1、第一节 化学能与热能一、选择题1有关能源的下列说法不正确的是()A煤、石油、天然气均为化石能源B化石能源是非再生能源C氢能是可再生能源D氢能、核能均是无污染的高效能源解析： 化石能源是非再生能源；氢能是可再生能源(可通过分解水得到氢气)，且是无污染的高效能源；核能利用的是核反应过程中释放的巨大能量，虽然高效，但会产生放射性物质，有一定的污染性，不过人们可以采用技术控制这种污染。答案：D2下列选项中说明乙醇作为燃料的优点是()燃烧时发生氧化反应燃烧时放出大量的热量充分燃烧的产物不污染环境乙醇是一种可再生能源A BC D解析：所有的燃烧均为氧化反应，这并不是乙醇作为燃料的优点。答案：D3下列变化过
2、程需要吸收能量的是()解析：A选项中氢气球发生爆炸时发生了氢气与氧气的反应，是燃烧反应，为放热反应；B选项中向河水中投放生石灰时发生了CaOH2O=Ca(OH)2，是放热反应；C选项中两个氯原子之间结合成氯气分子，原子之间形成了共价键，对外释放能量；因此，A、B、C三个过程均是释放能量的变化过程。D选项中一个氢气分子分解生成了两个氢原子，破坏氢气分子中的化学键要吸收能量。所以正确答案为D。答案：D4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：下列说法正确的是()ACO和O生成CO2是吸热反应B在该过程中，CO断键形成C和OCCO和O形成
3、了具有极性共价键的CO2D状态状态表示CO与O2反应的过程解析：A状态总能量为反应物总能量，状态总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。B.从状态、的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，C、O原子间一直有化学键。C.由图示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键。D.状态状态表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2的反应过程。答案：C5金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质(同素异形体)。在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的能量。据此，试判断在100 kPa时，下列结论正确
4、的是()A此变化过程属于物理变化B石墨比金刚石稳定C金刚石转化为石墨时吸收能量D1 mol金刚石比1 mol石墨的能量低解析：该变化过程有新物质生成，属于化学变化，A错；1 mol石墨转化为金刚石时要吸收能量，则石墨的能量比金刚石的能量低，石墨比金刚石稳定，B对，D错；金刚石转化为石墨时放出能量，C错。答案：B6(2019湖南五市十校高一期中联考)下列关于能量转换的认识中不正确的是()A电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能B生物质能主要指由树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量，利用生物质能就是间接利用太阳能C煤燃烧时，化学能主要转化为热能D葡萄糖在人体组织中发生缓慢氧化时，热能转化为
5、化学能解析：电解水时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上氢离子放电生成氢气，电能转化为化学能，A项正确；生物质能主要指由树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量。绿色植物通过光合作用把太阳能转化为生物质能储存起来，因此利用生物质能就是间接利用太阳能，B项正确；煤燃烧时，化学能转化为热能和光能，但主要转化为热能，C项正确；葡萄糖在人体组织中发生缓慢氧化时，化学能转化为热能，D项错误。答案：D7氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，断裂1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 mol Cl2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol HCl中的化学键释放的能量为
6、Q3 kJ。下列关系式中，正确的是()AQ1Q2Q3 BQ1Q22Q3CQ1Q2Q3 DQ1Q22Q3解析：H2在Cl2中燃烧为放热反应，故断裂化学键消耗的能量总和(Q1Q2)小于形成化学键释放的能量总和(2Q3)。即Q1Q22Q3。答案：D8(2019江苏海安中学高一期中)下列过程中的能量变化情况符合图示关系的是()A酸与碱的中和反应BHClHClC氧化钙与水反应制熟石灰DBa(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体的反应解析：酸与碱的中和反应属于放热反应，反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，故A项错误；形成化学键放出能量，故B项错误；氧化钙和水的反应属于放热反应，反应物具有的总能量高于
7、生成物具有的总能量，故C项错误；Ba(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体的反应属于吸热反应，反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，故D项正确。答案：D9化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化：下列说法正确的是()A1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJB1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量C通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NODNO是一种酸性氧化物，能与NaO
