《创新课堂》第六章 1 第一节 第1课时 课后达标 素养提升 讲义（教师版）化学必修二人教版

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1．发射火箭的燃料常用联氨(N2H4)、液氢，氧化剂有液氧和液态N2O4等。下列叙述错误的是(　　)
A．液氢和液氧燃烧放出大量热量，产物对环境友好
B．发射场因液态N2O4产生大量NO2而呈红棕色
C．液氢和液氧在气化过程中发生了吸热反应
D．N2H4和N2O4反应中生成物总能量小于反应物总能量
解析：选C。A项，液氢和液氧燃烧是放热反应，产物为水，不污染环境，A项正确；B项，液态N2O4气化过程中，部分转化成NO2，产生红棕色雾，B项正确；C项，液氢、液氧的汽化过程属于物理变化，不属于吸热反应，C项错误；D项，N2O4和N2H4的反应是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，D项正确。
2．下列关于能源和能量转化的说法正确的是(　　)
A．太阳能电池的能量转化：光能→化学能→电能
B．生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)→生物质能(化学能)
C．化学反应过程中，除了物质变化外，还可能伴有能量变化
D．燃气灶具中的能量转化：化学能全部转化为热能
解析：选B。A项，太阳能电池的能量转化：光能→电能，故A错误；B项，生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)→生物质能(化学能)，故B正确；C项，化学反应过程中，除了物质变化外，一定伴有能量变化，故C错误；D项，燃气灶具中的能量转化：化学能主要转化为热能、光能，故D错误。
3．(2024·湘潭高一检测)将盛有NH4HCO3固体粉末的试管放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向试管中加入盐酸(如右图所示)，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列结论正确的是(　　)
A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B．该反应中，热能转化为生成物内部的能量
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．反应物中化学键断裂吸收的能量小于生成物中化学键形成放出的能量
解析：选B。醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，反应物中化学键断裂吸收的能量大于生成物中化学键形成放出的能量，A、D错误；吸热反应中反应物吸收能量，得到的生成物内能增加，B正确；吸热反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误。
4．下列图像能准确表示氢气燃烧过程中的能量变化的是(　　)
解析：选C。氢气在氧气中燃烧生成气态水的反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，气态水转化为液态水的过程为放热过程，气态水的能量高于液态水的能量，C符合题意。
5．科学家获得了极具理论研究意义的N4分子，N4分子的结构如右图所示，已知断裂1 mol N—N吸收167 kJ能量，而形成1 mol N≡N释放942 kJ能量。下列说法不正确的是(　　)
A．N4中每个N均满足8e－稳定结构
B．稳定性：N2＞N4
C．1 mol N4所具有的能量比2 mol N2所具有的能量高
D．1 mol N4完全转化为N2时会释放60 kJ能量
解析：选D。由分子结构可知，N4分子中每个氮原子与3个氮原子形成共价键，均满足8e－稳定结构，故A正确；由断裂1 mol N—N吸收167 kJ能量，形成1 mol N≡N释放942 kJ能量可知，1 mol N4完全转化为N2时释放的能量为942 kJ×2－167 kJ×6＝882 kJ，故N4===2N2为放热反应，故B、C正确，D错误。
6．N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程(甲)及能量变化的示意图(乙)如下，用、、分别表示N2、H2、NH3。下列说法正确的是(　　)
A．使用催化剂时，合成氨的反应放出的热量减少
B．在该过程中，N2、H2断键形成N原子和H原子
C．在该过程中，N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3
D．合成氨反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量
解析：选B。A项，由题图可知，使用催化剂并没有改变反应物和生成物的能量，即催化剂不能改变反应放出的热量，故A错误；B项，在②→③过程，存在N≡N、H—H的断裂，形成N原子和H原子，故B正确；C项，NH3只含有N—H极性键，故C错误；D项，合成氨反应为放热反应，反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量，故D错误。
7．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．1 mol A2和1 mol B2完全反应吸收(y－x) kJ热量
B．断裂1 mol A—A和1 mol B—B释放x kJ能量
C．断裂2 mol A—B需要吸收y kJ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：选C。从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，1 mol A2和1 mol B2完全反应释放(y－x) kJ热量，A、D项错误；断键时需要吸收能量，B项错误、C项正确。
