第2节 化学反应与能量转化 第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式--2026鲁科版高中化学必修第二册章节练
文档属性
| 名称 | 第2节 化学反应与能量转化 第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式--2026鲁科版高中化学必修第二册章节练 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 738.3KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-04 15:46:00 | ||
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文档简介
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2026鲁科版高中化学必修第二册
第2节 化学反应与能量转化
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
基础过关练
题组一 放热反应和吸热反应
1.(2025天津五区县重点校联考)下列有关化学反应与能量的说法中错误的是( )
A.“月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠”,句中涉及的化学变化是放热反应
B.已知石墨转化为金刚石是吸热反应,所以石墨比金刚石稳定
C.化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因
D.化学反应中能量变化的大小与反应物质量无关
2.(2025吉林长春月考)已知反应2A(g) B(g)放出热量,则下列能量变化示意图正确的是 ( )
3.(2025四川眉山期中)下列化学反应过程中的能量变化不能用所给能量图表示的是( )
A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
B.高温条件下碳与水蒸气的反应
C.氢气和氯气的化合反应
D.碳酸氢钠和盐酸的反应
4.(2024湖南名校期中)某小组利用如图装置探究放热反应和吸热反应。
(1)若一段时间后,A管液面 (填“低”或“高”)于B管液面,甲和乙可能分别为盐酸和小苏打。
(2)若一段时间后,A管液面低于B管液面,则以下反应中符合该现象的是 。
a.盐酸与烧碱反应 b.钠和冷水反应
c.铝和盐酸反应 d.过氧化钠和水反应
题组二 从宏观角度认识化学反应中能量变化
5.(2025河北衡水期中)下列图示与对应的叙述不相符的是( )
A.(a)图可表示C和CO2反应的能量变化
B.通过(b)图可知石墨比金刚石稳定
C.由(c)图可知, O2(g)和SO2(g)反应生成SO3(g)是吸热反应
D.由(d)图可知,A比C的能量高
6.(2025甘肃武威期末)反应A+B C(放热)分两步进行:①A+B X(吸热);②X C(放热)。下列示意图中,能正确表示反应过程中能量变化的是( )
7.(2025江苏苏州月考)下列关于化学反应中的能量变化的说法正确的是 ( )
A.放热反应无需加热即可进行,而吸热反应则必须在加热条件下才能进行
B.化学反应必然伴随着能量的变化
C.若反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应放热
D.浓硫酸稀释放热,属于放热反应
8.(2025广东茂名期中)下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )
A.温度计的水银柱不断上升 B.反应物总能量大于生成物总能量
C.反应开始后,甲处液面低于乙处液面 D.反应开始后,注射器活塞向右移动
题组三 从微观角度认识化学反应中能量变化的原因
9.(2025浙江宁波北仑中学期中)在25 ℃、101 kPa条件下,断开1 mol H2(g)中的化学键要吸收436 kJ的能量,断开1 mol Cl2(g)中的化学键要吸收243 kJ的能量,形成2 mol HCl(g)中的化学键要释放862 kJ的能量。下列说法不正确的是 ( )
A.断开1 mol HCl(g)中的化学键要吸收431 kJ的能量
B.2 mol H(g)比1 mol H2(g)具有的能量高
C.1 mol H2(g)与 1 mol Cl2(g)反应生成 2 mol HCl(l)释放183 kJ的能量
D.在H2(g)和Cl2(g)的反应过程中,断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量
10.(2025湖南长沙开学考)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.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
B.①→②→③的过程中有非极性键的断裂和形成
C.该反应是放热反应
D.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
题组四 化学反应与能量转化
11.(2025湖北武汉期中)在25 ℃和101 kPa条件下,发生反应P4(s)+3O2(g) P4O6(s),已知部分化学键断裂时吸收的能量分别为P—P 198 kJ/mol,P—O 360 kJ/mol, 498 kJ/mol。白磷(P4)和六氧化四磷(P4O6)的分子结构如图所示,下列叙述正确的是 ( )
A.相同条件下,P—O键比P—P键更容易断裂
B.断开白磷中1 mol P—P键放出198 kJ能量
C.1 mol P4O6(s)的能量比1 mol P4(s)和3 mol O2(g)的总能量低
D.上述反应生成1 mol P4O6(s)时吸收能量
12.下图是碳和水蒸气发生反应生成CO、H2的途径和三个状态的能量,该反应为吸热反应,下列说法中正确的是( )
A.步骤1是放热过程
B.步骤2是吸热过程
C.E1、E2、E3的大小是E2>E3>E1
D.C(s)+H2O(g)的总能量一定高于CO(g)+H2(g)的总能量
13.(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
14.Ⅰ.(1)化石燃料是人类利用最多的常规能源,为促进社会的可持续发展,人类不断地寻找更多新能源,例如: 、 。
