1、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课后篇素养形成夯实基础轻松达标1.下列说法正确的是()A.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应B.C(石墨,s)C(金刚石,s),反应中既没有电子的得失也没有能量的变化C.干冰升华时,二氧化碳分子中的共价键不断裂D.伴有能量变化的过程,都是化学变化答案C解析经加热而发生的化学反应不一定是吸热反应,反应是否吸热与反应条件无关,A项错误;C(石墨,s)C(金刚石,s)反应中没有电子的得失,但是有能量的变化,既不放热也不吸热的化学反应是不存在的,B项错误;干冰升华时只发生了物理变化,改变的是分子间的距离,二氧化碳分子中的共价键不发生断
2、裂,C项正确;伴有能量变化的过程,不一定都是化学变化,如水蒸气变为液态水要放出热量,D项错误。2.下列图示变化为吸热反应的是()答案A解析反应物总能量低于生成物总能量的反应是吸热反应,A正确;反应物总能量高于生成物总能量属于放热反应,B错误;浓硫酸溶于水放热,C错误;锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,属于放热反应,D错误。3.(2019山东新泰二中高一月考)下列叙述错误的是()A.钠单质与氯气反应后,体系的能量降低,稳定性增强B.放热反应开始时一定不需要加热C.反应物的总能量高于生成物的总能量时,则反应释放能量D.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成答案B解析Na与Cl2的反应为放热反应,
3、金属钠与氯气的总能量高于氯化钠的总能量,钠单质与氯气反应后体系的能量降低,稳定性增强,故A正确;一些放热反应开始时也需要加热,如H2的燃烧,故B错误;反应物的总能量高于生成物的总能量时,该反应为放热反应,反应释放能量,故C正确;化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,且伴随能量变化,故D正确。4.已知Zn与稀硫酸发生反应:Zn+H2SO4ZnSO4+H2,则下列关于该反应的叙述不正确的是()A.该反应中旧键断裂需要吸收能量,新键形成需放出能量,所以总能量不变B.发生化学反应的同时一定发生能量变化C.该反应为放热反应D.反应物的总能量高于生成物的总能量答案A解析断裂化学键吸收能量,生成化
4、学键会释放能量,化学反应过程中一定伴随着能量的变化,故A错误;一个化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程,旧的化学键断裂需要吸收能量,新化学键的形成放出能量,故发生化学反应时一定伴随能量变化,B正确;从题给反应分析,该反应为放热反应,故C正确;该反应为放热反应,所以反应物的总能量高于生成物的总能量,故D正确。5.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可知()A.NH4HCO3与盐酸的反应是放热反应B.该反应中,热能转化为产物内部的能量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少答案B
5、解析醋酸逐渐凝固说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低,即NH4HCO3与HCl的反应为吸热反应,A项错误;因反应为吸热反应,即吸收的热量转化为产物内部的能量,B项正确;因反应为吸热反应,则反应后生成物的总能量高于反应物的总能量,C项错误;反应物中化学键断裂吸收的能量多,D项错误。6.(2020安徽合肥八中高一网络学习段考)已知反应NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是()A.图中AB的过程为放热过程B.1 mol NO2和1 mol CO的键能总和大于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和C.该反应为氧化还原反应D.1 mol NO2(g)
6、和1 mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量答案C解析A状态的能量低于B状态,则图中AB的过程为吸热过程,A错误;反应物总能量高于生成物总能量,反应为放热反应,即断键吸收的能量小于成键放出的能量,则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,B错误;反应中C和N元素化合价发生变化,则该反应为氧化还原反应,C正确;由题图可知,反应物总能量高于生成物总能量,则1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量,D错误。7.(2019
7、河南鹤壁高级中学高一段考)H2与O2发生反应的过程用模型图示如下(“”表示化学键),下列说法不正确的是()A.过程是吸热过程B.该反应过程所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键C.过程一定是放热过程D.该反应过程中反应物的能量全部转化为热能答案D解析过程是分子中的化学键断裂形成原子,属于吸热过程,故A正确;过程中所有的旧化学键断裂,过程为新化学键形成的过程,故B正确;过程为新化学键形成的过程,是放热过程,故C正确;H2和O2的反应为放热反应,该化学反应过程中反应物的能量不能全部转化为热能,故D错误。8.如图是某同学设计的放热反应的观察装置。其实验操作步骤如下:按图所示将实验装置连接好;在U形管内