8．由N2O(g)和NO(g)反应生成N2(g)和NO2(g)的能量变化如下图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．该反应属于吸热反应
B．反应物能量之和大于生成物能量之和
C．N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g)，当生成1 mol N2时，放出139 kJ的能量
D．断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
解析：选A。根据题图可知，反应物能量之和大于生成物能量之和，该反应属于放热反应，A错误，B正确；由题图可知，当生成1 mol N2时，放出的能量为(348－209) kJ＝139 kJ，C正确；由于该反应放热，因此断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D正确。
9．为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下图所示的三套实验装置：
(1)上述3个装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是____________(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)，在甲试管中加入适量Ba(OH)2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(反应在丙试管中进行)。
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”)，理由是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析：(1)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只是铜与浓硝酸反应并将生成的气体通入水中的装置，不能验证该反应是放热反应还是吸热反应。
(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸的反应属于酸碱中和反应，酸碱中和反应都是放热反应，锥形瓶内气压增大，使得U形管左端液面降低，右端液面升高。
(3)②若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水一定是放热过程，可能是放热反应，因为放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体溶于水时有热量的变化，但发生的是物理变化，不属于化学反应，故不是放热反应。
答案：(1)Ⅲ
(2)左端液面降低，右端液面升高　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　某些物质(如NaOH固体)溶于水放热，但不是放热反应
10．为探究Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应是吸热反应还是放热反应，某同学进行了下列实验(盐酸浓度相同，每项实验各做3次，取平均值)。
实验序号 试剂 固体 混合前温度/℃ 混合后温度/℃
a 35 mL水 2.5 g NaHCO3 20.0 18.5
b 35 mL水 3.2 g Na2CO3 20.0 24.3
c 35 mL盐酸 2.5 g NaHCO3 20.0 16.2
d 35 mL盐酸 3.2 g Na2CO3 20.0 25.1
(1)设计a、b组实验的目的是_________________________________________
________________________________________________________________。
(2)通过上述实验可得出结论：Na2CO3溶液和盐酸的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应；NaHCO3溶液和盐酸的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，NaHCO3溶液和盐酸反应过程中的能量变化对应的图像是________(填字母)。
解析：(2)由实验b、d可知，当Na2CO3与盐酸反应后，混合溶液的温度比Na2CO3在相同量水中溶解后的温度高，说明Na2CO3与盐酸的反应为放热反应；由实验a、c可知，当NaHCO3与盐酸反应后，混合溶液的温度比NaHCO3在相同量水中溶解后的温度低，说明NaHCO3与盐酸的反应为吸热反应，吸热反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，A中图像能量变化符合题意。
答案：(1)作为对照实验，排除物质溶于水造成热量变化的影响　(2)放热　吸热　A
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11．航天飞船可用肼(N2H4)作为动力源。已知1 g液态肼和足量的液态过氧化氢反应生成N2和水蒸气时释放20.05 kJ热量，化学方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)。下列说法错误的是(　　)
A．该反应中肼是氧化剂
B．此情况下，液态肼反应生成1 mol N2时释放的热量为641.6 kJ
C．肼(N2H4)分子中存在极性共价键和非极性共价键
D．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
