2025人教版高中化学必修第二册强化练习题--第1课时　化学反应与热能（含解析）

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2025人教版高中化学必修第二册
第六章　化学反应与能量
第一节　化学反应与能量变化
第1课时　化学反应与热能
基础过关练
题组一　吸热反应与放热反应
1.(2024黑龙江牡丹江月考)生活中每时每刻都发生着各种化学反应,下列反应不一定属于放热反应的是(　　)
A.H2SO4与Ba(OH)2溶液的反应
B.燃烧反应
C.复分解反应
D.酸碱中和反应
2.(2024安徽宿州示范高中期中联考)古典诗词凝聚了古人的智慧,下列诗句中涉及化学变化且该反应符合下面能量变化图的是(　　)
A.日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川
B.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
C.千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金
D.千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲
3.(教材习题改编)关于化学反应,下列说法正确的是　　(　　)
A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化,且均表现为吸热
B.能量守恒定律说明,必须从外界吸收能量后才表现出放热
C.石墨完全转化为金刚石时,要吸收热量,说明金刚石比石墨更稳定
D.化学反应是吸热还是放热取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量的相对大小
4.(易错题)(2024河北衡水二中月考)表示某反应热效应的实验如图所示,下列能产生相同效果的化学反应是(　　)
A.盐酸与碳酸氢钠的反应
B.氯化铵溶于水
C.铝溶于稀硝酸
D.盐酸除铁锈
题组二　化学反应中存在能量变化的原因
5.(2024辽宁沈阳期中联考)下列说法错误的是(　　)
A.化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的
B.化学反应必然伴随发生能量变化
C.化学反应中的能量变化的大小与反应物的质量的大小无关
D.化学反应中,断键吸热、成键放热
6.(2023黑龙江哈尔滨月考)NH3是制造氮肥和硝酸的原料。工业上可通过合成氨反应N2+3H2 2NH3制取氨气,该反应为放热反应。关于合成氨反应,下列说法正确的是(　　)
A.可以用如图表示反应中的能量变化
B.反应时将化学能转化为热能
C.断裂H—H键会放出能量
D.形成N—H键会吸收能量
7.(经典题)(2024湖北荆、荆、襄、宜四地七校期中联考)化学反应A+B C(吸收能量)分两步进行:①A+B X(放出能量),②X C(吸收能量)。下列示意图中表示总反应过程中能量变化正确的图像是(　　)
　　　　　　
　　　　　　
8.(2024浙江温州二中月考)已知某化学反应A2(g)+2B2(g) 2AB2(g),反应过程中的能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.该反应的进行一定需要加热或点燃
B.生成2 mol AB2(g)放出热量(E1-E2) kJ
C.1 mol A2(g)和2 mol B2(g)的总能量高于2 mol AB2(g)的能量
D.该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量
9.(2024河南濮阳一中月考)H2与Cl2在一定条件下反应生成HCl的微观示意图如图所示。
下列说法不正确的是(　　)
A.2 mol气态氢原子结合生成1 mol氢气时,放出436 kJ能量
B.由图可知,由假想中间物质H、Cl原子形成1 mol H—Cl键吸收431 kJ的能量
C.由图中能量数据可知,H—H键比Cl—Cl键更难断裂
D.该条件下,1 mol H2与足量Cl2反应放出的能量是183 kJ
题组三　热能的利用与能源
10.(2023浙江嘉兴联考)下列说法不正确的是(　　)
A.节能就是要减少能源的使用
B.人类获得热能的主要途径是通过物质的燃烧
C.节能的途径之一是提高现有燃料的燃烧效率
D.氢能是理想的新能源之一
11.(2024湖南永州月考)为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是　(　　)
A.H2O的分解反应是放热反应
B.氢能源已被普遍使用
