6.1 化学反应与能量变化（第1课时）（分层作业）-【上好课】高一化学同步高效课堂（人教版2019必修第二册）

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 课时作业 第一课时 化学反应与热能 基础达标 1．下列关于化学反应中的能量变化说法正确的是（ ） A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．化学反应在发生物质变化的同时不一定伴随有能量变化 C．金刚石转化为石墨是放热反应，说明金刚石比石墨稳定 D．燃烧反应、酸碱中和反应是常见的放热反应 【答案】D 【解析】A．吸热反应和放热反应与反应条件无关，只与反应物总能量和生成物总能量有关，故A错误；B．化学反应的实质就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程，所以化学反应在发生物质变化的同时一定伴随有能量变化，故B错误；C．金刚石转化为石墨是放热反应，则石墨能量低，根据能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定，故C错误；D．放热反应主要有燃烧反应、酸碱中和反应、金属与水或酸的反应等，故D正确。综上所述，答案为D。 2．下列说法正确的是（ ） A．能量变化必然伴随发生化学反应 B．反应物的总能量低于生成物的总能量，反应时向环境释放能量 C．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 D．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关 【答案】C 【解析】A．化学反应一定伴随能量变化，能量变化不一定伴随发生化学反应，故A错误； B．反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，反应时会向环境释放能量，故B错误；C．化学反应的实质是旧键断、新键生，旧键断吸热、新键生放热，所以能量变化主要是由化学键变化引起的，故C正确；D．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关，故D错误；选C。 3．下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是（ ） A．化学反应过程中不一定包含着化学键的断裂和形成 B．化学键的断裂是化学反应中能量变化的主要原因 C．物质有发光和放热现象产生时，不一定发生了化学变化 D．节日燃放的烟花包含某些金属元素的焰色试验，焰色试验属于化学变化 【答案】C 【解析】A．化学反应过程是旧键的断裂和新键的形成过程，则一定包含着化学键的断裂和形成，A错误；B．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成，B错误；C．物质有发光和放热现象产生时，不一定发生化学变化，如灯泡发光，C正确；；   D．金属元素发生焰色试验时，将热能转化为光能，但没有新物质的生成，所以焰色试验属于物理变化，D错误； 故选C。 4．下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是（ ） A．NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应制备NH3的反应属于放热反应 B．金属Mg与盐酸的反应属于放热反应 C．能量变化是化学反应的基本特征之一 D．酸与碱发生的中和反应，能量的转化是化学能转化为热能 【答案】A 【解析】A．NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应制备NH3的反应属于吸热反应，故A错误；B．活泼金属与酸反应为放热反应，则Mg与盐酸的反应属于放热反应，故B正确；C．化学反应的本质是旧化学键的断裂以及新化学键的形成，断开化学键吸收能量，形成化学键放出能量，则能量变化是化学反应的基本特征之一，故C正确；D．酸与碱发生的中和反应是一个放热反应，即将化学能转化为热能，，故D正确；故答案选A。 5．绿色低碳话题热度不减。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 【答案】D 【解析】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，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。 6．下列实验现象或图象信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是（ ） A．图①温度计的水银柱上升 B．图②中反应物总能量大于生成物总能量 C．图③中反应开始后，针筒活塞向右移动 D．图④中反应开始后，甲处液面低于乙处液面 【答案】C 【解析】A．温度计的水银柱不断上升，则中和反应放出热量，说明相应的化学反应是放热反应，选项A不符合；B．由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，说明相应的化学反应是放热反应，选项B不符合；C．Zn 与稀硫酸反应生成氢气，氢气可使针筒活塞向右移动，不能充分说明相应的化学反应是放热反应，选项C符合；D．