2020-2021学年高一化学人教版必修2第二章 第一节 化学能与热能 练习

化学能与热能练习
一、单选题
下列说法中不正确的是(????)
A. 如何提高燃烧效率，节约能源是当今世界各国能源研究的前沿课题之一
B. 物质燃烧一定是放热反应
C. 绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能
D. 增加炼铁高炉的高度，可以降低高炉气中CO的含量
最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图：
下列说法正确的是(? ? )
A. 在该过程中，CO断键形成C和O
B. 状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2的反应过程
C. CO和O生成CO2是吸热反应
D. CO和O生成了具有极性共价键的CO2
化学能与热能、电能等能相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是(? )
A. 化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
B. 铝热反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低
C. 图I所示的装置能将化学能转变为电能
D. 图Ⅱ所示的反应为吸热反应
根据如图提供的信息判断，下列结论不正确的是(????)
A. 该反应为吸热反应
B. 该反应中一定有其他形式的能量转化为化学能
C. 反应物比生成物稳定
D. 因为生成物总能量高于反应物总能量，所以该反应不需要加热
最近科学家用巨型计算机进行模拟后确认，由60个N原子可结合成N60分子，N60变成N2时放出巨大的能量，下列说法错误的是(??? )
A. N60、N2都是氮的同素异形体
B. 一个N60分子中含有60个N原子
C. N60分子内的键能与N2分子的键能相等
D. N60变为N2的反应是放热反应，说明N2比N60更稳定
分析下图，不能得出的结论是(????)
A. H2与O2反应是放热反应
B. 断开化学键要放出能量
C. 化学反应既有物质变化又有能量变化
D. 2molH2(g)和1molO2(g)的总能量高于2molH2Og的总能量
已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示(E1、E2均为正值)，下列说法正确的是(????)
A. 该反应吸收的能最为(E1-E2)
B. 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
C. A和B的总能量一定高于C和D的总能量
D. 该反应只有在加热条件下才能进行
下列反应属于放热反应的是(????)
A. 2C(s)+O2(g)?点燃2CO(g) B. CaCO3?高温CaO+CO2↑
C. C+H2O(g)??CO+H2 D. 2H2O?电解2H2↑+O2↑
铁与盐酸反应属于(????)
①置换反应? ②离子反应? ③氧化还原反应? ④放热反应? ⑤可逆反应
A. ①② B. ①②③ C. ①②③④ D. ①②③④⑤
对于放热反应：H2+Cl2=点燃2HCl，下列说法错误的是(? ? )
A. 反应物的总能量大于生成物的总能量
B. 该反应遵循“能量守恒定律”
C. 该反应中，化学能只转变成热能
D. 断开1mol?H-H键和1mol?Cl-Cl键所吸收的总能量小于形成2mol?H-Cl键所放出的能量
据有关报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程．反应过程如图：下列说法中正确的是(????)
A. 状态Ⅰ→状态Ⅲ是放热过程
B. 该过程中，CO先断键形成C和O，再生成CO2
C. 状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O2反应，生成了CO2
D. 状态Ⅰ→状态Ⅱ表示催化剂对反应没有起作用
下列有关热化学方程式的叙述正确的是(? ? )
A. 已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)?ΔH1；2C(s)+O2(g)=2CO(g)?ΔH2，则ΔH1>ΔH2
B. 已知C(石墨，s)=C(金刚石，s)?ΔH>0，则金刚石比石墨稳定
C. 在稀溶液中：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)?ΔH=-57.3?kJ/mol，若将含0.6?mol?H2SO4的稀硫酸与含1?mol? NaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3?kJ
D. 需要加热的反应说明它是吸热反应
二、填空题
已知断开1?mol?C-H键需要吸收415?kJ热量，由碳原子和氢原子形成1?mol?CH4的化学键需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ热量。
钠燃烧需要用酒精灯加热，燃着后可撤离酒精灯，说明钠燃烧________热；将一小块钠放进水中，钠很快熔成“液珠”，说明钠和水反应________热；手机长时间通话会感觉电板发热，这是由于________能转化为________能和________能等。
铝热剂是把铝粉和氧化铁粉末按一定比例配成的混合物，当用引燃剂点燃，反应在高温下剧烈进行，得到氧化铝和单质铁，放出大量的热。
(1)请写出该反应的化学方程式：__________________________________________________。
(2)铁路工人经常利用这种方法来焊接铁轨，试分析其中的原因：_________________________________________。
三、实验题
如图所示，把试管放入盛有25℃饱和石灰水的烧杯中，先向试管中放入几小块镁片，再滴入5?mL稀盐酸。回答下列问题：
(1)实验中观察到的现象是__________(填字母)。
A.试管中镁片逐渐溶解? B.试管中产生无色气泡
C.烧杯外壁变冷? ??????D.烧杯底部析出少量白色固体
(2)产生上述现象的原因是______________________________________________________。
(3)写出有关反应的离子方程式：________________________________________________。
(4)由实验推知，反应中MgCl2和H2的总能量_________(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。
(5)上述实验过程中能量转化的主要方式是____________________。
