高一化学化学能与热能
图片预览
文档简介
考点3 化学能与热能
一、选择题（共15小题）
1.（2010·金华高一检测）能源可分为一级能源和二级能源。自然界以现成形式提供的能源为一级能源，需要由其它能源间接制取的能源称为二级能源。下列叙述正确的是（ ）
A．水煤气是一级能源 B．氢气是一级能源
C．电能是二级能源 D．水能是二级能源
【解析】选C。水煤气、氢气、电能在自然界中不存在，应为二级能源，水是自然界中存在的，应为一级能源，故选C。
2.（2010·深圳高一检测）已知反应X+Y= M+N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是 （ ）
A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的
B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行
C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D．X和 Y的总能量一定低于M和N的总能量
【解析】选D。反应X+Y= M+N为吸热反应，只能说明X和Y总能量大于M和N能量之和，不能单独比较X和M的能量大小，也不能单独比较Y和N的能量大小，故A不正确；反应吸放热和反应条件没有必然联系，故B错误；因反应吸热，故破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C正确；根据能量守恒定律X和 Y的总能量+吸收的热量=M和N的总能量，故D正确。
3.（2010·广州高一检测）下列能量转化过程中化学能转化为热能的是 ( )
A．镁条和稀盐酸反应 B.酸碱的中和反应
C．冰雪融化 D.绿色植物的光合作用
【解析】选AB。常见的放热反应有①活泼金属与酸或碱反应；②酸碱的中和反应；③氧化钙和水的反应；④铝热反应等等，故AB正确，冰雪融化是一个吸热过程，绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能的过程，故C、D均不合题意。
4.（2010·深圳高一检测）下列说法不正确的是（ ）
A．焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应
B．氢氧化钾与硝酸的反应是放热反应
C．燃料有足够的空气就能充分燃烧
D．化学反应的过程，都可以看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来的过程
【解析】选CD。C＋H2O CO＋H2是吸热反应，酸碱中和都是放热反应，A和B正确；燃料有足够的空气不一定就能充分燃烧，例如乙炔即使在足够的空气中燃烧也会产生黑烟，故不能充分燃烧，故C错误；一个化学反应若是放热可看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来的过程，若是吸热反应则不能这么看，故D也错误。
5.（2010·广州高一检测）下列关于能源及能量转化的说法，正确的是（ ）
A．以燃煤为主的“火力发电”是将化学能直接转化为电能
B．燃料电池的能量转化率可以达到100%
C．电池充电是将电能转化为化学能的过程
D．氢气在氧气中燃烧，化学能全部转化为热能
【解析】选C。以燃煤为主的“火力发电”是将化学能转化为机械能再转化为电能，故A错误；燃料电池的能量转化率很高，优于一般的化学电源，但不可能达到100%，故C错误；电池充电是将电能转化为化学能的过程，C正确；氢气在氧气中燃烧，化学能主要转化为热能，但也有其他形式的能量如光能等，D不正确。
6.（2010·深圳高一检测）金刚石和石墨都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量。已知12g石墨或金刚石完全燃烧时放出的热量依次为Q1和Q2，下列说法错误的是（ ）
A．Q1 < Q2
B．石墨不如金刚石稳定
C．石墨具有的能量比金刚石低
D．完全燃烧，生成的二氧化碳一样多
【解析】选B。石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量，金刚石的能量高、不稳定，故A正确、B错误。C、D均正确。
7.（2010·广州高一检测）下列“能量——反应过程”曲线图能表示放热反应的是（ ）
A B C D
【解析】选AD。放热反应反应物总能量大于生成物总能量，体现在图中为曲线的起始点高于终点，故选AD。
8.（2010·广州高一检测）下列物质加入水中，能发生化学反应且放出热量的是（ ）
A．生石灰 B．固体NaOH C．浓硫酸 D．固体NH4NO3
【解析】选A。生石灰溶于水发生反应CaO＋H2O＝Ca(OH)2,放出大量的热，A符合题意；固体NaOH、浓硫酸溶于水属于物理变化，放出热量，B、C不合题意；固体NH4NO3溶于水属于物理变化，吸收热量，D不合题意。
9.（2010·金华高一检测）下列反应中，属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是（ ）