反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明装置内压强增大，温度升高，反应为放热反应，选项D不符合；答案选C。 7．下列图像均表示化学反应中的能量变化，其中描述正确的是（ ） A．图甲可以表示反应CO2+C=2CO的能量变化 B．图乙说明金刚石比石墨稳定 C．根据图丙可以判断2A（g）=B（g）放出akJ的能量 D．图丁中断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量 【答案】D 【解析】A．反应CO2+C＝2CO为吸热反应，图像描述的是放热反应，故A错误；B．由图可知，金刚石的能量高于石墨，物质的能量越高越不稳定，则金刚石的稳定性弱于石墨，故B错误；C．由图可知，气态A转化为液态B的反应热为－akJ/mol，气态B的能量高于液态B，结合图像可知2A（g）=B（g）的反应热大于akJ/mol，故C错误；D．由图可知，该反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，则断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量，故D正确；故选D。 8．利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如图所示。 下列说法不正确的是（ ） A．NO属于共价化合物 B．过程②吸收能量，过程③放出能量 C．反应过程中有极性键断裂，有非极性键形成 D．标准状况下，NO分解生成22.4LN2时转移电子数约为2×6.02×1023 【答案】D 【解析】NO吸附在催化剂表面，在催化剂表面断键形成N原子和O原子，N原子和O原子在催化剂表面反应生成N2和O2，解吸得到N2和O2。A．NO属于共价化合物，A正确；B．过程②断键，吸收能量，过程③形成化学键，放出能量，B正确；C．反应过程中N和O之间为极性键断裂，生成N2和O2时形成了非极性键，C正确；D．标准状况下，NO分解生成22.4LN2时，N元素由-3价变为0价，共有2molNO反应，转移电子数约为6×6.02×1023，D错误；故选D。 9．能量以各种不同的形式呈现在人们面前。下列说法不正确的是（ ） A．利用液氢作为火箭发射的燃料，液氢燃烧的过程实现了电能转化为化学能 B．北京冬奥会多个场馆引入光伏发电系统，该系统能将太阳能直接转化为电能 C．曹植诗句“煮豆燃豆萁，豆在釜中泣”，“燃豆萁”的过程中化学能转化为热能 D．水能、风能、潮汐能均属于可再生能源 【答案】A 【解析】A．液氢燃烧的过程是化学能转化为热能的过程，故A错误；B．光伏发电系统为光电转换装置，是将太阳能直接转化为电能的装置，故B正确；C．“燃豆其”的过程是化学能转化为热能的过程，故C正确；D．水能、风能、潮汐能均属于自然界中的可再生能源，故D正确；故A错误。 10．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（ ） A．通常情况下，O2(g)比N2(g)稳定 B．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是吸热反应 C．N2(g)和O2(g)反应生成1molNO(g)放出632kJ能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 【答案】B 【解析】A．N2(g)断键吸收的能量比O2(g)多，因此N2(g)更稳定，A错误；B．1molN2(g)和1molO2(g)的反应吸收的总能量为946+498=1444kJ，生成2molNO(g)放出的总能量为2×632=1264kJ，吸收的能量大于放出的能量，反应是吸热反应，B正确；C．1molN2(g)和1molO2(g)的反应吸收的总能量为946+498=1444kJ，生成2molNO(g)放出的总能量为2×632=1264kJ，吸收的能量比放出的能量多180kJ，生成1molNO(g)放出90kJ能量，C错误；D．因为反应为吸热反应，所以1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，D错误； 故选D。 11．已知某化学反应A2(g)+2B2(g)==2AB2(g)，反应过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是（ ） A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．生成2molAB2(g)，放出热量(E1-E2)kJ C．1molA2(g)和2molB2(g)的总能量高于2molAB2(g)的能量 D．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 【答案】D 【解析】A．反应前后能量守恒可知，反应物能量之和小于生成物的能量之和，反应是吸热反应，吸热反应不一定都要加热，例如氢氧化钡和氯化铵在常温下就反应，A错误；B．根据图象，该反应是吸热反应，生成2molAB2(g)则吸收的热量为(E1-E2)kJ，B错误；C．1molA2(g)和2molB2(g)的总能量低于2molAB2(g)的能量，C错误；D．