第一节　化学反应与能量变化 第1课时　化学反应与热能--2026人教版高中化学必修第二册章节练

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2026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　放热反应与吸热反应
1.(2025浙江宁波期中)下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是(　　)
A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
B.铝片与稀盐酸的反应
C.灼热的炭与二氧化碳的反应
D.碳酸氢钠溶液与盐酸的反应
2.(2025广东深圳外国语学校段考)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如图能量变化的是(　　)
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.(2025天津第一百中学月考)化学反应伴随着能量变化,下列过程或反应的能量变化与如图所示的能量变化一致的是(　　)
A.硝酸铵溶于水
B.盐酸与氢氧化钠溶液反应
C.铁与稀盐酸反应
D.生石灰溶于水
题组二　化学反应中存在能量变化的原因
5.(2025黑龙江牡丹江期中)一氧化碳是一种可燃性气体,燃烧时发生反应:2CO+O2 2CO2。下列关于该反应的说法不正确的是(　　)
A.化学反应的本质是旧键断裂新键形成
B.化学反应中形成化学键会放出能量
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.化学键的断裂与形成是该反应中能量变化的主要原因
6.(教材深研拓展)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　能量变化图像的分析与应用
7.(2025吉林通化一中月考)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的图像是　　(　　)
　　　　　　
　　　　　　
8.(2025湖北沙市中学月考)某化学反应由两步反应A→B→C构成,A、B、C分别为三种物质,该反应中能量变化曲线如图所示,下列叙述正确的是(　　)
A.A→B为放热反应,B→C为吸热反应
B.A→C为放热反应,放出热量为E1+E4-E2-E3
C.A→B反应条件一定需要加热
D.断裂A中化学键吸收的能量低于形成C中化学键所放出的能量
9.(2025江苏扬州大学附中期中)如图所示,曲线a和b代表N2和H2在不同条件下反应的能量变化,下列有关说法中正确的是(　　)
A.a放出的能量比b多
B.断开1 mol N2和3 mol H2的化学键需要放出2 250.9 kJ的能量
C.1 mol N2和3 mol H2的总键能比2 mol NH3的总键能大
D.1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的能量
题组四　热能的利用与能源
10.(2025河北保定一中月考)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
11.(2025广西南宁月考)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.(2025河南部分学校联考)CO2催化转化有利于资源化利用。反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的能量变化如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.反应物分子断键吸收的总能量大于生成物分子成键释放的总能量
B.反应中每转化1 mol CO2,转移6 mol电子
C.若水的状态为液态,则能量变化曲线可能为①
D.CH3OH(g)比CH3OH(l)更稳定
2.(2025黑龙江哈尔滨师大附中期中)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法正确的是(　　)
　
A.图甲:固态硫转化为气态硫,发生放热反应
B.图乙:白磷比红磷更稳定
C.图丙:1 mol NO2和1 mol CO的键能总和小于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和
D.图丁:在一定条件下,将1 mol N2与3 mol H2充入密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),充分反应后放热92 kJ
3.(2025山东潍坊中学月考)以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2的反应,为温室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
4.(2025云南玉溪期中)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.H2(g)燃烧放出能量是因为氢气的能量大于H2O(g)的能量
B.吸热反应都需要加热,放热反应都不需要加热
C.断开1 mol H—O键吸收930 kJ的能量
D.H2(g)和O2(g)生成1 mol H2O(g)释放245 kJ能量
5.(2025江西南昌期中)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
题组三　化学反应与热能、能源在新情境中的应用
6.(2025河南驻马店期中)某课题组通过数字化实验对白磷燃烧时体系的温度变化进行探究,实验装置及数据曲线如图所示,其中t3 s时推入H2O2溶液。下列说法不正确的是(　　)
A.t1 s对应的温度是白磷能够燃烧的最低温度
B.t1~t2 s可观察到大量白烟,气球可能膨胀
C.t3~t4 s对应温度升高说明过氧化氢分解放热
D.气球的作用是调节气压
7.(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 37.3 780~850
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
基础过关练