(2)下列反应属于吸热反应的是 (填序号)。
①CH4燃烧 ②C与CO2反应 ③煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰 ④氯化铵晶体和Ba(OH)2·8H2O混合搅拌
Ⅱ.已知31 g白磷变为31 g红磷释放能量。
(3)上述变化属于 (填“物理”或“化学”)变化。
(4)常温常压下,白磷与红磷相比更稳定的是 。
Ⅲ.如图是H2(g)+I2(g) 2HI(g)反应过程中的能量变化图。
(5)由图可知,该反应是 (填“放热反应”或“吸热反应”)。
(6)已知1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol HI(g)会放出11 kJ的能量,则1 g H2(g)与足量I2(g)完全反应,放出 kJ能量。断开1 mol H—H键、1 mol H—I键分别需要吸收的能量为436 kJ、299 kJ,则断开1 mol I—I键需要吸收的能量为 kJ。
能力提升练
题组一 化学反应中能量变化的分析及计算
1.(2025浙江G5联盟期中) N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.图中A表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量
B.从反应的能量变化上看,该反应是吸热反应
C.断裂1 mol 和3 mol H—H释放能量为E1
D.2 mol NH3(g)的总能量比1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量高
2.(2025安徽黄山期中)已知键能指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量,H—H的键能为436.0 kJ·mol-1,F—F的键能为155.0 kJ·mol-1,H—F的键能为568.0 kJ·mol-1,的键能为942.0 kJ·mol-1,N—F的键能为283.0 kJ·mol-1。下列说法中正确的是 ( )
A.反应2HF(g) H2(g)+F2(g)是一个吸热反应
B.每形成2 mol H—F,吸收1 136.0 kJ的能量
C.N—F比H—F更稳定
D.反应N2(g)+3F2(g) 2NF3(g)中,反应物的总能量低于生成物的总能量
3.(不定项)(2025山西太原月考)根据下面的信息,下列叙述正确的是( )
A.2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)放出能量为490 kJ
B.化学反应中能量变化与反应物的质量多少无关
C.1 mol H2(g)跟0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)释放的能量为245 kJ
D.2 mol H2O(g)的能量比2 mol H2(g)与1 mol O2(g)的能量之和低
4.(2025广东深圳期中)甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中正确的是 ( )
A.生成1 mol CO2的同时形成2 mol H—O键
B.生成水煤气的反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)与该反应的能量变化相同
C.若破坏1 mol O2(g)中的化学键需吸收能量493 kJ,则破坏1 mol C—H键需吸收能量415 kJ
D.1 mol CH4(g)在O2(g)中完全燃烧生成2 mol H2O(l)向外界释放800 kJ的能量
5.(2025黑龙江大庆开学考)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氢原子结合生成1 mol氢气时,放出436 kJ能量
B.由图可知,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反应放出的热量是183 kJ
题组二 化学能与热能的相互转化
6.(易错题)(2025山东日照期中)计算机模拟催化剂表面水煤气产氢反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)过程中能量的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.过程Ⅰ、过程Ⅱ均需要吸收能量
B.过程Ⅲ既有共价键断裂又有共价键形成
C.该反应为放热反应
D.由图可知CO2比CO稳定
7.(2025山东潍坊阶段练)已知在一定条件下,断裂1 mol H2(g)中的化学键消耗的能量为Q1 kJ,断裂1 mol N2(g)中的化学键消耗的能量为Q2 kJ,形成1 mol NH3(g)中的化学键释放的能量为Q3 kJ。则由H2(g)和N2(g)产生4 mol NH3(g)释放的能量为 ( )
A.4Q3 kJ B.(4Q3-6Q1-2Q2) kJ
C.(6Q1+2Q2-4Q3) kJ D.4(Q3-Q1-Q2) kJ
8.(2025山东滕州一中期中)工业合成氨反应为N2+3H2 2NH3。该反应的能量变化及微观历程的示意图如图(*表示物质吸附在催化剂表面的形态)。下列说法错误的是( )
A.在催化剂表面存在键的断裂
B.图2中②→③的过程吸收能量
C.③→④的过程可表示为N*+3H* NH3*
D.其他条件相同,使用催化剂可以减少合成氨反应放出的热量
9.(2025广东部分学校期中)在一定条件下,S(s)、O2(g)、SO2(g)、SO3(g)的能量关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应1和反应2均属于吸热反应
B.反应2中断开化学键吸收的总能量低于形成化学键放出的总能量
C.若O2足量,S可与O2经一步反应直接生成SO3
D.化学反应中只有新物质生成,没有能量变化
答案与分层梯度式解析
第2节 化学反应与能量转化
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
基础过关练
