示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(　　)
A．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ
B．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
C．通常情况下，N2(g)和 O2(g)混合能直接生成NO
D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水
8．氢气可以在氧气中燃烧。在该反应中：断裂1 mol H—H键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 mol O==O键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol H—O键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中，正确的是(　　)
A．2Q1＋Q22Q3
C．2Q1＋Q2<4Q3 D．2Q1＋Q2<2Q3
题组三　能源与热值
9．太阳能是理想的能源，通过Zn和ZnO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。下列说法中，不正确的是(　　)
A．Zn与H2O或者CO2反应时作还原剂
B．利用该过程可以降低环境中CO2的含量
C．利用该过程可以生产氢能源，实现太阳能向化学能的转化
D．该过程需要不断补充Zn才能持续进行
10．25 ℃、101 kPa下，煤炭、氢气、天然气和甲醇(CH3OH)等几种燃料的热值(指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量)依次是33 kJ·g－1、143 kJ·g－1、56 kJ·g－1、23 kJ·g－1，
则下列热化学方程式正确的是(　　)
A．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－396 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－896 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1
D．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝736 kJ·mol－1
11．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。下列说法正确的是(　　)
A．NH4HCO3和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．该反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量
D．NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量
12．由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．反应生成1 mol N2时转移4 mol e－
B．反应物能量之和大于生成物能量之和
C．N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g)　ΔH＝－139 kJ·mol－1
D．断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
13．在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·mol－1；CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890 kJ·mol－1。现有4 mol CO和CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧，释放的热量为2 953 kJ，则CO和CH4的体积比为(　　)
A．1∶3 B．3∶1 C．1∶2 D．2∶1
14．如图所示，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.4 kJ·mol－1，下列说法或表示正确的是(　　)
A．C(s，石墨)===C(s，金刚石)，该反应的ΔH为负值
B．石墨的稳定性弱于金刚石
C．石墨和金刚石的转化是物理变化
D．1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.9 kJ
15．通常人们把拆开1 mol某化学键所消耗的能量看作是该化学键的键能。键能的大小可衡量化学键的强弱，也可以估算化学反应的反应热。下表为某些化学键的键能。
化学键 N—N O==O N≡N N—H
键能/(kJ·mol－1) 154 496 942 a
已知火箭燃料肼()的有关化学反应的能量变化如图所示，则下列说法错误的是(　　)
A．N2比O2稳定
B．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol－1
C．表中的a＝194
D．图中的ΔH3＝2 218 kJ·mol－1
16．已知反应H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，则
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a：_____________________________________________________________________；
b：_____________________________________________________________________；
c：_____________________________________________________________________。
(2)该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，放出的热量为________kJ(用字母表示)。
17．(1)在25 ℃、101 kPa的条件下，请回答下列有关问题：
①由H＋H―→H2，当形成1 mol H—H键时，要____________(填“吸收”或“放出”，下同)436 kJ的能量；由Cl2―→Cl＋Cl，当断裂1 mol Cl—Cl键时，要________243 kJ的能量。
②对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，测得生成2 mol HCl(g)时，反应过程中放出183 kJ的热量，则断开1 mol H—Cl键所需的能量是________kJ。
③有两个反应：a.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)，b.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)。这两个反应中，相同物质的量的H2(g)、Cl2(g)反应生成相同质量的HCl(g)时，放出的能量______(填“相等”或“不相等”)。
(2)①根据图示的能量转化关系判断，生成16 g CH3OH(l)________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
②1 mol CO(g)的总键能________(填“>”“＝”或“<”)1 mol CH3OH(l)的总键能。
第2课时　化学反应中能量变化的原因燃料燃烧释放的能量和氢能的利用
1．C　2.C　3.A　4.A　5.C
6．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，意味着反应物化学键的断裂和生成物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为新的化学键形成过程，C项正确。]
7．B　[反应热就是断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键所放出的能量的差值，所以该反应的反应热是946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×632 kJ·mol－1＝180 kJ·mol－1，所以该反应是吸热反应，选项A不正确、选项B正确；氮气和氧气反应需要在高温或放电条件下才能发生，选项C不正确；NO不是酸性氧化物，和氢氧化钠溶液不反应，选项D不正确。]
8．C　[H2在O2中燃烧放热，则断裂化学键吸收的总能量比形成化学键放出的总能量小，由于反应的化学方程式为2H2＋O22H2O，则断键吸收的能量为2Q1＋Q2，形成化学键放出的能量为4Q3，则能量关系为2Q1＋Q2<4Q3。]
9．D　[Zn与H2O或者CO2反应时，Zn反应生成ZnO，作还原剂，A正确；Zn与CO2反应消耗CO2，因此利用该过程可以降低环境中CO2的含量，B正确；根据图中信息，反应生成氢气，因此利用该过程可以生产氢能源，实现太阳能向化学能的转化，C正确；该过程不需要不断补充Zn就能持续进行，D错误。]
10．B　[A项，煤炭的热值是33 kJ·g－1，则12 g煤炭放出的热量为396 kJ，所以热化学方程式为C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－396 kJ·mol－1，错误；B项，天然气的热值是56 kJ·g－1，则16 g CH4放出的热量为896 kJ，所以热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－896 kJ·mol－1，正确；C项，氢气的热值是143 kJ·g－1，则4 g H2放出的热量为572 kJ，所以热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1，错误；D项，甲醇(CH3OH)的热值是23 kJ·g－1，则32 g CH3OH放出的热量为736 kJ，所以热化学方程式为CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－736 kJ·mol－1，错误。]
11．B　[醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误；吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为生成物内部的能量储存在生成物中，B正确；由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应，各反应物的总能量低于各生成物的总能量，而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一，故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论，D错误。]
12．A　[反应生成1 mol N2时转移2 mol e－。]
13．A　[设一氧化碳物质的量为x mol，则甲烷物质的量为(4－x)mol，
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ·mol－1
1 mol　　　　　　　　　　　　283 kJ
x mol　　　　　　　　　　　　283x kJ
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－890 kJ·mol－1
1 mol　　　　　　　　　　　　890 kJ
(4－x)mol　　　　　　　　　　(4－x)×890 kJ
则283x kJ＋(4－x)×890 kJ＝2 953 kJ，解得x＝1，同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比，则CO和CH4的体积之比为1∶3。]
14．D　[根据图示，金刚石的能量大于石墨的能量，C(s，石墨)===C(s，金刚石)反应吸热，该反应的ΔH为正值，故A错误；根据图示，金刚石的能量大于石墨的能量，能量越低越稳定，所以石墨的稳定性强于金刚石，故B错误；石墨和金刚石是两种不同的物质，石墨和金刚石的转化是化学变化，故C错误；根据图示，C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1－(－395.4 kJ·mol－1)＝1.9 kJ·mol－1，所以1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.9 kJ，故D正确。]
15．C
16．(1)旧的化学键断裂所吸收的能量　新的化学键形成所放出的能量　总反应所放出的能量　(2)放热　c(或b－a)
解析　(1)由图像分析可知，a表示旧的化学键断裂所吸收的能量，b表示新的化学键形成所放出的能量，c表示总反应所放出的能量。(2)反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应是放热反应，放出的热量为c或(b－a)kJ。
17．(1)①放出　吸收　②431　③相等　(2)①放出　45.5　②<