C.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值
D.2 mol H2O(l)具有的总能量低于2 mol H2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量
能力提升练
题组一　化学反应中能量变化的分析与判断
1.(2024江西宜春宜丰中学月考)下图为科研人员采用新型复合光催化剂,利用太阳光高效分解水:
已知:H2O2的分解属于放热反应。
下列说法不正确的是(　　)
A.过程Ⅰ中水中的氢氧键发生断裂,并吸收能量
B.过程Ⅱ产生的化合物只有氧化性
C.过程Ⅲ中断裂旧键吸收的能量小于形成新键放出的能量
D.该过程主要能量转化形式:光能转化为化学能
2.(2024河南新未来期中联考)以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2的反应,为室温气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时能量变化如图所示:
下列说法错误的是(　　)
A.过程①中吸收能量使得钛氧键发生了断裂
B.若2 mol CO2完全分解生成2 mol CO和1 mol O2需要吸收30 kJ能量
C.步骤③中有共价键的断裂和形成
D.该反应中,光能和热能转化为化学能
题组二　化学反应中能量变化的简单计算
3.(经典题)(2024湖北新高考协作体期中联考)H2和I2在一定条件下能发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),生成2 mol HI(g)反应放出的热量为a kJ,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键所需能量小于断开2 mol H—I键所需能量
C.向密闭容器中加入1 mol H2和1 mol I2,充分反应后放出的热量等于a kJ
D.断开1 mol H—I键所需能量为(c+b+a) kJ
4.(2024山东临沂期中)回答下列问题:
(1)①白磷在氧气中燃烧的能量变化可用下图中的　　　(填字母)表示。
a　　　b
②已知在一定条件下,白磷转化为红磷释放能量,故白磷比红磷的稳定性　　　(填“强”或“弱”)。
(2)根据下图所示的转化关系判断,生成16 g CH3OH(l)放出　　　kJ能量。
题组三　化学反应与热能、能源在新情境中的应用
5.(2024江苏盐城五校期中联考)含氮化合物在工农业生产中有着十分重要的作用。铵盐、硝酸盐、尿素等可作植物生长的“食物”。但含氮化合物在生产和使用过程中产生的氮氧化物易造成光化学污染和硝酸型酸雨,所以氮氧化物需无害化处理,目前根据氮氧化物的来源处理的主流方法如下:
(1)方法一:工业废气(含NO、NO2)利用石灰乳吸收,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。
①写出该反应的化学方程式:　　　　　　。
②工业处理废气时,采用吸收塔,将废气从吸收塔底部通入,石灰乳从吸收塔顶部喷淋。这样操作的优点是:　　　　　　　　　　　。
(2)方法二:“三元催化”是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。其工作原理是利用加装催化剂铑(Rh)将尾气中的主要有害物质转化为无害物质,部分反应的过程示意图如下:
①过程Ⅱ为　　　　过程(填“吸热”或“放热”),还原产物为　　　　,当生成4.4 g CO2时,转移电子　　　　mol。
②请用文字描述过程Ⅰ和过程Ⅱ:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
6.(2024广东实验中学期中)回答下列问题。
(1)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装置Ⅲ中甲的名称是　　　　　　　　　　;
②上述装置中,不能用来证明“锌和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是　　　(填序号)。
③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钡晶体与氯化铵晶体搅拌反应,U形管中可观察到的现象是　　　　　　　　　　。
(2)太阳能的开发利用是21世纪的一个重要课题。
①人类利用太阳能常见的两种转化方式是　　　　　　　、　　　　　　　。
②利用储能介质储存太阳能的原理是白天在太阳照射下,某种盐熔化吸收热量;晚间熔盐释放出相应能量,从而加以利用。已知表中数据:
盐 熔点/ ℃ 熔化吸热/ (kJ/mol) 参考价格/ (元/kg)
CaCl2· 6H2O 29.0 37.3 780~750
Na2SO4· 10H2O 32.4 77.0 800~900
Na2HPO4· 12H2O 36.1 100.1 1 600~2 000
Na2S2O3· 5H2O 48.5 49.7 1 400~1 800
其中最适宜作储能介质的是　　　　　　　　　　(填字母)。
A.CaCl2·6H2O　
B.Na2SO4·10H2O
C.Na2HPO4·12H2O
D.Na2S2O3·5H2O
答案与分层梯度式解析
第六章　化学反应与能量
第一节　化学反应与能量变化
第1课时　化学反应与热能
基础过关练
1.C　H2SO4与Ba(OH)2溶液混合,发生酸碱中和反应,是放热反应;燃烧是剧烈的发光、放热的反应,因此燃烧反应都是放热反应;复分解反应中有的是放热反应,如酸碱中和反应,有的是吸热反应,如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应,C项符合题意。
2.D　题图中所表示的反应为吸热反应,A、C两项中没有涉及化学反应,B项中涉及的反应为放热反应,D项中涉及CaCO3受热分解,CaCO3受热分解为吸热反应,故选D。
3.D　化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化,有的反应表现为吸热,也有的反应表现为放热,A错误。并非必须从外界吸收能量后才能表现出放热,比如中和反应,B错误。石墨完全转化为金刚石时,要吸收热量,说明石墨比金刚石更稳定,C错误。化学反应是吸热还是放热取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量的相对大小;若反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量,该反应为吸热反应;若反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量,该反应为放热反应,D正确。
4.A　根据题图可知,试管甲中发生吸热反应,NaHCO3和HCl的反应是吸热反应〗,A符合题意;NH4Cl溶于水是吸热过程,不是化学反应,Al溶于稀硝酸、盐酸除铁锈都是放热反应,故B、C、D不符合题意。
5.C　化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成,断裂化学键需要吸收能量,形成化学键会释放能量,发生化学反应,必然有化学键发生变化,也一定伴随能量变化,A、B、D正确;化学反应中能量变化的大小与反应物质量的大小有关,相同反应,参加反应的物质的质量越大,能量变化越大,C错误。
6.B　题图中信息是反应物总能量低于生成物总能量,是吸热反应,合成氨反应是放热反应,A错误;合成氨反应是放热反应,反应时将化学能转化为热能,B正确;断裂H—H键会吸收能量,C错误;形成N—H键会释放能量,D错误。
7.A　
①A+B X(放出能量) 能量:(A+B)>X
②X C(吸收能量) 能量:XA+B C(吸收能量) 能量:(A+B)能量:C>(A+B)>X
思维建模　解化学反应中能量变化图像题的方法
8.D　由题图可知该反应是吸热反应,吸热反应不一定都需要加热或点燃,A错误;根据题图可知,生成2 mol AB2(g)吸收的热量为(E1-E2) kJ,B错误;1 mol A2(g)和2 mol B2(g)的总能量低于2 mol AB2(g)的能量,C错误;断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,该反应为吸热反应,则断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量,D正确。
9.B　由微观示意图可知,2 mol气态氢原子结合生成1 mol氢气时,放出436 kJ能量,A正确;形成化学键释放能量,H、Cl原子形成1 mol H—Cl键放出431 kJ的能量,B错误;键能越大,化学键越稳定,越难断裂,根据示意图可知,H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大,难断裂,C正确;1 mol H2与足量Cl2反应生成2 mol HCl时放出的能量为(2×431-436-243)kJ=183 kJ,D正确。
10.A　节能并不是简单地减少能源的使用,更重要的是要提高能源的使用效率,降低能耗,A不正确;人类获得热能的主要途径是通过物质的燃烧,B正确;提高燃料的燃烧效率能够减少燃料的用量,C正确;氢能来源广,使用中无污染,是理想的新能源之一,D正确。