1.D 句中“渔火”涉及燃烧,属于化学变化,是放热反应,A正确;石墨转化为金刚石是吸热反应,说明金刚石的能量比石墨的高,物质含有的能量越低越稳定,因此石墨比金刚石稳定,B正确;断裂化学键要吸收能量,形成化学键要释放能量,这是化学反应中能量变化的主要原因,C正确;化学反应中能量变化的大小与反应物的质量有关,且与参加反应的物质的质量成正比,D错误。
2.B 若反应物的总能量高于生成物的总能量,则该反应是放热反应;若反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应是吸热反应。等质量的同一物质在不同状态下能量大小关系:气态(g)>液态(l)>固态(s)(破题关键)。已知反应2A(g) B(g)放出热量,说明反应物总能量比生成物的总能量高。题图中的反应物的总能量高于生成物总能量,为放热反应,但等质量的B(g)的能量比B(l)高,A错误;题图中的反应物的总能量高于生成物总能量,为放热反应,等质量的B(g)的能量比B(l)高,B正确;题图中的反应物的总能量低于生成物总能量,为吸热反应,不符合2A(g) B(g)是放热反应的事实,C、D错误。
3.C 从题图中可以看出,反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应为吸热反应。Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应能使周围环境的温度降低,属于吸热反应,A不符合题意;在高温条件下,碳与水蒸气发生反应,生成一氧化碳和氢气,该反应为吸热反应,B不符合题意;氢气在氯气中燃烧,该反应为放热反应,C符合题意;碳酸氢钠和盐酸反应为吸热反应,D不符合题意。
4.答案 (1)高
(2)abcd
解析 (1)盐酸和小苏打的反应为吸热反应,发生该反应导致C内气体温度降低,装置内气体压强变小,一段时间后,A管液面高于B管液面。(2)A管液面低于B管液面,说明装置内气体压强变大,甲和乙的反应为放热反应,a、b、c、d中反应均为放热反应,均符合题意。
5.C C和CO2的反应是吸热反应,图中生成物能量高于反应物能量,表示吸热反应,A不符合题意;能量越低越稳定,石墨的能量低于金刚石,因而更稳定,B不符合题意;由题图(c)可知,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为放热反应,C符合题意;由题图(d)可知A的能量高于C,D不符合题意。
6.D 由反应A+B C(放热)分两步进行:①A+B X(吸热),②X C(放热)可知,X的能量大于A和B的总能量,A和B的总能量大于C的能量,X的能量大于C的能量,故选D。
7.B 某反应为吸热反应还是放热反应跟反应条件无关,有些吸热反应需要加热,有些不需要加热,放热反应也是如此,故A错误;化学反应发生时有化学键的断裂和形成,伴随着能量的变化,故B正确;若反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应是吸热反应,故C错误;浓硫酸稀释放热,属于放热过程,没有发生化学变化,不属于放热反应,故D错误。
8.D 温度计的水银柱不断上升说明盐酸和氢氧化钠的反应为放热反应,A不符合题意;该反应反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,B不符合题意;反应开始后,甲处液面低于乙处液面说明X和Y的反应为放热反应,C不符合题意;锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,反应生成的氢气会使注射器活塞向右移动,所以反应开始后,注射器活塞向右移动不能说明锌与稀硫酸的反应为放热反应,D符合题意。
9.C 形成2 mol HCl(g)中的化学键要释放862 kJ的能量,故断开1 mol HCl(g)中的化学键要吸收431 kJ的能量,A正确;1 mol H2(g)断键形成2 mol H(g),断键过程需要吸热,故2 mol H(g)比1 mol H2(g)具有的能量高,B正确;由题意可知1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)反应生成2 mol HCl(g)放出能量=862 kJ-243 kJ-436 kJ=183 kJ,HCl(g)转化为HCl(l)也需要放热,故H2(g)+Cl2(g) 2HCl(l)放出热量更多,C错误;由C项分析可知该反应为放热反应,故断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量,D正确。
方法点津
旧键断裂吸收能量,新键形成释放能量,据此可判断出反应放热还是吸热。
10.A 断裂1 mol A2(g)中化学键和1 mol B2(g)中化学键吸收a kJ能量,形成2 mol AB(g)中化学键放出b kJ能量,且反应吸热,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,故A正确;②→③的过程形成了极性键,没有形成非极性键,故B错误;由题图知,反应物总能量低于生成物总能量,所以该反应是吸热反应,故C、D错误。
11.C 根据P—O键、P—P键断裂时吸收的能量,可知P—P键更容易断裂,A错误;断裂化学键吸收能量,B错误;根据题给数据计算断开1 mol P4(s)和3 mol O2(g)中化学键吸收的总能量为198×6 kJ+498×3 kJ=2 682 kJ,形成1 mol P4O6(s)中化学键放出的能量为360×12 kJ=4 320 kJ,为放热反应,则1 mol P4O6(s)的能量比1 mol P4(s)和3 mol O2(g)的总能量低,C正确;由C项分析可知,生成1 mol P4O6(s)时释放能量,D错误。
12.C 步骤1断裂化学键,需要吸收能量,为吸热过程,A项错误;步骤2形成化学键,需要放出能量,为放热过程,B项错误;根据步骤1是吸热过程,可知E2>E1,步骤2是放热过程,可知E2>E3,结合反应为吸热反应,可得E2>E3>E1,C项正确;该反应为吸热反应,即C(s)+H2O(g)的总能量低于CO(g)+H2(g)的总能量,D项错误。
名师点睛
解答此类题目一定要注意审题,放热反应、吸热反应均为化学反应,放热过程、吸热过程可包含物理变化。
13.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。
14.答案 (1)氢能 风能
(2)②③④
(3)化学
(4)红磷
(5)放热反应
(6)5.5 151
解析 (1)新能源有氢能、太阳能、风能等。