8、H溶液反应生成盐和水解析：根据题意可知：1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol NO吸收的能量为180 kJ，A项错误；N2(g)和O2(g)要在高压放电时才能生成NO，C项错误；NO不是酸性氧化物，不能与NaOH溶液反应生成盐和水，D项错误。答案：B10将V1 mL 1.0 molL1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如右图所示(实验中始终保持V1V250 mL)。下列叙述正确的是()A做该实验时环境温度为22 B该实验表明化学能可以转化为热能CNaOH溶液的浓度约是1.00 molL1D该实验表明有水生成的反应都是
9、放热反应解析：由题图可知，5 mL 1.0 molL1 HCl溶液与NaOH溶液混合后温度为22 ，因此，做该实验时环境温度低于22 ，A项错误；既然反应后溶液温度升高，则B项正确；两者恰好完全反应时，放出热量最多，温度最高，从图上看出，30 mL 1.0 molL1 HCl溶液和20 mL NaOH溶液恰好完全反应。因此，该NaOH溶液的浓度为1.0 molL130 mL20 mL1.5 molL1，C项错误；通过该反应并不能判断凡有水生成的反应都是放热反应，如某些氢氧化物的分解反应就是吸热反应，D项错误。答案：B二、非选择题112012年6月16日18时37分，“神舟九号”宇宙飞船发射成功
10、，14时后与“天宫一号”成功交会对接。发射“神舟九号”飞船的“神舟”系列火箭用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，生成氮气和二氧化碳气体。(1)写出反应的化学方程式：_。(2)该反应是_(填“放热”或“吸热”)反应，反应物的总能量_(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量，断开化学键_的总能量小于形成化学键_的总能量。解析：因为此反应是燃烧反应，所以应是放热反应。答案：(1)C2H8N22N2O42CO23N24H2O(2)放热大于吸收放出12某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。(1)在实验中发现反应后(a)中温度升高，由此可以判断(a)中反应是_热反应；(b)中温
11、度降低，由此可以判断(b)中反应是_热反应。(2)写出铝与盐酸反应的离子方程式_。(3)根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应该_其生成物的总能量。解析：(1)反应后(a)中温度升高，(b)中温度降低，说明(a)中反应为放热反应，(b)中反应为吸热反应。(2)铝与盐酸反应的离子方程式为2Al6H=2Al33H2。(3)(b)中反应为吸热反应，根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应低于生成物的总能量。答案：(1)放吸(2)2Al6H=2Al33H2(3)低于13已知101 kPa时，1 mol白磷(P4)固体转化为红磷，要放出29.2 kJ的能量。回答下列问题：(1)红磷和白磷互为_。相
12、同条件下，白磷的稳定性比红磷的稳定性_(填“强”或“弱”)。(2)白磷在一定条件下转化为红磷时，断裂旧化学键所吸收的能量_(填“高”或“低”)于形成新化学键所放出的能量。(3)已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJmol1)：PP：198，PO：360，O=O：498。则1 mol P4(白磷)与O2反应生成1 mol P4O6(s)时_(填“吸收”或“放出”)_kJ能量。解析： (1)红磷、白磷互为同素异形体，白磷转化为红磷的反应为放热反应，因此白磷的能量高于红磷，白磷的稳定性比红磷的稳定性弱。(2)白磷转化为红磷的反应释放能量，则断裂旧化学键所吸收的能量低于形成
13、新化学键所放出的能量。(3)根据题图，1分子P4、O2、P4O6中分别含有6个PP键、1个O=O键、12个PO键。反应过程为P4、O2断开分子中的PP键、O=O键，然后P、O再结合形成PO键。反应过程中形成12 mol PO键放出的能量为12360 kJ4 320 kJ，断裂6 mol PP键和3 mol O=O键吸收的总能量为6198 kJ3498 kJ2 682 kJ，故反应生成1 mol P4O6(s)时放出的能量为4 320 kJ2 682 kJ1 638 kJ。答案：(1)同素异形体弱(2)低(3)放出1 63814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
14、：(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，选择装置进行实验(反应在丙试管中进行)。若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_。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_。 (4)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO22H2O=4KOH3O2
15、)是放热反应还是吸热反应。方法：选择装置_(填装置序号)进行实验；方法：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，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。解析：(1)装置可通过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；装置只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，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中和反应，中和反应都是放热反应。(3)NaOH固体、硝酸铵等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，故不是放热或吸热反应。(4)用或装置可验证超氧化钾与水的反应是否为放热反应。向包有KO2的脱脂棉中滴入几滴水，脱脂棉燃烧，说明KO2与水的反应是放热反应。答案：(1)(2)左端液面降低，右端液面升高放热(3)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(4)(或)放热