为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：
(1)上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是________。
(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，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是___________________________________________________________________________________________。
②若观察到烧杯里产生气泡，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_____________________________________________________________________。
③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是__________________。
(4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O=4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反应。方法①：选择上述装置________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)进行实验。方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应是________反应。
某学习小组用如图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应，实验过程中A烧杯内的溶液温度升高，B烧杯的电流计指针发生偏转，请回答以下问题．
(1)A烧杯中反应的离子方程式为______．
(2)B中Zn板是______极，发生的电极反应是______，Cu板上的现象是______，发生的电极反应是______．
(3)从能量转化的角度来看，A、B中反应物的总能量______(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物总能量，A中是将化学能转变为______，B中主要是将化学能转变为______．
(4)该小组同学反思原电池的原理，其中观点正确的是______(填字母序号)．
A.原电池反应的过程中一定有电子转移
B.原电池装置需要2个电极
C.电极一定不能参加反应
D.氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生．
答案和解析
1.【答案】D
【解答】
A.如何提高燃烧效率，节约能源，是当今世界各国能源研究的前沿课题之一，故A正确；
B.任何发光发热的剧烈化学变化都是燃烧，物质燃烧一定是放热反应，故B正确；
C.绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能，故C正确；
D.3CO+Fe2O3?2Fe+3CO2，此为可逆反应，故增加炼铁高炉的高度，并不会影响平衡移动，则不会改变高炉气中CO的含量，故D错误。
2.【答案】D
【解答】
A.由图可知不存在CO的断键过程，故A错误；
B.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，而不是与氧气反应，故B错误；
C.由图可知反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故C错误；
D.CO与O在催化剂表面形成CO2，所以状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成了具有极性共价键的CO2，故D正确。
故选：D。
3.【答案】A
【解析】解：A.化学反应时断键要吸收能量，成键要放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，故A正确；
B.铝热反应为放热反应，所以反应物的总能量比生成物的总能量高，故B错误；
C.图I所示的装置没形成闭合回路，不能形成原电池，没有电流通过，所以不能把化学能转变为电能，故C错误；
D.图Ⅱ所示的反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，故D错误；
4.【答案】D
【解答】
A.反应物的总能量低于生成物的总能量，反应为吸热反应，故A正确；
B.反应物能量比生成物低，一定有能量转化为化学能，故B正确；
C.反应物能量比生成物低，物质的能量越低越稳定，反应物比生成物稳定，故C正确；
D.化学反应中的能量变化与反应条件没有必然关系，故D错误。
5.【答案】C
【解答】
A.N60与N2是同种元素组成的不同单质，属同素异形体，故A正确；?
B.60个N原子可结合成N60分子，故一个N60分子中含有60个N原子，故B正确；
C.N2中存在的是氮氮叁键，总的键能很大，N60中存在的都是氮氮单键，键能小于叁键，故C错误；
D.N60变为N2的反应是放热反应，说明N2所具有的能量更低，故氮气更稳定，故D正确。
6.【答案】B
【解答】
A.图象分析可知反应物能量高于生成物，反应为放热反应，故A正确；
B.断裂化学键需要吸收能量，故B错误；
C.化学反应实质是旧键断裂新键形成，反应过程中一定伴随物质变化和能量变化，故C正确；
D.图象分析可知反应物能量高于生成物，2molH2和1molO2具有的总能量高于2molH2O的总能量，故D正确。
7.【答案】A
【解答】
A.△H=断键吸收的能量-成键放出的能量=E1-E2，故A正确；
B.图象分析反应物能量低于生成物，结合能量守恒分析反应是吸热反应，所以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，故B错误；
C.图象分析可知反应过程中反应物能量低于生成物能量，故C错误；
D.某些吸热反应不需要加热也可以发生，如氢氧化钡晶体和铵盐发生的吸热反应，故D错误。
8.【答案】A
【解答】
A.碳燃烧生成一氧化碳放出热量，属于吸热反应，故A符合题意；
B.碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳的反应是吸热反应，故B不符合题意；
C.碳和水反应生成水煤气(主要成分为CO和H2)，为吸热反应，故C不符合题意；
D.电解水生成氢气和氧气是吸热反应，故D不符合题意。
故选A。
9.【答案】C
