课时作业8 化学反应中能量变化的本质及转化形式
[学业达标]
1.下列反应过程中能量变化的趋势与下图一致的是( )
D.Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O
2.下列反应中,属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是( )
A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
B.甲烷的燃烧
C.铝与稀盐酸
D.灼热的炭与CO2反应
3.下列说法正确的是( )
A.凡经加热才发生的化学反应都是吸热反应
B.C(石墨,s)\o(=====,\s\up7(一定条件))C(金刚石,s),过程中既没有电子的得失也没有能量的变化
C.干冰升华时,二氧化碳分子中的共价键不发生断裂
D.伴有能量变化的物质变化,都是化学变化
4.化学反应A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应是吸热反应
B.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键放出x kJ的能量
C.断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量
D.2 mol AB(g)的总能量高于1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的总能量
5.下列变化过程,属于放热反应的是( )
①液态水变成水蒸气 ②酸碱中和反应 ③浓H2SO4稀释 ④固体NaOH溶于水 ⑤H2在Cl2中燃烧 ⑥食物腐败
A.②⑤⑥ B.②③④
C.①③⑤ D.②③④⑤⑥
6.为探究NaHCO3、Na2CO3分别与1 mol·L-1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。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
7.下列说法正确的是( )
A.任何化学反应都伴随着能量的变化
B.H2O(g)―→H2O(l)该过程放出大量的热,所以该过程是化学变化
C.化学反应中能量的变化都表现为热量的变化
D.下图所示过程是吸收能量的过程,
8.1 mol石墨在一定条件下完全转化为金刚石,其能量变化如图所示,ΔE1=393.5 kJ,ΔE2=395.4 kJ。下列说法正确的是( ),
A.1 mol石墨(s)完全转化为金刚石(s)需吸收1.9 kJ的能量
B.石墨转化为金刚石属于物理变化
C.金刚石的稳定性强于石墨
D.根据图知1 mol金刚石(s)的能量大于1 mol CO2(g)的能量
9.某反应由两步反应构成:A―→B、B―→C,反应过程中的能量变化曲线如图。下列叙述正确的是( ),
A.两步反应均为吸热反应
B.三种物质中C最稳定
C.A与C的能量之差为E4
D.A―→B,反应条件一定需要加热
[等级突破]
10.化学反应中的能量变化是由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。如图为1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol NO(g)过程中的能量变化。下列说法中正确的是( ),
A.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)完全反应放出的能量为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(g)
D.NO能与NaOH溶液反应生成盐和水
11.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。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(kJ·mol-1):P—P键:198 P—O键:360 O===O键:498,则依据反应P4(白磷)+3===,生成1 mol 时的能量变化为( ),
A.吸收1 638 kJ的能量
B.放出1 638 kJ的能量
C.吸收126 kJ的能量
D.放出126 kJ的能量
12.SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S—F键。在反应S(s)+3F2(g)=== S(g)中每生成1 mol S(g)释放出1 220 kJ热量,1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收280 kJ能量,断裂1 mol F—F键需吸收的能量为160 kJ,则断裂1 mol S—F键需吸收的能量为( )
A.500 kJ B.450 kJ,
C.430 kJ D.330 kJ
13.H2和I2能发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),生成2 mol HI(g)反应放出a kJ热量,已知a、b、c均大于零。下列说法正确的是( ),
A.反应物的总能量低于生成物的总能量
B.断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量大于断开2 mol H—I键所需能量
C.向密闭容器中加入2 mol(g) H2和2 mol I2(g),充分反应后放出的热量等于2a kJ
D.断开2 mol H—I键所需能量为(c+b+a) kJ
14.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三套实验装置:,
(1)上述三套装置中,不能证明铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应的是 (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),在甲试管里加入适量氢氧化钠溶液与稀硫酸,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(反应在甲中进行)。
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”);
③若观察到烧杯中的导管内形成一段水柱,则M可能是 。
(4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应(4K+2H2O===4KOH+32↑)是放热反应还是吸热反应。
方法①:选择上述装置 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)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。
课时作业8 化学反应中能量变化的本质及转化形式
1.解析:由题图可知,该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应。C+CO22CO为吸热反应,故A不符合题意;CaCO3CaO+CO2↑为吸热反应,故B不符合题意;2Al+Fe2O32Fe+Al2O3为放热反应,故C符合题意;Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O为吸热反应,故D不符合题意。
答案:C
2.解析:A项,Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应,但该反应中各元素的化合价没有发生变化;B项,甲烷的燃烧属于放热反应;C项,铝与稀盐酸的反应属于放热反应;D项,灼热的炭与CO2的反应为吸热反应,且该反应中碳元素的化合价发生变化,属于氧化还原反应。