A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 B．铝与稀盐酸
C．灼热的炭与CO2反应 D．甲烷与O2的燃烧反应
【解析】选C。Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl ＝ BaCl2＋2NH3↑＋10H2O是吸热反应，但不是氧化还原反应，故A错；2Al＋6HCl ＝2AlCl3＋3H2↑是氧化还原反应、放热反应，故B不合题意；C＋CO2 2CO属于氧化还原反应的同时又是吸热反应，符合题意，C正确；CH4＋2O2 CO2＋2H2O是氧化还原反应、放热反应，故B不合题意。
10.（2010·长沙高一检测）下列反应属于吸热反应的是（ ）
A．氢氧化钠和硫酸的反应 B．葡萄糖在人体内氧化分解
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 D．锌粒与稀H2SO4反应制取H2
【解析】选C。燃烧反应、酸碱中和、活泼金属和酸的反应、铝热反应、葡萄糖在人体内氧化分解、生石灰和水的反应等都是常见的放热反应；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应属于吸热反应，故选C。
11.（2010·金华高一检测）已知化学能与其他形式的能可以相互转化，下列反应中能量的转化形式是由化学能转化为热能的是（ ）
A．CH4+2O2 CO2+2H2O B．CaCO3 CaO+CO2↑
C．2H2O 2H2↑ + O2↑ D．Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
【解析】选A。由化学能转化为热能即为放热反应，故A符合题意；B中的反应是吸热反应，由热能转变成了化学能；C中的反应由电能转变成了化学能；D中的反应放电时是由化学能转变成了电能，充电时是由电能转变成了化学能。
12.（2010·广州高一检测）下列说法正确的是（ ）
A．物质燃烧一定是放热反应
B．断开反应物中的化学键要放出能量
C．放热的化学反应不需要加热都能发生
D．化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化
【解析】选AD。物质燃烧一定是放热反应，A正确；断开反应物中的化学键要吸收能量，形成新键放出热量，B不正确；放热的化学反应有些需要加热才能发生，例如铝热反应、Fe＋S FeS等放热反应需要加热引发反应，一旦反应开始后就不用再加热了，C不正确；化学反应除了生成新的物质外，还一定伴随着能量的变化，D正确。
13.（2010·深圳高一检测）下列各组中的两个反应，前一个反应放出的热量比后一个反应放出的热量多的是（反应物参与反应的物质的量均按化学方程式中的化学计量数计算，且g、l、s分别表示物质的状态为气、液、固态）（ ）
① 2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(g) 2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(l)
② C(s)+ O2(g) = CO2(g) C(s)+ O2(g) = CO(g)
A．只有① B．只有② C．①② D．①②都不符合题意
【解析】选B。①中第二个反应可以分两步来理解，先生成气态水，此时放出的热量和第一个反应相同，再由气态水生成液态水再放出一部分热量，因此放出的总热量大于第一个反应放出的热量。②第二个反应是碳的不完全燃烧，放出的热量少于碳充分燃烧放出的热量，少的热量应等于由CO燃烧生成CO2放出的热量。故选B。
14.（2010·金华高一检测）下列关于物质及其变化的说法不正确的是（ ）
A．各种物质都储存有化学能
B．物质发生化学变化时，键的断裂和生成都要释放能量
C．很多化学反应都具有可逆性
D．物质发生化学变化时，常常伴随有物理变化
【解析】选B。物质发生化学变化时，键的断裂会吸收能量，生成化学键要释放能量；物质发生化学变化时，常常伴随有物理变化，例如颜色的变化，状态的变化，由固体和液体生成了气体等。
15.（2010·福州高一检测）下列反应是吸热反应的是（ ）
【解析】选B。A由热化学方程式可知，应为放热反应；CaCO3 CaO＋CO2↑是吸热反应，B符合题意；化学反应中反应物总能量高于生成物总能量，是放热反应，C不合题意；化学反应中形成新的化学键时会释放出能量，D不合题意。
二、非选择题（共2小题）
16.（2010·深圳高一检测）拆开1mol共价键所需吸收的能量如下表：
共价键
H—H
N三N
N—H
吸收的能量/kJ
436
946
391
(1) 1mol N2完全反应为NH3 （填：吸收或放出） kJ能量。
（2）事实上，将1molN2和3molH2放在反应容器中，使它们充分反应，反应的热量变化总小于计算值，原因是 。
【解析】N2＋3H2=2NH3，△H=反应物键能之和—生成物键能之和=946+3×436－2×3×391=92 kJ，即1mol N2完全反应为NH3放出92 kJ热量。因为这个反应是一个可逆反应不能进行到底，所以实际测得的实验值始终小于92kJ。
