1、化学反应与热能(30分钟50分)一、选择题(本题包括2小题,每小题8分,共16分)1.下列说法正确的是()A.Fe与S在加热条件下才能发生反应,所以该反应属于吸热反应B.HNO3、H2SO4分别与NaOH溶液反应都放出热量C.分解反应都是吸热反应,化合反应都是放热反应D.合成氨的反应是放热反应,所以N2与其他物质的反应也是放热反应【解析】选B。Fe与S虽然需加热才能发生反应,但反应开始后,停止加热,反应能继续进行,加热只是为了引发反应,所以该反应是放热反应,A项错误;中和反应都是放热反应,B项正确;分解反应不一定是吸热反应,如H2O2的分解反应就是放热反应,化合反应也不一定是放热反应,如CO2
2、与C的反应就是吸热反应,C项错误;与N2反应的物质不同,能量变化也不同,不能根据合成氨反应的能量变化来类推N2与其他物质反应的能量变化,如N2和O2在放电条件下生成NO就是吸热反应,D项错误。【加固训练】为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()A.H2O的分解反应是放热反应B.氢能源已被普遍使用C.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值D.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量【解析】选D。水的分解是吸热反应,A错误;氢能源由于受贮存和运输等因素的限制,还未普遍使用,但有巨大的开发利用价值
3、,B、C错误;2 mol H2可以在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol H2O,并放出大量的热,D正确。2.在太空中发现迄今已知最大钻石直径4 000千米。已知C(石墨)C(金刚石),在该反应过程中其能量变化如图所示,有关该反应的描述正确的是()A.该反应为放出热量的反应B.等物质的量的石墨和金刚石完全燃烧释放的热量相同C.该反应为氧化还原反应D.石墨比金刚石稳定【解析】选D。由图可知,金刚石的能量高于石墨,故C(石墨)C(金刚石)为吸收热量的反应,故A错误;由图可知,1 mol石墨的能量低于1 mol金刚石的能量,二者在O2中完全燃烧都只生成CO2,因此释放的热量不相同,故B错误;C(
4、石墨)C(金刚石),碳元素的化合价在反应前后都是0,没有化合价的变化,则不属于氧化还原反应,故C错误;由图可知,石墨的能量低,石墨稳定,故D正确。【加固训练】反应2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)能量变化如图所示,下列说法正确的是()A.由于是分解反应,所以该反应吸热B.途径b改变了反应的能量变化C.1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量D.途径a放出的热量多【解析】选C。由图可知,2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)为放热反应,A项错误;途径b、a的能量变化相同,B、D项均错误;C项,2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)为放热反应,则1 mol
5、 H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量,正确。二、非选择题(本题包括1小题,共14分)3.随着人们生活节奏的加快,市场上出现了多种类型的“即时饭盒”等快速给食物加热的产品。下面让我们探究它们的工作原理。(1)有一“自热米饭”的广告播得很火,它介绍在食用时,将一无色液体加入一白色固体中,放上装米饭的盒子,过几分钟米饭马上就热气腾腾,可以食用了,非常方便。请你推测其白色固体和无色液体可能是如下哪个组合?_。A.硝酸铵和水B.浓硫酸和水C.氧化钙和水D.固体酒精和水提示:C。硝酸铵溶于水吸热,A选项错误;浓硫酸具有腐蚀性,且操作不方便,B选项错误;氧化钙与水反应放出大量的热量,C选
6、项正确;酒精溶于水时热效应不明显,D选项错误。(2)目前市面上有一种新型饭盒“即热饭盒”,其原理是在饭盒底部有两层,一层存放水,另一层存放镁和铁的混合物。使用时打开隔离层,即发生以下反应:Mg+2H2OX+H2。请根据以上信息回答下列各题:该饭盒底部“即热”存在什么能量之间的转化?提示:化学能转化为热能。已知X是一种碱,则X的化学式什么?你推断X的化学式的依据是?提示:根据质量守恒定律(原子守恒)可知X的化学式为Mg(OH)2。上述化学反应属于哪种基本反应类型?由该反应可知化学反应发生时都伴随什么变化?提示:置换反应。化学反应发生时都伴随着物质的变化和能量的变化。一、选择题(本题包括1小题,共