(2)甲烷燃烧属于放热反应,①不符合题意;碳与二氧化碳的反应为吸热反应,②符合题意;煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰为吸热反应,③符合题意;氯化铵晶体和Ba(OH)2·8H2O混合搅拌属于吸热反应,④符合题意。
(3)白磷与红磷是两种物质,属于化学变化。
(4)31 g白磷变为31 g红磷释放能量,说明白磷能量高于红磷,能量越低越稳定,则红磷较白磷稳定。
(5)由题图可知,反应物总能量大于生成物总能量,所以该反应为放热反应。
(6)1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol HI(g)会放出11 kJ的能量,1 g H2的物质的量为0.5 mol,则1 g H2(g)与足量I2(g)完全反应生成1 mol HI(g),放出5.5 kJ能量;设断开1 mol I—I键需要吸收的能量为x kJ,H2(g)+I2(g) 2HI(g),断开1 mol H—H键和1 mol I—I键吸收的总能量为(436+x) kJ,生成2 mol H—I键放出的总能量为598 kJ,则598-436-x=11,解得x=151,则断开1 mol I—I键需要吸收的能量为151 kJ。
能力提升练
1.A A为反应物[1 mol N2(g)+3 mol H2(g)]的总能量,A正确;C比A低,说明生成物[2 mol NH3(g)]能量低于反应物[1 mol N2(g)+3 mol H2(g)],反应为放热反应,B、D错误;断裂1 mol 和3 mol H—H形成氮原子和氢原子,吸收能量为E1,不是释放能量,C错误。
2.A 反应2HF(g) H2(g)+F2(g)中,断开2 mol H—F吸收的能量为2×568.0 kJ=1 136.0 kJ,形成1 mol H—H和1 mol F—F释放的能量为436.0 kJ+155.0 kJ=591.0 kJ,为吸热反应,A正确;形成化学键会释放能量,B错误;键能越大,键越稳定,H—F的键能(568.0 kJ·mol-1)大于N—F的键能(283.0 kJ·mol-1),故H—F更稳定,C错误;反应N2(g)+3F2(g) 2NF3(g)中,断开1 mol 和断开3 mol F—F吸收的能量为942.0 kJ+3×155.0 kJ=1 407.0 kJ,形成6 mol N—F释放的能量为6×283.0 kJ=1 698.0 kJ,放出的能量大于吸收的能量,为放热反应,说明反应物的总能量高于生成物的总能量,D错误。
3.AD 2 mol H2(g)形成4 mol H(g)时吸收436 kJ×2=872 kJ的能量,1 mol O2(g)形成2 mol O(g)时吸收249 kJ×2=498 kJ的能量,4 mol H(g)和2 mol O(g)结合形成2 mol H2O(g)释放930 kJ×2=1 860 kJ的能量,所以整个过程共释放(1 860-498-872) kJ=490 kJ能量,故A正确;化学反应中能量变化与反应物的质量有关,故B错误;1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)释放的能量为=245 kJ,H2O(g)转化为H2O(l)还需要释放一部分能量,所以1 mol H2(g)跟0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)释放的能量大于245 kJ,故C错误;2 mol H2(g)与1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)需要释放能量,所以2 mol H2O(g)的能量比2 mol H2(g)与1 mol O2(g)的能量之和低,故D正确。
4.C 由能量图可知,生成1 mol CO2的同时生成2 mol H2O,即形成4 mol H—O键,A错误;CH4与O2的反应是放热反应,生成水煤气的反应是吸热反应,二者能量变化不同,B错误;已知1 mol CH4(g)和2 mol O2(g)断裂化学键吸收2 646 kJ能量,若破坏1 mol O2(g)中的化学键需吸收能量493 kJ,那么破坏2 mol O2(g)中的化学键吸收2×493 kJ=986 kJ能量,1 mol CH4(g)中含4 mol C—H键,设破坏1 mol C—H键需吸收能量x kJ,则4x+986=2 646,解得x=415,即破坏1 mol C—H键需吸收能量415 kJ,C正确;题图中生成的是H2O(g),而该选项中生成H2O(l),H2O(g)转化为H2O(l)会继续放热,故1 mol CH4(g)在O2(g)中完全燃烧生成2 mol H2O(l)向外界释放的能量大于800 kJ,D错误。
5.B 由题图可知,2 mol氢原子结合生成1 mol氢气,放出436 kJ能量,故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,故B不正确;根据题图可知,断裂1 mol H—H键吸收的能量较断裂1 mol Cl—Cl键多,所以H—H键比Cl—Cl键更难断裂,故C正确;1 mol H2与足量Cl2反应生成2 mol HCl时放出的热量为(2×431-436-243)kJ=183 kJ,故D正确。
6.D 根据题图知,过程Ⅰ、过程Ⅱ均需要吸收能量,故A正确;过程Ⅲ既有O—H键断裂又有O—H键、H—H键等的形成,故B正确;该反应反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,故C正确;根据题图,不能判断CO2、CO稳定性强弱,故D错误。
7.B 根据化学方程式N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),由H2(g)和N2(g)产生4 mol NH3(g)需要消耗2 mol N2(g)、6 mol H2(g),断裂化学键吸收的能量为(2Q2+6Q1) kJ,形成化学键放出的能量为4Q3 kJ,则由H2(g)和N2(g)产生4 mol NH3(g)释放的能量为(4Q3-6Q1-2Q2) kJ,故选B。
8.D 根据题图2可知,在催化剂表面存在键、H—H键的断裂,故A正确;题图2中②→③是断键的过程,断键吸收能量,故B正确;根据题图2可知,③→④是吸附状态的N原子、H原子形成吸附状态的NH3分子,该过程可表示为N*+3H* NH3*,故C正确;根据题图1知催化剂不能改变反应物和生成物的能量,使用催化剂不能减少合成氨反应放出的热量,故D错误。