8、加入少量红墨水或品红溶液,打开T形管活塞,使U形管内两边的液面处于同一水平面,再关闭T形管活塞;在盛有1.0 g氧化钙的小试管里滴入2 mL左右的蒸馏水,观察现象。试回答:氧化钙与水的反应(1)实验前必须进行的一步实验操作是。(2)实验中观察到的现象是。(3)说明CaO和H2O的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系:。(4)若该实验中将CaO换成NaCl,实验还能否观察到相同现象?(填“能”或“否”)。答案(1)检查装置的气密性(2)U形管里的液体左边下降,右边上升(3)1 mol CaO和1 mol H2O的能量之和大于1 mol Ca(OH)2的能量(4)否解析(1)该实验原理是利用气压变
9、化导致某些实验现象发生,所以实验之前一定要检查装置的气密性。(2)CaO和水反应放出热量,使大试管中空气膨胀,内部压强增大,导致U形管里的液体左边下降,右边上升。(3)CaO+H2OCa(OH)2,根据实验现象可知,氧化钙与水之间的反应是放热反应,1 mol CaO和1 mol H2O的能量和大于1 mol Ca(OH)2的能量。(4)氯化钠和水混合后,能量的变化很不明显,试管内气体压强几乎不变,不会出现明显现象。提升能力跨越等级1.冬天用煤炉取暖时要预防发生一氧化碳中毒事故。一氧化碳的产生主要是因为煤炉中发生了以下反应:CO2+C2CO。试分析下列有关叙述不正确的是()A.C在O2充足时,发
10、生的反应主要是放热反应B.煤燃烧时吹入的氧气越多越好C.CO2+C2CO这一反应属于吸热反应D.煤燃烧时,反应物总能量高于生成物总能量,所以放出热量答案B解析C在O2充足时反应生成二氧化碳,发生的反应主要是放热反应,A项正确;氧气过多时会带走部分热量,B项错误;CO2+C2CO这一反应属于吸热反应,C项正确;煤燃烧时,反应物总能量高于生成物总能量,所以放出热量,D项正确。2.(双选)利用含碳化合物合成新燃料是发展低碳经济的重要方法,已知:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是合成甲醇(CH3OH)的反应,该反应过程的能量变化如图所示,下列判断正确的是()A.CO(g)与H2(g)反应生成1
11、 mol CH3OH(g)释放出91 kJ的能量B.用碳制备原料气CO、H2的反应属于放热反应C.反应物总键能低于生成物的总键能D.若该反应生成液态CH3OH,则放出的能量更少答案AC解析由图可知,生成1 mol CH3OH(g)放出510 kJ-419 kJ=91 kJ的能量,A项正确;碳与水蒸气反应制备CO和H2的反应属于吸热反应,B项错误;反应是放热反应,则反应物总键能低于生成物的总键能,C项正确;同种物质气态时比液态时的能量高,则如果生成液态CH3OH,则放出的能量更多,D项错误。3.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下:
12、下列说法正确的是()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态状态表示CO与O2反应的过程答案C解析本题通过图像考查CO与O反应的机理。由于反应物的能量高于生成物的能量,则该反应为放热反应,A错误;由图示可看出,在反应过程中,CO中的化学键没有断裂,B错误;在CO2分子中,只含有CO极性键,C正确;由图示可知,该过程为CO与O的反应而不是CO与O2的反应,D错误。4.科学家已获得了气态N4分子,其结构为正四面体(如图所示)。已知断裂1 mol NN键吸收167 kJ能量,断裂1 mol NN键吸收942 kJ能量,下列说法
13、正确的是()A.N4属于一种新型的化合物B.N4(g)4N(g)的过程中释放1 002 kJ能量C.1 mol N4转化为N2时要吸收882 kJ能量D.N4和N2互为同素异形体,N4转化为N2属于化学变化答案D解析N4属于一种新型的单质,A项错误;N4(g)4N(g)的过程中吸收能量为6167 kJ=1 002 kJ,B项错误;1 mol N4转化为N2时能量变化为2942 kJ-6167 kJ=882 kJ,即放出882 kJ能量,C项错误;N4和N2均是氮元素形成的单质,互为同素异形体,N4转化为N2属于化学变化,D项正确。5.常温下,1 mol化学键分解成气态原子所需要的能量用E表示,
14、结合下表中信息判断下列说法不正确的是()共价键HHFFHFHClHIE/(kJmol-1)436157568432298A.表中最稳定的共价键是HF键B.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)生成2 mol HF(g)放出25 kJ的能量C.432 kJmol-1E(HBr)298 kJmol-1D.1 mol H2(g)分解成2 mol H(g)需吸收436 kJ的能量答案B解析表中键能最大的共价键是HF键,故最稳定的共价键是HF键,A项正确;1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol HF(g),放出的能量为(5682-436-157) kJ=543 kJ,B