解析：选A。由化学方程式可知，N2H4被氧化成N2，N元素化合价由－2价升高为0价，N2H4是还原剂，A项错误；生成1 mol N2需要1 mol(即32 g)N2H4，此时释放的热量为20.05 kJ×32＝641.6 kJ，B项正确；在N2H4中既存在N—H极性共价键又存在N—N非极性共价键，C项正确；该反应为放热反应，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，D项正确。
12．下图表示化学反应过程中的能量变化。据图判断下列说法合理的是(　　)
A．CaO、浓硫酸分别溶于水时的能量变化符合图1
B．500 mL 2.0 mol·L－1H2SO4溶液和500 mL 2.0 mol·L－1Ba(OH)2溶液的反应符合图2
C．发生图1能量变化的任何反应，均不需要加热即可发生
D．500 mL 2.0 mol·L－1HCl溶液和500 mL 2.0 mol·L－1 NaOH溶液的反应符合图1
解析：选D。浓硫酸溶于水没有发生化学反应，只是放热过程，故A错误；H2SO4和Ba(OH)2的反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故B错误；题图1表示放热反应，一个反应是否为放热反应与反应条件无关，如铝热反应属于放热反应，但需要在高温条件下才能发生，故C错误；酸碱中和反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，符合题图1的能量变化曲线，故D正确。
13．某反应由两步反应A??B、B??C构成，反应过程中的能量变化如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．A??B，反应一定需要加热
B．两步反应均为吸热反应
C．A与C的能量差X＝E4－E1－E3－E2
D．三种物质中C最稳定
解析：选D。由A到B的反应为吸热反应，吸热反应不一定需要加热，A错误；第一步反应中生成物B的能量比反应物A的能量高，故第一步反应为吸热反应，而在第二步反应中，生成物C的能量比反应物B的能量低，故第二步反应为放热反应，B错误；A与C的能量差X＝E4－E1－E3＋E2，C错误；根据题图可知，三种物质中C的能量最低，最稳定，D正确。
14．碳燃烧过程中的能量变化如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．1 mol C(s)和0.5 mol O2(g)反应生成1 mol CO(g)放出110.5 kJ热量
B．1 mol CO2(g)生成1 mol C(s)和1 mol O2(g)放出393.5 kJ热量
C．1 mol C(s)与0.5 mol O2(g)的总能量低于1 mol CO(g)的能量
D．等量的碳燃烧C(s)―→CO2(g)过程比C(s)―→CO(g)―→CO2(g)过程释放的能量多
解析：选A。由题图可知，C(s)＋O2(g)与CO(g)＋O2(g)的能量差为393.5 kJ－283.0 kJ＝110.5 kJ，能量由高到低，是放热反应，A正确；1 mol C(s)与1 mol O2(g)反应生成 1 mol CO2(g)放出393.5 kJ热量，故1 mol CO2(g)生成 1 mol C(s)和1 mol O2(g)吸收393.5 kJ热量，B错误；由题图可知，1 mol C(s)与0.5 mol O2(g)的总能量高于1 mol CO(g)的能量，C错误；由题图可知，反应放出的能量与过程无关，只与反应物和生成物的总能量有关，故等量的碳燃烧最终生成CO2放热一样多，D错误。
15．(1)有两个反应：H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)、H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)。这两个反应的能量转化形式主要是________能转化为________能，相同物质的量的H2(g)、Cl2(g)反应生成等量的HCl(g)时，放出的能量____________(填“相等”或“不相等”)。
(2)利用反应4HCl＋O22Cl2＋2H2O，可实现氯的循环利用。已知，该反应中，2 mol HCl被氧化时，放出57.8 kJ的热量。
①4 mol HCl被氧化时，放出________kJ的热量。
②断开1 mol H—O与断开1 mol H—Cl所需能量相差________kJ，H2O中H—O比HCl中H—Cl________(填“强”或“弱”)。
(3)根据下图所示的能量变化关系判断，生成16 g CH3OH(l)______(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
解析：(1)两个反应的能量转化形式主要是化学能转化为热能，一个具体反应释放能量的多少与反应条件无关，而与断开旧化学键和形成新化学键的能量变化有关，所以生成等量的产物所释放的能量相等。
(2)①4 mol HCl被氧化时放出的热量为2×57.8 kJ＝115.6 kJ。②根据化学方程式和已知数据可得243 kJ×2＋4×E(H—O)－498 kJ－4×E(H—Cl)＝115.6 kJ，E(H—O)－E(H—Cl)＝31.9 kJ，化学键断开所需能量越大，键的强度越大，故H2O中的H—O比HCl中H—Cl强。　
(3)根据题图曲线变化可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应，生成 1 mol CH3OH(l)放出的能量为510 kJ－419 kJ＝91 kJ，16 g CH3OH的物质的量为0.5 mol，故生成16 g CH3OH(l)放出的能量为45.5 kJ。
答案：(1)化学　热　相等
(2)①115.6　②31.9　强　(3)放出　45.5