9.B 根据题图,反应1和反应2均属于放热反应,A错误;反应2属于放热反应,断开化学键吸收的总能量低于形成化学键放出的总能量,B正确;硫粉在足量的O2中燃烧,只能生成SO2,C错误;化学反应中既有新物质生成,又伴随着能量变化,D错误。
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2026鲁科版高中化学必修第二册
第2节 化学反应与能量转化
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
基础过关练
题组一 放热反应和吸热反应
1.(2025天津五区县重点校联考)下列有关化学反应与能量的说法中错误的是( )
A.“月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠”,句中涉及的化学变化是放热反应
B.已知石墨转化为金刚石是吸热反应,所以石墨比金刚石稳定
C.化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因
D.化学反应中能量变化的大小与反应物质量无关
2.(2025吉林长春月考)已知反应2A(g) B(g)放出热量,则下列能量变化示意图正确的是 ( )
3.(2025四川眉山期中)下列化学反应过程中的能量变化不能用所给能量图表示的是( )
A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
B.高温条件下碳与水蒸气的反应
C.氢气和氯气的化合反应
D.碳酸氢钠和盐酸的反应
4.(2024湖南名校期中)某小组利用如图装置探究放热反应和吸热反应。
(1)若一段时间后,A管液面 (填“低”或“高”)于B管液面,甲和乙可能分别为盐酸和小苏打。
(2)若一段时间后,A管液面低于B管液面,则以下反应中符合该现象的是 。
a.盐酸与烧碱反应 b.钠和冷水反应
c.铝和盐酸反应 d.过氧化钠和水反应
题组二 从宏观角度认识化学反应中能量变化
5.(2025河北衡水期中)下列图示与对应的叙述不相符的是( )
A.(a)图可表示C和CO2反应的能量变化
B.通过(b)图可知石墨比金刚石稳定
C.由(c)图可知, O2(g)和SO2(g)反应生成SO3(g)是吸热反应
D.由(d)图可知,A比C的能量高
6.(2025甘肃武威期末)反应A+B C(放热)分两步进行:①A+B X(吸热);②X C(放热)。下列示意图中,能正确表示反应过程中能量变化的是( )
7.(2025江苏苏州月考)下列关于化学反应中的能量变化的说法正确的是 ( )
A.放热反应无需加热即可进行,而吸热反应则必须在加热条件下才能进行
B.化学反应必然伴随着能量的变化
C.若反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应放热
D.浓硫酸稀释放热,属于放热反应
8.(2025广东茂名期中)下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是( )
A.温度计的水银柱不断上升 B.反应物总能量大于生成物总能量
C.反应开始后,甲处液面低于乙处液面 D.反应开始后,注射器活塞向右移动
题组三 从微观角度认识化学反应中能量变化的原因
9.(2025浙江宁波北仑中学期中)在25 ℃、101 kPa条件下,断开1 mol H2(g)中的化学键要吸收436 kJ的能量,断开1 mol Cl2(g)中的化学键要吸收243 kJ的能量,形成2 mol HCl(g)中的化学键要释放862 kJ的能量。下列说法不正确的是 ( )
A.断开1 mol HCl(g)中的化学键要吸收431 kJ的能量
B.2 mol H(g)比1 mol H2(g)具有的能量高
C.1 mol H2(g)与 1 mol Cl2(g)反应生成 2 mol HCl(l)释放183 kJ的能量
D.在H2(g)和Cl2(g)的反应过程中,断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量
10.(2025湖南长沙开学考)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.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
B.①→②→③的过程中有非极性键的断裂和形成
C.该反应是放热反应
D.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
题组四 化学反应与能量转化
11.(2025湖北武汉期中)在25 ℃和101 kPa条件下,发生反应P4(s)+3O2(g) P4O6(s),已知部分化学键断裂时吸收的能量分别为P—P 198 kJ/mol,P—O 360 kJ/mol, 498 kJ/mol。白磷(P4)和六氧化四磷(P4O6)的分子结构如图所示,下列叙述正确的是 ( )
A.相同条件下,P—O键比P—P键更容易断裂
B.断开白磷中1 mol P—P键放出198 kJ能量
C.1 mol P4O6(s)的能量比1 mol P4(s)和3 mol O2(g)的总能量低
D.上述反应生成1 mol P4O6(s)时吸收能量
12.下图是碳和水蒸气发生反应生成CO、H2的途径和三个状态的能量,该反应为吸热反应,下列说法中正确的是( )
A.步骤1是放热过程
B.步骤2是吸热过程
C.E1、E2、E3的大小是E2>E3>E1
D.C(s)+H2O(g)的总能量一定高于CO(g)+H2(g)的总能量
13.(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
14.Ⅰ.(1)化石燃料是人类利用最多的常规能源,为促进社会的可持续发展,人类不断地寻找更多新能源,例如: 、 。
(2)下列反应属于吸热反应的是 (填序号)。
①CH4燃烧 ②C与CO2反应 ③煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰 ④氯化铵晶体和Ba(OH)2·8H2O混合搅拌
Ⅱ.已知31 g白磷变为31 g红磷释放能量。
(3)上述变化属于 (填“物理”或“化学”)变化。