15、项错误;Br的非金属性介于Cl和I之间,故432 kJmol-1E(HBr)298 kJmol-1,C项正确;由题中信息可知,1 mol H2(g)分解生成2 mol H(g)需吸收436 kJ的能量,D项正确。6.(2019湖北天门、仙桃、潜江高二期末联考)下列实验现象不能说明相应的化学反应一定是放热反应的是()选项ABCD反应装置实验现象试管中生石灰和水混合后,A处红色水柱下降反应开始后,针筒活塞向右移动温度计的水银柱不断上升饱和石灰水变浑浊答案B解析A处红色水柱下降,可知瓶内空气受热温度升高,说明相应的化学反应是放热反应,故A不符合题意;Zn与稀硫酸反应生成氢气,氢气可使针筒活塞向右移动
16、,不能充分说明相应的化学反应是放热反应,故B符合题意;温度计的水银柱不断上升,说明中和反应放出热量,由此可知相应的化学反应是放热反应,故C不符合题意;饱和石灰水变浑浊,则有氢氧化钙固体析出,而氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低,说明镁条与稀盐酸的反应是放热反应,故D不符合题意。7.甲烷和氢气都是清洁能源。回答下列问题:(1)写出甲烷的电子式:,1 mol CH4含mol CH键,1 mol CH4断键形成1 mol C和4 mol H需要(填“放出”或“吸收”)1 660 kJ的能量,则1 mol CH键的键能为kJmol-1。(2)氢气在氧气中燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示,M表示(填“反
17、应物”或“生成物”)的总能量,该反应中氢气和氧气的总能量(填“”或“解析(1)甲烷中碳原子通过四对共用电子对与氢原子形成甲烷分子,其电子式为HH。拆开化学键需要吸收能量,1 mol甲烷有4 mol CH键,故1 mol CH键的键能为1 660 kJ mol-14=415 kJmol-1。(2)氢气和氧气的燃烧反应是放热反应,故反应物的总能量大于生成物的总能量,M表示反应物。8.氢气是一种理想的汽车新能源,发展氢能汽车的关键是氢气的制备及储存技术。制备氢气通常有下列方法:电解水制氢:2H2O2H2+O2;高温使水分解制氢:2H2O2H2+O2;太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2+O2;天然气
18、制氢:CH4+H2OCO+3H2。(1)最为节能的方法是(填序号)。(2)从化学键断裂与形成的角度分析方法反应产生等物质的量的H2,消耗的能量是否相同(填“相同”或“不同”),理由是。(3)破坏1 mol氢气中的化学键需要吸收436 kJ能量;破坏 mol氧气中的化学键需要吸收249 kJ的能量;形成水分子中的1 mol HO键能够释放463 kJ能量。下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化。a.请将图中的能量变化的数值,填在下边的横线上。kJkJkJb.生成27 g水蒸气放出的热量为kJ。答案(1)(2)相同反应中反应物的总能量相等,生成物的总能量也相等,则反应消耗的能量相同(3)a.1 3
19、701 852482b.361.5解析(1)观察几种方法,不难发现反应会消耗电能或热能。而反应是在催化剂作用下,利用取之不尽的太阳能,故反应是最为节能的方法。(2)反应都是通过分解H2O获得H2,产生等物质的量的H2时消耗的H2O的量也相等,破坏化学键和形成化学键的量也分别相同,故消耗的能量也相同。(3)a.中2 mol H2、1 mol O2生成H、O原子吸收能量为2436 kJ+2249 kJ=1 370 kJ。中H、O原子生成2 mol H2O(g)释放出的能量为4463 kJ=1 852 kJ。表示2 mol H2与1 mol O2完全反应生成2 mol H2O(g)释放的能量为1 8
20、52 kJ-1 370 kJ=482 kJ。b.生成27 g(物质的量为1.5 mol)水蒸气释放的热量为482 kJ=361.5 kJ。贴近生活拓展创新请根据化学反应与热能的有关知识,填写下列空白。(1)在Ba(OH)28H2O和NH4Cl晶体反应的实验中:反应物混合后需用玻璃棒迅速搅拌,其目的是,该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。(2)下列过程中不一定释放能量的是(请填编号)。A.形成化学键B.燃料燃烧C.化合反应D.葡萄糖在体内的氧化反应E.酸碱中和F.炸药爆炸(3)等质量的下列物质分别完全燃烧,放出热量较多的是(填编号)。A.固体硫B.硫蒸气(4)已知通常条件下,酸、碱稀溶液中和生
21、成1 mol水放出的热量为中和热。稀溶液中1 mol H2SO4和NaOH恰好反应时放出Q kJ热量,则其中和热为kJmol-1。(5)已知H2和O2反应放热,且断开1 mol HH键、1 mol OO键、1 mol OH键需吸收的能量分别为Q1 kJ、Q2 kJ、Q3 kJ,由此可以推知下列关系正确的是(填编号)。A.Q1+Q2Q3B.Q1+Q22Q3C.2Q1+Q24Q3D.2Q1+Q22Q3答案(1)使反应物充分接触,促进反应快速进行吸热(2)C(3)B(4)(5)C解析(1)在Ba(OH)28H2O和NH4Cl晶体反应的实验中,为使反应物充分接触,促进反应快速进行,需用玻璃棒迅速搅拌,该反应为吸热反应。(2)大多数的化合反应放热,但有的化合反应吸热,如二氧化碳和碳生成一氧化碳的反应吸热。(3)硫蒸气的能量大于固体硫,所以等质量的固体硫和硫蒸气分别完全燃烧,放出热量较多的是硫蒸气。(4)稀溶液中1 mol H2SO4和NaOH恰好反应时生成2 mol水,放出Q kJ热量,所以中和热为 kJmol-1。(5)已知2 mol H2和O2反应生成2 mol H2O,反应断开2 mol HH键吸收能量2Q1、断开1 mol OO键吸收能量Q2、形成4 mol OH键放出能量4Q3,总反应为放热反应,则2Q1+Q24Q3。