【答案】
17.（2010·扬州高一检测）X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，M是地壳中含量最高的金属元素。回答下列问题：
（1）L的元素符号为 ；M在元素周期表中的位置为 ；五种元素的原子半径从大到小的顺序
是 （用元素符号表示）。
（2）Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B，A的电子式为 ，B的结构式为 。
（3）硒（Se）是人体必需的微量元素，与L同一主族，Se原子比L原子多两个电子层，则Se的原子序数为 。
（4）写出由X、Z、L三种元素组成的离子化合物与稀NaOH溶液反应的离子方程式： 。
（5）Z2H4和ZO2是一种双组分火箭推进剂。两种物质混合发生反应生成Z2和X2O（g），已知8g气体Z2H4在上述反应中放出142kJ热量，其热化学方程式为 。
【解析】X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，则X是H元素、Y是C元素、Z是N元素、L是O元素。M是地壳中含量最高的金属元素即为Al。
⑴Al具有三个电子层，原子半径最大，H只有一个电子，原子半径最小，C、N、O在同一周期，半径越来越小，可得Al＞C＞N＞O＞H。
⑵N、H两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子NH3和N2H4, NH3的电子式为，N2H4的结构式为。
⑶硒（Se）与O同一主族，Se原子比O原子多两个电子层，则Se的原子序数=O的原子序数+第三周期元素种类数+第四周期元素种类数，即8+8+18=34。
⑷由H、N、O三种元素组成的离子化合物是NH4NO3，与稀NaOH溶液反应的离子方程式：NH4+ + OH- =NH3?H2O（稀溶液不加热写NH3?H2O的形式，若加热或浓溶液则写NH3+H2O的形式）。
⑸8g气体N2H4在上述反应中放出142kJ热量，可计算得2mol即64g N2H4放热1136kJ,可得2N2H4（g）＋
2NO2（g）＝3N2（g）＋4H2O（g）；△H＝－1136kJ/mol。
【答案】 (1)O 第三周第ⅢA族 Al＞C＞N＞O＞H
(2)
(3) 34 (4)NH4+ + OH- =NH3?H2O
(5) 2N2H4（g）＋2NO2（g）＝3N2（g）＋4H2O（g）；△H＝－1136kJ/mol
一、选择题（共15小题）
1.（2010·金华高一检测）能源可分为一级能源和二级能源。自然界以现成形式提供的能源为一级能源，需要由其它能源间接制取的能源称为二级能源。下列叙述正确的是（ ）
A．水煤气是一级能源 B．氢气是一级能源
C．电能是二级能源 D．水能是二级能源
【解析】选C。水煤气、氢气、电能在自然界中不存在，应为二级能源，水是自然界中存在的，应为一级能源，故选C。
2.（2010·深圳高一检测）已知反应X+Y= M+N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是 （ ）
A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的
B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行
C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D．X和 Y的总能量一定低于M和N的总能量
【解析】选D。反应X+Y= M+N为吸热反应，只能说明X和Y总能量大于M和N能量之和，不能单独比较X和M的能量大小，也不能单独比较Y和N的能量大小，故A不正确；反应吸放热和反应条件没有必然联系，故B错误；因反应吸热，故破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C正确；根据能量守恒定律X和 Y的总能量+吸收的热量=M和N的总能量，故D正确。
3.（2010·广州高一检测）下列能量转化过程中化学能转化为热能的是 ( )
A．镁条和稀盐酸反应 B.酸碱的中和反应
C．冰雪融化 D.绿色植物的光合作用
【解析】选AB。常见的放热反应有①活泼金属与酸或碱反应；②酸碱的中和反应；③氧化钙和水的反应；④铝热反应等等，故AB正确，冰雪融化是一个吸热过程，绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能的过程，故C、D均不合题意。
4.（2010·深圳高一检测）下列说法不正确的是（ ）
A．焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应
B．氢氧化钾与硝酸的反应是放热反应
C．燃料有足够的空气就能充分燃烧
D．化学反应的过程，都可以看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来的过程