(4)常温常压下,白磷与红磷相比更稳定的是 。
Ⅲ.如图是H2(g)+I2(g) 2HI(g)反应过程中的能量变化图。
(5)由图可知,该反应是 (填“放热反应”或“吸热反应”)。
(6)已知1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol HI(g)会放出11 kJ的能量,则1 g H2(g)与足量I2(g)完全反应,放出 kJ能量。断开1 mol H—H键、1 mol H—I键分别需要吸收的能量为436 kJ、299 kJ,则断开1 mol I—I键需要吸收的能量为 kJ。
能力提升练
题组一 化学反应中能量变化的分析及计算
1.(2025浙江G5联盟期中) N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.图中A表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量
B.从反应的能量变化上看,该反应是吸热反应
C.断裂1 mol 和3 mol H—H释放能量为E1
D.2 mol NH3(g)的总能量比1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量高
2.(2025安徽黄山期中)已知键能指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量,H—H的键能为436.0 kJ·mol-1,F—F的键能为155.0 kJ·mol-1,H—F的键能为568.0 kJ·mol-1,的键能为942.0 kJ·mol-1,N—F的键能为283.0 kJ·mol-1。下列说法中正确的是 ( )
A.反应2HF(g) H2(g)+F2(g)是一个吸热反应
B.每形成2 mol H—F,吸收1 136.0 kJ的能量
C.N—F比H—F更稳定
D.反应N2(g)+3F2(g) 2NF3(g)中,反应物的总能量低于生成物的总能量
3.(不定项)(2025山西太原月考)根据下面的信息,下列叙述正确的是( )
A.2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)放出能量为490 kJ
B.化学反应中能量变化与反应物的质量多少无关
C.1 mol H2(g)跟0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)释放的能量为245 kJ
D.2 mol H2O(g)的能量比2 mol H2(g)与1 mol O2(g)的能量之和低
4.(2025广东深圳期中)甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中正确的是 ( )
A.生成1 mol CO2的同时形成2 mol H—O键
B.生成水煤气的反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)与该反应的能量变化相同
C.若破坏1 mol O2(g)中的化学键需吸收能量493 kJ,则破坏1 mol C—H键需吸收能量415 kJ
D.1 mol CH4(g)在O2(g)中完全燃烧生成2 mol H2O(l)向外界释放800 kJ的能量
5.(2025黑龙江大庆开学考)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氢原子结合生成1 mol氢气时,放出436 kJ能量
B.由图可知,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反应放出的热量是183 kJ
题组二 化学能与热能的相互转化
6.(易错题)(2025山东日照期中)计算机模拟催化剂表面水煤气产氢反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)过程中能量的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.过程Ⅰ、过程Ⅱ均需要吸收能量
B.过程Ⅲ既有共价键断裂又有共价键形成
C.该反应为放热反应
D.由图可知CO2比CO稳定
7.(2025山东潍坊阶段练)已知在一定条件下,断裂1 mol H2(g)中的化学键消耗的能量为Q1 kJ,断裂1 mol N2(g)中的化学键消耗的能量为Q2 kJ,形成1 mol NH3(g)中的化学键释放的能量为Q3 kJ。则由H2(g)和N2(g)产生4 mol NH3(g)释放的能量为 ( )
A.4Q3 kJ B.(4Q3-6Q1-2Q2) kJ
C.(6Q1+2Q2-4Q3) kJ D.4(Q3-Q1-Q2) kJ
8.(2025山东滕州一中期中)工业合成氨反应为N2+3H2 2NH3。该反应的能量变化及微观历程的示意图如图(*表示物质吸附在催化剂表面的形态)。下列说法错误的是( )
A.在催化剂表面存在键的断裂
B.图2中②→③的过程吸收能量
C.③→④的过程可表示为N*+3H* NH3*
D.其他条件相同,使用催化剂可以减少合成氨反应放出的热量
9.(2025广东部分学校期中)在一定条件下,S(s)、O2(g)、SO2(g)、SO3(g)的能量关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应1和反应2均属于吸热反应
B.反应2中断开化学键吸收的总能量低于形成化学键放出的总能量
C.若O2足量,S可与O2经一步反应直接生成SO3
D.化学反应中只有新物质生成,没有能量变化
答案与分层梯度式解析
第2节 化学反应与能量转化
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
基础过关练
1.D 句中“渔火”涉及燃烧,属于化学变化,是放热反应,A正确;石墨转化为金刚石是吸热反应,说明金刚石的能量比石墨的高,物质含有的能量越低越稳定,因此石墨比金刚石稳定,B正确;断裂化学键要吸收能量,形成化学键要释放能量,这是化学反应中能量变化的主要原因,C正确;化学反应中能量变化的大小与反应物的质量有关,且与参加反应的物质的质量成正比,D错误。