答案:D
3.解析:放热反应也可能需要加热,如C在空气中燃烧属于放热反应,也需要加热,故A错误;C(石墨,s)C(金刚石,s),有新物质生成,属于化学变化,化学变化中一定伴随能量变化,故B错误;干冰升华时破坏分子间作用力,共价键不发生断裂,故C正确;物理变化时也可能伴随能量变化,如气态水冷凝成液态水会放出热量,所以伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化,D错误。
答案:C
4.解析:由题图可知,1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的总能量高于2 mol AB(g)的总能量,即反应物的总能量高于生成物的总能量,题述反应是放热反应,故A、D错误;旧键的断裂吸收能量,而不是释放能量,故B错误;由题图可知断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ能量,故C正确。
答案:C
5.解析:一般金属和水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、大多数化合反应、缓慢氧化反应等都是放热反应。由题中所给变化过程可知,①③④不是化学变化,其中①是吸热过程,③和④是放热过程;②⑤⑥为放热反应。
答案:A
6.解析:根据题表中实验①可知,碳酸氢钠溶于水为吸热过程,所以不能仅根据实验③混合后液体温度降低而判断碳酸氢钠与盐酸的反应为吸热反应,A错误;根据实验②可知,碳酸钠溶于水的过程为放热过程,所以不能仅根据实验④盐酸与碳酸钠混合后液体温度升高判断反应Ⅱ是放热反应,B错误;根据实验①可知,碳酸氢钠溶于水后混合液体温度从20 ℃降低到18.5 ℃,而实验③中盐酸与碳酸氢钠混合后液体温度从20 ℃降低到16.2 ℃(<18.5 ℃),证明反应Ⅰ为吸热反应;实验②水与碳酸钠混合后液体温度从20 ℃升高到24.3 ℃,实验④中盐酸与碳酸钠混合后液体温度从20 ℃升高到25.1 ℃(>24.3 ℃),证明碳酸钠与盐酸的反应为放热反应,故C正确,D错误。
答案:C
7.解析:任何化学反应都伴随着能量的变化,但有能量变化的过程不一定是化学变化,如物质的三态变化,虽然存在能量变化,但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成,故不是化学变化,A项正确,B项错误;化学反应中能量转化的形式有多种,除转化为热能外,还能转化为光能、电能等,C项错误;由题图可知,该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量,故该过程是放出能量的过程,D项错误。
答案:A
8.解析:由题图可知,ΔE2-ΔE1=1.9 kJ,即1 mol石墨(s)完全转化为金刚石(s)需吸收1.9 kJ热量,故A正确;石墨和金刚石为两种不同单质,二者相互转化为化学变化,故B错误;相同质量的石墨(s)和金刚石(s),石墨(s)所具有的能量低于金刚石(s),则石墨比金刚石稳定,故C错误;放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量,即1 mol金刚石(s)和1 mol O2(g)的总能量大于1 mol CO2(g)的能量,而1 mol金刚石(s)的能量与1 mol CO2(g)的能量大小根据题图无法比较,故D错误。
答案:A
9.解析:由题图可知A生成B的反应为吸热反应,B生成C的反应为放热反应,故A错误;物质所具有的能量越低,越稳定,由题图可知C的能量最低,最稳定,故B正确;A与C的能量之差为E4-E3-E1+E2,故C错误;A生成B的反应为吸热反应,吸热反应不一定需要加热,故D错误。
答案:B
10.解析:根据题给数据可知,1 mol N2(g)和1 mol O2(g)完全反应,反应物中化学键断裂吸收能量1 444 kJ,生成物中化学键的形成放出能量1 264 kJ,故反应吸收能量,吸收的能量为180 kJ,A不正确;氮气和氧气反应需要在高温或放电条件下才能进行,C不正确;NO与氢氧化钠溶液不反应,D不正确。
答案:B
11.解析:由题意可知,生成1 mol P4O6时,断裂1 mol P4(白磷)中P—P键和3 mol O2 中O===O键共吸收6 mol×198 kJ·mol-1+3 mol×498 kJ·mol-1=2 682 kJ能量,形成1 mol P4O6中P—O键放出12 mol×360 kJ·mol-1=4 320 kJ能量,故生成1 mol P4O6时总共放出(4 320-2 682) kJ=1 638 kJ能量,B正确。
答案:B
12.解析:每生成1 mol SF6(g)释放出1 220 kJ的热量,说明生成1 mol SF6(g)的反应中生成物化学键形成释放的能量比反应物化学键断裂吸收的能量多1 220 kJ,设断裂1 mol S—F键需吸收的能量为x kJ,则有6x kJ-1 220 kJ=280 kJ+3×160 kJ,解得x=330,故选D。
答案:D
13.解析:H2(g)+I2(g)2HI(g)是放热反应,反应物总能量高于生成物总能量,故A错误;断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,因为该反应是放热反应,所以形成化学键放出的能量大于断裂化学键吸收的能量,断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量小于断开2 mol H—I键所需能量,故B错误;该反应是可逆反应,不能进行彻底,所以向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g),充分反应后放出的热量小于2a kJ,故C错误;反应物断裂化学键需要的能量一生成物形成化学键放出的能量=b kJ+c kJ-2EH-I=-a kJ,所以断开2 mol H—I键所需能量EH-I为(a+b+c) kJ,D正确。
答案:D
14.解析:(1)题图中装置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不能证明Cu与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应。(2)氢氧化钠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.所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端红墨水液面降低,右端红墨水液面升高。(3)①若M为钠,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,该反应为放热反应,放出的热量使题图装置Ⅱ的乙试管中温度升高,气体压强增大,所以烧杯中有气泡产生,反应完毕后,冷却至室温,烧杯中的导管内形成一段水柱;②若观察到装置Ⅱ的烧杯中产生气泡,说明M溶于水可能放出热量,由于放热反应一定属于化学变化,而有热量放出的过程不一定为化学变化,所以M溶于水可能是放热反应;③若观察到装置Ⅱ的烧杯中的导管内形成一段水柱,说明装置Ⅱ的乙试管中气体的压强减小,则M可能是硝酸铵等铵盐,铵盐溶于水,吸收热量,温度降低,使装置Ⅱ中乙试管内气体压强减小。(4)方法①是选择装置Ⅰ(或Ⅱ)进行实验,装置Ⅰ右边U形管中左端红墨水液面降低,右端红墨水液面升高(或装置Ⅱ的烧杯中导管有气泡放出),证明该反应为放热反应;方法②是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,则说明该反应是放热反应。
答案:(1)Ⅲ (2)左端红墨水液面降低,右端红墨水液面升高 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 ③NH4NO3(合理答案即可) (4)Ⅰ或Ⅱ 放热