11.D　水的分解是吸热反应,A错误;氢能源由于受贮存和运输等因素的限制,还未普遍使用,但有巨大的开发利用价值,B、C错误;水的分解是吸热反应,则2 mol H2O(l)具有的总能量低于2 mol H2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量,D正确。
能力提升练
1.B　过程Ⅰ中H—O键断裂,吸收能量,A正确;过程Ⅱ产生的化合物是H2O2,具有较强的氧化性,也具有还原性,B错误;过程Ⅲ发生H2O2的分解反应,H2O2的分解反应是放热反应,即断裂旧键吸收的能量小于形成新键放出的能量,C正确;题述过程主要能量转化形式为光能转化为化学能,D正确。
2.B　由题图可知,过程①中Ti—O键发生断裂,断键吸收能量,A正确;由题给数据可知,2 mol CO2分子中共价键断裂吸收的能量为(1 598×2)kJ,生成2 mol CO和1 mol O2时,形成共价键释放的能量为(1 072×2+496) kJ,则反应中需要吸收的能量为(1 598×2)kJ-(1 072×2+496) kJ=556 kJ,B错误;由题图可知,步骤③中有碳氧键的断裂和形成,C正确;由题图可知,该反应是以TiO2为催化剂,CO2在光和热的条件下分解生成CO和O2,则该反应中光能和热能转化为化学能,D正确。
3.B　H2与I2的反应是放热反应,反应物总能量高于生成物总能量,A错误;断裂1 mol H—H键和1 mol I—I键需要吸收能量,形成2 mol H—I键要放出能量,该反应为放热反应,则断开1 mol H—H键和1 mol I—I键吸收的能量小于形成2 mol H—I键放出的能量,形成2 mol H—I键放出的能量等于断开2 mol H—I键吸收的能量,B正确;H2与I2反应是可逆反应,1 mol H2和1 mol I2不可能反应完全,放出的热量小于a kJ,C错误;设断开1 mol H—I键所需能量为x kJ,则有2x-(c+b)=a,x=(c+b+a),D错误。
4.答案　(1)①a　②弱　(2)45.5
解析　(1)①白磷在氧气中燃烧是放热反应,能量变化可用图a表示;②能量越低越稳定,白磷转化为红磷释放能量,红磷能量低,白磷比红磷的稳定性弱。
(2)16 g CH3OH(l)的物质的量为0.5 mol,根据题图转化关系可知,生成1 mol CH3OH(l)放出91 kJ的能量,则生成0.5 mol CH3OH(l)放出91 kJ×0.5=45.5 kJ能量。
反思升华　化学反应中能量变化大小的计算方法
(1)根据反应物总能量和生成物总能量计算
ΔE=|反应物总能量-生成物总能量|。
(2)根据化学键断裂吸收的能量和化学键形成释放的能量计算
ΔE=|断键时吸收能量之和-成键时释放能量之和|。
5.答案　(1)①NO+NO2+Ca(OH)2 Ca(NO2)2+H2O　②增大废气与石灰乳的接触面积,使废气被充分吸收　(2)①放热　N2　0.2　②过程Ⅰ,吸附在催化剂Rh表面的NO分子断键,得到的N和O吸附于催化剂表面;过程Ⅱ,吸附在催化剂Rh表面的O与CO结合形成CO2、N与N结合形成N2,从催化剂表面脱附
解析　(1)①NO、NO2用石灰乳吸收获得Ca(NO2)2,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为NO+NO2+Ca(OH)2 Ca(NO2)2+H2O。
(2)①过程Ⅱ,吸附在催化剂Rh表面的O与CO结合形成CO2、N与N结合形成N2,形成化学键的过程为放热过程;整个过程中CO和NO反应生成N2和CO2,N元素化合价由+2价降低到0价,C元素化合价由+2价升高到+4价,还原产物为N2,当生成4.4 g CO2时,转移电子×2=0.2 mol。
6.答案　(1)①长颈漏斗　②Ⅲ　③红墨水左侧液面升高
(2)①光—热转换　光—电转换　②B
解析　(1)①装置Ⅲ中甲为长颈漏斗。②反应放热,使气体膨胀,Ⅰ中U形管中红墨水左侧液面下降,Ⅱ中烧杯中有气泡冒出,均可说明反应是放热的;Ⅲ中产生的氢气会进入烧杯中,导致烧杯中有气泡产生,无法证明该反应为放热反应。③氢氧化钡晶体与氯化铵晶体搅拌,反应吸热,导致装置Ⅰ乙中气体压强减小,U形管中红墨水左侧液面升高。(2)①人类利用太阳能常见的两种转化方式是光 — 热转换、光 — 电转换。②作为储能介质应综合考虑下列因素才有应用价值:熔点比常温略高;熔化时吸热值较大,单位质量的固体盐在熔化时吸热越多越好;价格低廉。结合表格中数据可知Na2SO4·10H2O最适宜作储能介质,故选B。
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