2.B 若反应物的总能量高于生成物的总能量,则该反应是放热反应;若反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应是吸热反应。等质量的同一物质在不同状态下能量大小关系:气态(g)>液态(l)>固态(s)(破题关键)。已知反应2A(g) B(g)放出热量,说明反应物总能量比生成物的总能量高。题图中的反应物的总能量高于生成物总能量,为放热反应,但等质量的B(g)的能量比B(l)高,A错误;题图中的反应物的总能量高于生成物总能量,为放热反应,等质量的B(g)的能量比B(l)高,B正确;题图中的反应物的总能量低于生成物总能量,为吸热反应,不符合2A(g) B(g)是放热反应的事实,C、D错误。
3.C 从题图中可以看出,反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应为吸热反应。Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应能使周围环境的温度降低,属于吸热反应,A不符合题意;在高温条件下,碳与水蒸气发生反应,生成一氧化碳和氢气,该反应为吸热反应,B不符合题意;氢气在氯气中燃烧,该反应为放热反应,C符合题意;碳酸氢钠和盐酸反应为吸热反应,D不符合题意。
4.答案 (1)高
(2)abcd
解析 (1)盐酸和小苏打的反应为吸热反应,发生该反应导致C内气体温度降低,装置内气体压强变小,一段时间后,A管液面高于B管液面。(2)A管液面低于B管液面,说明装置内气体压强变大,甲和乙的反应为放热反应,a、b、c、d中反应均为放热反应,均符合题意。
5.C C和CO2的反应是吸热反应,图中生成物能量高于反应物能量,表示吸热反应,A不符合题意;能量越低越稳定,石墨的能量低于金刚石,因而更稳定,B不符合题意;由题图(c)可知,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为放热反应,C符合题意;由题图(d)可知A的能量高于C,D不符合题意。
6.D 由反应A+B C(放热)分两步进行:①A+B X(吸热),②X C(放热)可知,X的能量大于A和B的总能量,A和B的总能量大于C的能量,X的能量大于C的能量,故选D。
7.B 某反应为吸热反应还是放热反应跟反应条件无关,有些吸热反应需要加热,有些不需要加热,放热反应也是如此,故A错误;化学反应发生时有化学键的断裂和形成,伴随着能量的变化,故B正确;若反应物的总能量低于生成物的总能量,则该反应是吸热反应,故C错误;浓硫酸稀释放热,属于放热过程,没有发生化学变化,不属于放热反应,故D错误。
8.D 温度计的水银柱不断上升说明盐酸和氢氧化钠的反应为放热反应,A不符合题意;该反应反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,B不符合题意;反应开始后,甲处液面低于乙处液面说明X和Y的反应为放热反应,C不符合题意;锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,反应生成的氢气会使注射器活塞向右移动,所以反应开始后,注射器活塞向右移动不能说明锌与稀硫酸的反应为放热反应,D符合题意。
9.C 形成2 mol HCl(g)中的化学键要释放862 kJ的能量,故断开1 mol HCl(g)中的化学键要吸收431 kJ的能量,A正确;1 mol H2(g)断键形成2 mol H(g),断键过程需要吸热,故2 mol H(g)比1 mol H2(g)具有的能量高,B正确;由题意可知1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)反应生成2 mol HCl(g)放出能量=862 kJ-243 kJ-436 kJ=183 kJ,HCl(g)转化为HCl(l)也需要放热,故H2(g)+Cl2(g) 2HCl(l)放出热量更多,C错误;由C项分析可知该反应为放热反应,故断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量,D正确。
方法点津
旧键断裂吸收能量,新键形成释放能量,据此可判断出反应放热还是吸热。
10.A 断裂1 mol A2(g)中化学键和1 mol B2(g)中化学键吸收a kJ能量,形成2 mol AB(g)中化学键放出b kJ能量,且反应吸热,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,故A正确;②→③的过程形成了极性键,没有形成非极性键,故B错误;由题图知,反应物总能量低于生成物总能量,所以该反应是吸热反应,故C、D错误。
11.C 根据P—O键、P—P键断裂时吸收的能量,可知P—P键更容易断裂,A错误;断裂化学键吸收能量,B错误;根据题给数据计算断开1 mol P4(s)和3 mol O2(g)中化学键吸收的总能量为198×6 kJ+498×3 kJ=2 682 kJ,形成1 mol P4O6(s)中化学键放出的能量为360×12 kJ=4 320 kJ,为放热反应,则1 mol P4O6(s)的能量比1 mol P4(s)和3 mol O2(g)的总能量低,C正确;由C项分析可知,生成1 mol P4O6(s)时释放能量,D错误。
12.C 步骤1断裂化学键,需要吸收能量,为吸热过程,A项错误;步骤2形成化学键,需要放出能量,为放热过程,B项错误;根据步骤1是吸热过程,可知E2>E1,步骤2是放热过程,可知E2>E3,结合反应为吸热反应,可得E2>E3>E1,C项正确;该反应为吸热反应,即C(s)+H2O(g)的总能量低于CO(g)+H2(g)的总能量,D项错误。
名师点睛
解答此类题目一定要注意审题,放热反应、吸热反应均为化学反应,放热过程、吸热过程可包含物理变化。
13.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。
14.答案 (1)氢能 风能
(2)②③④
(3)化学
(4)红磷
(5)放热反应
(6)5.5 151
解析 (1)新能源有氢能、太阳能、风能等。
(2)甲烷燃烧属于放热反应,①不符合题意;碳与二氧化碳的反应为吸热反应,②符合题意;煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰为吸热反应,③符合题意;氯化铵晶体和Ba(OH)2·8H2O混合搅拌属于吸热反应,④符合题意。
(3)白磷与红磷是两种物质,属于化学变化。
(4)31 g白磷变为31 g红磷释放能量,说明白磷能量高于红磷,能量越低越稳定,则红磷较白磷稳定。