1.C　Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,反应中无元素化合价变化,不是氧化还原反应,A不符合题意;铝与稀盐酸的反应为放热反应,B不符合题意;灼热的炭与CO2的反应是氧化还原反应,也是吸热反应,C符合题意;碳酸氢钠溶液与盐酸的反应不是氧化还原反应,D不符合题意。
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,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　由题图可知,U形管中左端红墨水高于右端,说明试管中的过程或反应为吸热过程或吸热反应(破题关键)。硝酸铵溶于水的过程为吸热过程,A符合题意;盐酸与氢氧化钠溶液反应、铁与稀盐酸反应、生石灰溶于水生成氢氧化钙的反应均为放热反应,B、C、D不符合题意。
5.C　化学反应的本质是通过旧键断裂和新键形成实现物质间的转化,A正确;形成化学键会释放能量,B正确;一氧化碳燃烧是放热反应,反应物的总能量应高于生成物的总能量,C错误;化学键的断裂(吸收能量)与形成(释放能量)是化学反应中能量变化的主要原因,D正确。
6.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,根据微观示意图可知,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。
名师点津
　　本题完全围绕教材核心内容命题:以 “化学键与能量变化” 为知识载体,以 “微观示意图” 为情境工具,考查学生对教材基本概念的理解和应用,体现 “源于教材、聚焦基础、强调应用” 的命题特点。教学中需紧扣教材模型,强化微观与宏观的联系,辨析易混淆概念,提升学生对核心原理的精准掌握。
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　根据题图中信息可知,A的能量低于B的能量,B的能量高于C的能量,则A→B为吸热反应,B→C为放热反应,A错误;A→C为放热反应,放出的热量为形成生成物化学键时放出的能量之和-断裂反应物化学键时吸收的能量之和,即(E2+E4)-(E1+E3)(破题关键),B错误;A→B为吸热反应,吸热反应不一定需要加热,C错误;A→C为放热反应,即断裂反应物A中化学键吸收的能量要低于形成C中化学键放出的能量,D正确。
9.D　曲线a和b的反应物总能量和生成物总能量均相同,则a和b放出的能量相等,A错误;断键吸收能量,则断开1 mol N2和3 mol H2的化学键需要吸收2 250.9 kJ的能量,B错误;该反应是放热反应,反应物的总键能低于生成物的总键能,即1 mol N2和3 mol H2的总键能小于2 mol NH3的总键能,C错误;该反应生成2 mol NH3放出(2 342.9-2 250.9) kJ=92 kJ能量,则1 mol NH3(g)完全分解需要吸收46.0 kJ的能量,D正确。
10.A　菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明”,A错误;发展太阳能经济有助于减缓温室效应,B正确;太阳能电池可将太阳能直接转化为电能,C正确;石油和天然气都属于碳素燃料,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　由题图可知,该反应是放热反应,反应物分子断键吸收的总能量小于生成物分子形成化学键释放的总能量,A错误;反应中C元素由+4价降低到-2价,所以每转化1 mol CO2转移6 mol电子,B正确;物质由气态转化为液态时会放热,所以反应生成液态水时放出更多热量,C错误;物质状态为气态时的能量高于液态时的能量,能量高的物质稳定性差,D错误。
2.C　固态硫能量低于气态硫,固态硫转化为气态硫,为吸热过程,A错误;能量越低越稳定,故红磷比白磷更稳定,B错误;由题图可知,NO2、CO转化为NO、 CO2为放热反应,故1 mol NO2和1 mol CO的键能总和小于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和,C正确;在一定条件下,将1 mol N2与3 mol H2充入密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),由于该反应为可逆反应,充分反应后放热小于92 kJ,D错误。
3.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。
4.D　H2燃烧放出能量是因为反应物的总能量高于生成物的总能量,即氢气和氧气的总能量大于H2O(g)的能量,A错误;反应是放热还是吸热与反应条件无关,放热反应可能需要加热,如铝热反应,吸热反应可能不需要加热,如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应,B错误;形成1 mol H2O(g)中的共价键释放930 kJ的能量,1 mol H2O(g)中含2 mol H—O键,则断开1 mol H—O键吸收465 kJ的能量,C错误;由题图中数据可知,H2(g)和O2(g)生成1 mol H2O(g)释放的能量为930 kJ-436 kJ-249 kJ=245 kJ,D正确。
5.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;断开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的反应是可逆反应,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。
6.C　0~t1 s温度增幅不大,t1~t2 s温度增幅较大,说明t1 s时白磷开始燃烧,则t1 s对应的温度是白磷能够燃烧的最低温度,A正确;t1~t2 s可观察到大量白烟,白磷燃烧放热,气球可能膨胀,B正确;t3 s时,推入H2O2溶液,过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气和水,白磷与O2接触,继续燃烧,放出大量热,故温度再次升高,C错误;白磷燃烧放热,装置内气体受热膨胀,压强增大,气球可调节气压,防止压强过大橡胶塞被冲出,D正确。
7.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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