【解析】选CD。C＋H2O CO＋H2是吸热反应，酸碱中和都是放热反应，A和B正确；燃料有足够的空气不一定就能充分燃烧，例如乙炔即使在足够的空气中燃烧也会产生黑烟，故不能充分燃烧，故C错误；一个化学反应若是放热可看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来的过程，若是吸热反应则不能这么看，故D也错误。
5.（2010·广州高一检测）下列关于能源及能量转化的说法，正确的是（ ）
A．以燃煤为主的“火力发电”是将化学能直接转化为电能
B．燃料电池的能量转化率可以达到100%
C．电池充电是将电能转化为化学能的过程
D．氢气在氧气中燃烧，化学能全部转化为热能
【解析】选C。以燃煤为主的“火力发电”是将化学能转化为机械能再转化为电能，故A错误；燃料电池的能量转化率很高，优于一般的化学电源，但不可能达到100%，故C错误；电池充电是将电能转化为化学能的过程，C正确；氢气在氧气中燃烧，化学能主要转化为热能，但也有其他形式的能量如光能等，D不正确。
6.（2010·深圳高一检测）金刚石和石墨都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量。已知12g石墨或金刚石完全燃烧时放出的热量依次为Q1和Q2，下列说法错误的是（ ）
A．Q1 < Q2
B．石墨不如金刚石稳定
C．石墨具有的能量比金刚石低
D．完全燃烧，生成的二氧化碳一样多
【解析】选B。石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量，金刚石的能量高、不稳定，故A正确、B错误。C、D均正确。
7.（2010·广州高一检测）下列“能量——反应过程”曲线图能表示放热反应的是（ ）
A B C D
【解析】选AD。放热反应反应物总能量大于生成物总能量，体现在图中为曲线的起始点高于终点，故选AD。
8.（2010·广州高一检测）下列物质加入水中，能发生化学反应且放出热量的是（ ）
A．生石灰 B．固体NaOH C．浓硫酸 D．固体NH4NO3
【解析】选A。生石灰溶于水发生反应CaO＋H2O＝Ca(OH)2,放出大量的热，A符合题意；固体NaOH、浓硫酸溶于水属于物理变化，放出热量，B、C不合题意；固体NH4NO3溶于水属于物理变化，吸收热量，D不合题意。
9.（2010·金华高一检测）下列反应中，属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是（ ）
A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 B．铝与稀盐酸
C．灼热的炭与CO2反应 D．甲烷与O2的燃烧反应
【解析】选C。Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl ＝ BaCl2＋2NH3↑＋10H2O是吸热反应，但不是氧化还原反应，故A错；2Al＋6HCl ＝2AlCl3＋3H2↑是氧化还原反应、放热反应，故B不合题意；C＋CO2 2CO属于氧化还原反应的同时又是吸热反应，符合题意，C正确；CH4＋2O2 CO2＋2H2O是氧化还原反应、放热反应，故B不合题意。
10.（2010·长沙高一检测）下列反应属于吸热反应的是（ ）
A．氢氧化钠和硫酸的反应 B．葡萄糖在人体内氧化分解
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 D．锌粒与稀H2SO4反应制取H2
【解析】选C。燃烧反应、酸碱中和、活泼金属和酸的反应、铝热反应、葡萄糖在人体内氧化分解、生石灰和水的反应等都是常见的放热反应；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应属于吸热反应，故选C。
11.（2010·金华高一检测）已知化学能与其他形式的能可以相互转化，下列反应中能量的转化形式是由化学能转化为热能的是（ ）
A．CH4+2O2 CO2+2H2O B．CaCO3 CaO+CO2↑
C．2H2O 2H2↑ + O2↑ D．Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
【解析】选A。由化学能转化为热能即为放热反应，故A符合题意；B中的反应是吸热反应，由热能转变成了化学能；C中的反应由电能转变成了化学能；D中的反应放电时是由化学能转变成了电能，充电时是由电能转变成了化学能。
12.（2010·广州高一检测）下列说法正确的是（ ）
A．物质燃烧一定是放热反应
B．断开反应物中的化学键要放出能量
C．放热的化学反应不需要加热都能发生
D．化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化
【解析】选AD。物质燃烧一定是放热反应，A正确；断开反应物中的化学键要吸收能量，形成新键放出热量，B不正确；放热的化学反应有些需要加热才能发生，例如铝热反应、Fe＋S FeS等放热反应需要加热引发反应，一旦反应开始后就不用再加热了，C不正确；化学反应除了生成新的物质外，还一定伴随着能量的变化，D正确。