(5)由题图可知,反应物总能量大于生成物总能量,所以该反应为放热反应。
(6)1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol HI(g)会放出11 kJ的能量,1 g H2的物质的量为0.5 mol,则1 g H2(g)与足量I2(g)完全反应生成1 mol HI(g),放出5.5 kJ能量;设断开1 mol I—I键需要吸收的能量为x kJ,H2(g)+I2(g) 2HI(g),断开1 mol H—H键和1 mol I—I键吸收的总能量为(436+x) kJ,生成2 mol H—I键放出的总能量为598 kJ,则598-436-x=11,解得x=151,则断开1 mol I—I键需要吸收的能量为151 kJ。
能力提升练
1.A A为反应物[1 mol N2(g)+3 mol H2(g)]的总能量,A正确;C比A低,说明生成物[2 mol NH3(g)]能量低于反应物[1 mol N2(g)+3 mol H2(g)],反应为放热反应,B、D错误;断裂1 mol 和3 mol H—H形成氮原子和氢原子,吸收能量为E1,不是释放能量,C错误。
2.A 反应2HF(g) H2(g)+F2(g)中,断开2 mol H—F吸收的能量为2×568.0 kJ=1 136.0 kJ,形成1 mol H—H和1 mol F—F释放的能量为436.0 kJ+155.0 kJ=591.0 kJ,为吸热反应,A正确;形成化学键会释放能量,B错误;键能越大,键越稳定,H—F的键能(568.0 kJ·mol-1)大于N—F的键能(283.0 kJ·mol-1),故H—F更稳定,C错误;反应N2(g)+3F2(g) 2NF3(g)中,断开1 mol 和断开3 mol F—F吸收的能量为942.0 kJ+3×155.0 kJ=1 407.0 kJ,形成6 mol N—F释放的能量为6×283.0 kJ=1 698.0 kJ,放出的能量大于吸收的能量,为放热反应,说明反应物的总能量高于生成物的总能量,D错误。
3.AD 2 mol H2(g)形成4 mol H(g)时吸收436 kJ×2=872 kJ的能量,1 mol O2(g)形成2 mol O(g)时吸收249 kJ×2=498 kJ的能量,4 mol H(g)和2 mol O(g)结合形成2 mol H2O(g)释放930 kJ×2=1 860 kJ的能量,所以整个过程共释放(1 860-498-872) kJ=490 kJ能量,故A正确;化学反应中能量变化与反应物的质量有关,故B错误;1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)释放的能量为=245 kJ,H2O(g)转化为H2O(l)还需要释放一部分能量,所以1 mol H2(g)跟0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)释放的能量大于245 kJ,故C错误;2 mol H2(g)与1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)需要释放能量,所以2 mol H2O(g)的能量比2 mol H2(g)与1 mol O2(g)的能量之和低,故D正确。
4.C 由能量图可知,生成1 mol CO2的同时生成2 mol H2O,即形成4 mol H—O键,A错误;CH4与O2的反应是放热反应,生成水煤气的反应是吸热反应,二者能量变化不同,B错误;已知1 mol CH4(g)和2 mol O2(g)断裂化学键吸收2 646 kJ能量,若破坏1 mol O2(g)中的化学键需吸收能量493 kJ,那么破坏2 mol O2(g)中的化学键吸收2×493 kJ=986 kJ能量,1 mol CH4(g)中含4 mol C—H键,设破坏1 mol C—H键需吸收能量x kJ,则4x+986=2 646,解得x=415,即破坏1 mol C—H键需吸收能量415 kJ,C正确;题图中生成的是H2O(g),而该选项中生成H2O(l),H2O(g)转化为H2O(l)会继续放热,故1 mol CH4(g)在O2(g)中完全燃烧生成2 mol H2O(l)向外界释放的能量大于800 kJ,D错误。
5.B 由题图可知,2 mol氢原子结合生成1 mol氢气,放出436 kJ能量,故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,故B不正确;根据题图可知,断裂1 mol H—H键吸收的能量较断裂1 mol Cl—Cl键多,所以H—H键比Cl—Cl键更难断裂,故C正确;1 mol H2与足量Cl2反应生成2 mol HCl时放出的热量为(2×431-436-243)kJ=183 kJ,故D正确。
6.D 根据题图知,过程Ⅰ、过程Ⅱ均需要吸收能量,故A正确;过程Ⅲ既有O—H键断裂又有O—H键、H—H键等的形成,故B正确;该反应反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,故C正确;根据题图,不能判断CO2、CO稳定性强弱,故D错误。
7.B 根据化学方程式N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),由H2(g)和N2(g)产生4 mol NH3(g)需要消耗2 mol N2(g)、6 mol H2(g),断裂化学键吸收的能量为(2Q2+6Q1) kJ,形成化学键放出的能量为4Q3 kJ,则由H2(g)和N2(g)产生4 mol NH3(g)释放的能量为(4Q3-6Q1-2Q2) kJ,故选B。
8.D 根据题图2可知,在催化剂表面存在键、H—H键的断裂,故A正确;题图2中②→③是断键的过程,断键吸收能量,故B正确;根据题图2可知,③→④是吸附状态的N原子、H原子形成吸附状态的NH3分子,该过程可表示为N*+3H* NH3*,故C正确;根据题图1知催化剂不能改变反应物和生成物的能量,使用催化剂不能减少合成氨反应放出的热量,故D错误。
9.B 根据题图,反应1和反应2均属于放热反应,A错误;反应2属于放热反应,断开化学键吸收的总能量低于形成化学键放出的总能量,B正确;硫粉在足量的O2中燃烧,只能生成SO2,C错误;化学反应中既有新物质生成,又伴随着能量变化,D错误。
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