【解答】
铁与盐酸的反应为：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，属于置换反应，属于离子反应，属于氧化还原反应，属于放热反应，但不是可逆反应，故C正确。
10.【答案】C
【解答】
A.该反应是放热反应，反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，故A正确；
B.任何化学反应都遵循“能量守恒定律“，故B正确；
C.该反应中，发出苍白色火焰，化学能转化为光能和热能，故C错误；
D.该反应是放热反应，断开1?mol?H—H键和1?mol?Cl—Cl键，所吸收的总能量小于形成2?mol?H—Cl键所放出的能量，故D正确。
故选C。
11.【答案】A
【解析】解：A.状态Ⅰ的能量大于状态Ⅲ，所以状态Ⅰ→状态Ⅲ是放热过程，故A正确；
B.由图可知不存在CO的断键过程，故B错误；
C.CO与O在催化剂表面形成CO2，所以状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，故C错误；
D.状态Ⅰ→状态Ⅱ表示CO与O在催化剂表面形成CO2，故催化剂对反应起作用，故D错误；
12.【答案】C
【解答】
A、碳完全燃烧放出的热量多，反应热小，所以△H1<△H2，故A错误；
B、C(石墨，s)=C(金刚石，s)△H>0，金刚石能量高，则石墨稳定，故B错误；
C、将含0.6molH2SO4的稀硫酸即H+是1.2mol，与含1molNaOH即OH-是1mol的溶液混合，硫酸过量，恰好生成1mol的水，放出的热量等于57.3?kJ，故C正确；
D、铝热反应需要高温下才能发生，但是它是放热反应，故D错误；
故选C。
13.【答案】放出； 1660
【解答】
同一种化学键，断开1?mol该化学键时吸收的热量与形成1?mol该化学键时释放的热量相等。而1?molCH4中含4?mol?C-H键，所以形成1?mol?CH4的化学键释放的热量为415?kJ×4=1660?kJ。
14.【答案】放；放；化学；电 ? ；热
【解答】
钠燃烧需要用酒精灯加热，燃着后可撤离酒精灯，说明钠燃烧放热；
将一小块钠放进水中，钠很快熔成“液珠”，说明钠的熔点低，同时说明钠和水反应放热；
手机长时间通话会感觉电板发热，这是由于化学能转化为电能和热能等。
15.【答案】(1)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
(2)铝粉与氧化铁的混合物点燃后由于反应放出大量的热，置换出的铁以熔融态流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢地黏结在一起。
【解答】
(1)该反应为铝热此反应，反应物为铝粉和氧化铁粉末，生成物为氧化铝和单质铁，化学方程式为：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。
(2)铁路工人经常利用这种方法来焊接铁轨，是因为铝粉与氧化铁的混合物点燃后由于反应放出大量的热，置换出的铁以熔融态流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢地黏结在一起。
16.【答案】(1)ABD
(2)镁与盐酸反应放热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，故有固体析出
(3)Mg+2H+=Mg2++H2↑
(4)小于
(5)化学能转化为热能
【解答】
(1)Mg位于氢之前，能和稀盐酸反应生成氢气，该反应是放热反应，放出的热量使烧杯中溶液温度升高，氢氧化钙溶解度随着温度升高而减小，据此分析：
A.镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，所以试管中镁片逐渐溶解，故A正确；
B.生成氢气，所以试管中产生无色气泡，故B正确；
C.金属和酸的反应是放热反应，所以烧杯外壁变热，故C错误；
D.氢氧化钙溶解度随着温度升高而减小，升高温度，氢氧化钙饱和溶液变为过饱和溶液，所以烧杯底部析出少量白色固体，故D正确；
故答案为：ABD；
(2)由以上分析可知，产生上述现象的原因是：镁与盐酸反应放热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，故有固体析出；
故答案为：镁与盐酸反应放热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，故有固体析出；
(3)镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，则该反应的离子方程式为：Mg+2H+=Mg2++H2↑。
故答案为：Mg+2H+=Mg2++H2↑；
(4)放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应是放热反应，所以MgCl2溶液和H2的总能量小于镁片和盐酸的总能量。
故答案为：小于；
(5)上述实验过程中能量转化的主要方式是：化学能转化为热能；故答案为：化学能转化为热能。
17.【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，烧杯里的导管内形成一段液柱
②可能是放热反应??? 某些物质(如浓硫酸)溶于水放热，但不是放热反应
③硝酸铵(或其他合理答案)
(4)Ⅰ(或Ⅱ)??? 放热
18.【答案】Zn+2H+=Zn2++H2↑；负；Zn-2e-=Zn2+；有无色气体产生；2H++2e-=H2↑；大于；热能；电能；ABD
【解析】解：(1)锌与氢离子反应生成锌离子与氢气，离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑，故答案为：Zn+2H+=Zn2++H2↑；
(2)锌铜稀硫酸原电池中，活泼金属锌作负极，电极反应为Zn-2e-=Zn2+，氢离子在正极铜上得电子产生氢气，电极反应为2H++2e-=H2↑，
故答案为：负；Zn-2e-=Zn2+；有无色气体产生；2H++2e-=H2↑；
(3)A烧杯中温度升高，该反应是放热反应，所以反应物总能量大于生成物总能量；该反应将化学能转化成热能，原电池是将化学能转化成电能，
故答案为：大于；热能；电能；
(4)A.原电池要有自发进行的氧化还原反应发生，一定有电子的转移，故A正确；
B.原电池的构成条件必须有两个电极，故B正确；
C.活泼金属作负极失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，一般负极溶解，正极质量增重或析出气体，故C错误；
D.负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故D正确；