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第六章 化学反应与能量
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课堂建构
反应物
吸热反应
吸收大于释放
吸收能量
E反断键
吸热反应
放热反应
吸收小于释放
成键
放能
E反>E生
生成物
放热反应
微观
宏观第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
课时1 化学反应与热能
(一)基础巩固
1.(2024·广东东莞东华高级中学期中)下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 ( )
A.化学反应都伴随着能量变化,伴随着能量变化的都是化学反应
B.需加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.化学反应中的能量变化的大小与反应物的质量多少无关
D.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
解析:化学反应都伴随着能量变化,但伴随着能量变化的不一定都是化学反应,如浓硫酸溶于水放热,该过程没有发生化学反应,A项错误;某些放热反应也需要在加热条件下才能发生,如铁与硫单质的反应,故需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,也可能是放热反应,B项错误;化学反应中的能量变化的大小与反应物的质量多少有关,C项错误;化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因,D项正确。
答案:D
2.(2024·广东深圳盐田高级中学月考)下列说法正确的是 ( )
A.离子化合物一定不含共价键
B.只含共价键的物质一定是共价化合物
C.加热至100 ℃时,水会沸腾变成水蒸气,破坏共价键
D.图中表示的总反应为吸热反应
解析:离子化合物可能含共价键,如过氧化钠,A项错误;只含共价键的化合物一定是共价化合物,B项错误;加热至100 ℃时,水会沸腾变成水蒸气,破坏分子间作用力,C项错误;题图中反应物的总能量低于生成物的总能量,故为吸热反应,D项正确。
答案:D
3.绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源,如一次能源中的水能、地热能、天然气等,二次能源中的电能、氢能等。下列能源中属于绿色能源的是 ( )
①太阳能 ②风能 ③石油 ④煤 ⑤潮汐能 ⑥木材
A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.①②⑤
答案:D
4.(2024·广东广州高一期中)碳燃烧过程中的能量变化如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.1 mol C(s)和 mol O2反应生成1 mol CO(g)放出110.5 kJ热量
B.1 mol CO2(g)反应生成1 mol C(s)和1 mol O2(g)放出393.5 kJ热量
C.1 mol C(s)与 mol O2(g)的总能量小于1 mol CO(g)的总能量
D.碳燃烧时化学能全部转化为热能
解析:由题图可知,1 mol C(s)与 mol O2反应生成1 mol CO(g)的能量差为393.5 kJ-283.0 kJ=110.5 kJ,随着反应的进行,体系能量逐渐降低,是放热反应,A项正确;由题图可知,C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.5 kJ,则逆反应为CO2(g)C(s)+O2(g) ΔH=+393.5 kJ,吸收393.5 kJ热量,B项错误;1 mol C(s)与 mol O2反应生成1 mol CO(g)放出110.5 kJ热量,即1 mol C(s)与 mol O2(g)的总能量大于1 mol CO(g)的总能量,C项错误;碳燃烧时化学能部分转化为热能,部分转化为光能,D项错误。
答案:A
5.(2022·广东东莞)已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是 ( )
A.该反应有可能是放热反应
B.断裂1 mol A—A和1 mol B—B,放出a kJ能量
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的能量为(a-b)kJ
解析:A项,由图可知,反应物总能量低于生成物总能量,所以该反应是吸热反应,错误;B项,断裂化学键要吸收能量,所以断裂1 mol A—A和1 mol B—B,吸收a kJ能量,错误;C项,由图可知,反应物总能量低于生成物总能量,错误;D项,断裂1 mol A—A和1 mol B—B,吸收a kJ能量,形成2 mol A—B要释放b kJ能量,而且反应为吸热反应,所以1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成 2 mol AB(g)吸收的能量为(a-b)kJ,正确。
答案:D
6.如图所示,烧杯甲中盛有少量液态冰醋酸,烧杯乙中盛有NH4Cl晶体,在烧杯乙中再加入适量氢氧化钡晶体 [Ba(OH)2·8H2O],搅拌,可观察到冰醋酸逐渐凝结为固体。下列有关判断中正确的是 ( )
A.NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应是放热反应
B.反应物的总能量高于生成物的总能量
C.反应中有热能转化为产物内部的能量
D.反应中断裂的化学键只有离子键
解析:烧杯甲中冰醋酸逐渐凝结为固体,说明反应吸热,反应物的总能量低于生成物的总能量,反应中有热能转化为产物内部的能量,A、B项错误,C项正确;NH4Cl晶体与氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]反应生成BaCl2、NH3和H2O,既有离子键的断裂和生成,又有共价键的断裂和生成,D项错误。
答案:C
(二)拓展提高
7.单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图所示。下列说法中正确的是 ( )
A.由图可知,单斜硫转化为正交硫的反应为吸热反应
B.正交硫比单斜硫性质活泼
C.相同条件下,等量的正交硫比单斜硫所含有的能量低
D.相同条件下,生成等量的二氧化硫气体,正交硫放出的热量多
解析:单斜硫的能量比正交硫的能量高,该反应为放热反应,A项错误;物质的能量越高越不稳定,则正交硫比单斜硫稳定,B项错误;由图像可以看出,等量的正交硫比单斜硫所含有的能量低,C项正确;由图像可以看出,等量的正交硫比单斜硫所含有的能量低,相同条件下,生成等量的二氧化硫气体,单斜硫放出的热量多,D项错误。
答案:C
8.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。下图表示N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化,下列说法中正确的是 ( )
A.1 mol N2(g)与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)与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
解析:若反应中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为正,则为吸热反应,差值为负,则为放热反应,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,A项错误,B项正确;氮气与氧气反应需要在高温或放电条件下,C项错误;NO不是酸性氧化物,与氢氧化钠溶液不反应,D项错误。
答案:B
9.化学反应A2+B22AB的能量变化如图所示,则下列说法中正确的是 ( )
A.该反应是吸热反应
B.断裂1 mol A—A和1 mol B—B放出x kJ的能量
C.断裂2 mol A—B需要吸收y kJ的能量
D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
解析:由图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应是放热反应,A项错误;旧键的断裂吸收能量,而不是释放能量,B项错误;旧键的断裂吸收能量,由图可知,断裂2 mol A—B 需要吸收y kJ能量,C项正确;由图可知,1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量,D项错误。
答案:C
(三)挑战创新
10.(2022·广东肇庆,改编)为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了下图所示三套实验装置:
(1)上述三套装置中,不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 (填序号)。
(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钡溶液与稀硫酸,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,则实验过程中烧杯内可观察到的现象是 。
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 。
解析: (1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的高低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只是铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置,不能证明该反应是放热反应还是吸热反应。
(2)氢氧化钡溶液与稀硫酸反应属于中和反应,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形管左端液柱降低,右端液柱升高。
(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,放出的热量使大试管中温度升高,气体压强增大,所以右边烧杯中有气泡产生,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,而有热量放出不一定为化学变化,所以不一定属于放热反应,如氢氧化钠溶于水放热,但不是放热反应;③若观察到烧杯中的导管内形成一段水柱,说明装置中气体的压强减小,则M可能是硝酸铵,硝酸铵溶于水,吸收热量,温度降低,气体压强减小。
答案: (1)Ⅲ
(2)左端液柱降低,右端液柱升高 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 ③硝酸铵
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