13.（2010·深圳高一检测）下列各组中的两个反应，前一个反应放出的热量比后一个反应放出的热量多的是（反应物参与反应的物质的量均按化学方程式中的化学计量数计算，且g、l、s分别表示物质的状态为气、液、固态）（ ）
① 2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(g) 2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(l)
② C(s)+ O2(g) = CO2(g) C(s)+ O2(g) = CO(g)
A．只有① B．只有② C．①② D．①②都不符合题意
【解析】选B。①中第二个反应可以分两步来理解，先生成气态水，此时放出的热量和第一个反应相同，再由气态水生成液态水再放出一部分热量，因此放出的总热量大于第一个反应放出的热量。②第二个反应是碳的不完全燃烧，放出的热量少于碳充分燃烧放出的热量，少的热量应等于由CO燃烧生成CO2放出的热量。故选B。
14.（2010·金华高一检测）下列关于物质及其变化的说法不正确的是（ ）
A．各种物质都储存有化学能
B．物质发生化学变化时，键的断裂和生成都要释放能量
C．很多化学反应都具有可逆性
D．物质发生化学变化时，常常伴随有物理变化
【解析】选B。物质发生化学变化时，键的断裂会吸收能量，生成化学键要释放能量；物质发生化学变化时，常常伴随有物理变化，例如颜色的变化，状态的变化，由固体和液体生成了气体等。
15.（2010·福州高一检测）下列反应是吸热反应的是（ ）
【解析】选B。A由热化学方程式可知，应为放热反应；CaCO3 CaO＋CO2↑是吸热反应，B符合题意；化学反应中反应物总能量高于生成物总能量，是放热反应，C不合题意；化学反应中形成新的化学键时会释放出能量，D不合题意。
二、非选择题（共2小题）
16.（2010·深圳高一检测）拆开1mol共价键所需吸收的能量如下表：
共价键
H—H
N三N
N—H
吸收的能量/kJ
436
946
391
(1) 1mol N2完全反应为NH3 （填：吸收或放出） kJ能量。
（2）事实上，将1molN2和3molH2放在反应容器中，使它们充分反应，反应的热量变化总小于计算值，原因是 。
【解析】N2＋3H2=2NH3，△H=反应物键能之和—生成物键能之和=946+3×436－2×3×391=92 kJ，即1mol N2完全反应为NH3放出92 kJ热量。因为这个反应是一个可逆反应不能进行到底，所以实际测得的实验值始终小于92kJ。
【答案】
17.（2010·扬州高一检测）X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，M是地壳中含量最高的金属元素。回答下列问题：
（1）L的元素符号为 ；M在元素周期表中的位置为 ；五种元素的原子半径从大到小的顺序
是 （用元素符号表示）。
（2）Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B，A的电子式为 ，B的结构式为 。
（3）硒（Se）是人体必需的微量元素，与L同一主族，Se原子比L原子多两个电子层，则Se的原子序数为 。
（4）写出由X、Z、L三种元素组成的离子化合物与稀NaOH溶液反应的离子方程式： 。
（5）Z2H4和ZO2是一种双组分火箭推进剂。两种物质混合发生反应生成Z2和X2O（g），已知8g气体Z2H4在上述反应中放出142kJ热量，其热化学方程式为 。
【解析】X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，则X是H元素、Y是C元素、Z是N元素、L是O元素。M是地壳中含量最高的金属元素即为Al。
⑴Al具有三个电子层，原子半径最大，H只有一个电子，原子半径最小，C、N、O在同一周期，半径越来越小，可得Al＞C＞N＞O＞H。
⑵N、H两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子NH3和N2H4, NH3的电子式为，N2H4的结构式为。
⑶硒（Se）与O同一主族，Se原子比O原子多两个电子层，则Se的原子序数=O的原子序数+第三周期元素种类数+第四周期元素种类数，即8+8+18=34。
⑷由H、N、O三种元素组成的离子化合物是NH4NO3，与稀NaOH溶液反应的离子方程式：NH4+ + OH- =NH3?H2O（稀溶液不加热写NH3?H2O的形式，若加热或浓溶液则写NH3+H2O的形式）。
⑸8g气体N2H4在上述反应中放出142kJ热量，可计算得2mol即64g N2H4放热1136kJ,可得2N2H4（g）＋
2NO2（g）＝3N2（g）＋4H2O（g）；△H＝－1136kJ/mol。
【答案】 (1)O 第三周第ⅢA族 Al＞C＞N＞O＞H
(2)
(3) 34 (4)NH4+ + OH- =NH3?H2O
(5) 2N2H4（g）＋2NO2（g）＝3N2（g）＋4H2O（g）；△H＝－1136kJ/mol