7、5分)4.(2020郴州高一检测)生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体,其储存能量的能力是CO2的12 00020 000倍,在大气中的寿命可长达740年之久,以下是几种化学键的键能(断裂1 mol 化学键吸收的能量或形成1 mol 化学键放出的能量称为键能):化学键NNFFNF键能/(kJmol-1)946160283下列说法中正确的是()A.过程N2(g)2N(g)放出能量B.过程N(g)+3F(g)NF3(g)放出能量C.反应N2(g)+3F2(g)2NF3(g)是吸热反应D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,仍可能发生化学反应【解析】选B。A项不正确,N
8、2(g)2N(g)表示断裂化学键的过程,应吸收能量。B项正确,N(g)+3F(g)NF3(g)表示形成化学键的过程,应放出能量。C项不正确,根据键能的数值,分别计算旧化学键断裂时吸收的总能量与新化学键形成时释放的总能量,比较二者的大小确定反应的热量变化,吸收能量(946 kJ+160 kJ3)放出能量(283 kJ6),故为放热反应。D项不正确,化学反应一定有化学键的断裂与生成,若NF3吸收能量后没有化学键的断裂与生成,则一定不发生化学变化,可能发生物理变化。【加固训练】已知:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)反应放出的热量为483.6 kJ。有关键能数据如表所示:化学键HHOO键能/(k
9、Jmol-1)436498则水分子中OH键键能为()A.463.4 kJmol-1B.926.8 kJmol-1C.221.6 kJmol-1D.413 kJmol-1【解析】选A。设水分子中OH键键能为x kJmol-1,则反应放出的热量Q=Q(放)-Q(吸)=22x-(4362+498)=483.6,则x=463.4。二、非选择题(本题包括1小题,共15分)5.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)上述三套装置中,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
10、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(反应在甲中进行)。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_。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+2H2O4KOH+3O2)是放热反应还是吸热反应。方法:选择上述装置_(填“”“”或“”)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
11、水,片刻后,若观察到棉花燃烧,则说明该反应是_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还是吸热;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还是吸热;装置只是铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置,不能证明该反应是放热反应还是吸热反应。(2)氢氧化钡与稀硫酸反应属于中和反应,中和反应都是放热反应。(3)浓硫酸、硝酸铵溶于水有热效应,但不属于化学反应,故不是放热或吸热反应答案:(1)(2)左端液柱降低,右端液柱升高放热(3)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
12、硝酸铵(或其他合理答案)(4)(或)放热【加固训练】(2019石河子高一检测)某研究性学习小组在探究化学反应中的能量变化时设计了如图所示的实验装置。在小试管里加入2 g新制备的无水硫酸铜,把小试管套在具支试管内,在U形管内加入少量红墨水,打开T形管螺旋夹,使U形管内两边的液面处于同一水平面,再夹紧螺旋夹,把水滴入小试管内,使白色的无水硫酸铜完全变成蓝色的五水硫酸铜晶体,可观察到U形管右侧的液面立即下降,左侧的液面上升。(1)写出上述反应的化学方程式:该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。反应中的硫酸铜和水具有的总能量_(填“大于”或“小于”)五水硫酸铜晶体的总能量。(2)如果U形管内两边的液
13、面处于同一水平面后,在小试管内先加入Ba(OH)28H2O晶体,再加入NH4Cl固体,用玻璃棒不断搅拌,则可观察到U形管中的现象为 _。【解析】(1)硫酸铜与水反应生成五水硫酸铜,反应方程式为CuSO4+5H2O CuSO45H2O,把水滴入小试管内,使白色的无水硫酸铜完全变成蓝色的五水硫酸铜晶体,可观察到U形管右侧的液面立即下降,左侧的液面上升,说明试管中温度升高,硫酸铜与水的反应为放热反应,该反应为放热反应,则反应中的硫酸铜和水具有的总能量大于五水硫酸铜晶体的总能量。(2)如果U形管内两边的液面处于同一水平面后,在小试管内先加入Ba(OH)28H2O晶体,再加入NH4Cl固体,用玻璃棒不断搅拌,该反应为吸热反应,则可观察到U形管右侧的液面立即上升,左侧的液面下降。答案:(1)CuSO4+5H2OCuSO45H2O放热大于(2)U形管右侧的液面立即上升,左侧的液面下降