断裂化学键吸收热量，形成化学键放出热量，由信息可知，该反应为吸热反应，则断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量，D正确；故选D。 12．已知化学反应2C(s)＋O2(g) 2CO(g)，2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)都是放热反应，据此判断，下列说法中不正确的是(其他条件相同)（ ） A．12 g碳所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量 B．56 g CO和32 gO2所具有的总能量大于88g CO2所具有的总能量 C．12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44g CO2所具有的总能量 D．将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多 【答案】A 【解析】A．因2C+O2=2CO是放热反应，所以12gC和16gO2所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量，故A错误；B．因2CO+O2==2CO2是放热反应﹐所以56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2。所具有的总能量，即反应物的总能量大于生成物的总能量，故B正确；C．因2C+O2=2CO，2CO+O2==2CO2都是放热反应，所以C＋O2= CO2也是放热反应﹐所以12gC和32O2所具有的总能量一定高于44gCO2所具有的总能量，故C正确；D．因物质完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放出热量多，所以一定质量的碳燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多，故D正确；故选A。 能力提升 13．工业上制盐酸，可先利用H2在Cl2中燃烧生成HCl(放热反应)，下列说法正确的是（ ） A．形成 H—Cl键吸收能量 B．反应放热是由于离子键的变化引起的 C．反应物的总能量大于生成物的总能量 D．H2和Cl2的质量与反应放热的多少无关 【答案】C 【解析】A．化学键的形成放出能量，故形成H-Cl键放出能量，故A错误；B．反应放热是由于化学键的断裂和形成能量不同，从而使化学反应的能量发生变化，故B错误；C．此反应放热，故反应物的总能量大于生成物的总能量，故C正确；D．化学反应的热效应与反应物的量成正比，反应物的质量越多，则反应吸收或放出的热量越多，故D错误；故选：C。 14．氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．燃烧时化学能全部转化为热能 B．断开1mol氧氢键吸收930kJ能量 C．相同条件下，1 mol氢原子的能量为E1，1 mol氢分子的能量为E2，则2E1<E2 D．该反应生成1 mol水蒸气时能量变化为245 kJ 【答案】D 【解析】A. 燃烧是部分化学能变为热能，还有光能等，故错误；B. 从图分析，断开2mol氢氧键吸收930kJ的能量，故错误；C. 氢气分子变成氢原子要吸收能量，所以2E1>E2，故错误；D. 该反应生成1mol水蒸气时的能量变化为930-436-249=245kJ，故正确；故选D。 15．下图分别表示HCl、N2O4(g)、N2O4(l)的能量变化图，有关说法正确的是（ ） A．①中H2和Cl2的总能量大于HCl的总能量 B．由②可以看出N2O4(g)转化为N2O4(l)需要吸收热量 C．化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，化学能只能转化为热能 D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 【答案】D 【解析】A．H2与Cl2反应产生HCl的反应是放热反应，说明反应物H2和Cl2的总能量大于生成物HCl的总能量，但图示未指明反应物与生成物的聚集状态，因此图中不能表示①中H2和Cl2的总能量大于HCl的总能量，A错误；B．等质量的N2O4(g)含有的能量比N2O4(l)的能量多，因此由N2O4(g)转化为N2O4(l)时会放出热量，B错误；C．化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，化学能不是只转化为热能，还有部分转化为光能、电能等，C错误；D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应为放热反应；若反应物的总能量小于生成物的总能量，则该反应为吸热反应，D正确；故合理选项是D。 16．肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ)：NN键为942、O=O键为500、N-N键为154，则断裂1molN-H键所需的能量是（ ） A．194kJ B．391kJ C．516kJ D．658kJ 【答案】B 【解析】根据图中内容可知，H2NNH2+O2==2N(g)+4H(g)+2O(g)，化学反应的焓变等于产物的能量与反应物能量的差值，旧键断裂吸收能量，新建形成释放能量，设断裂1molN-H键所需的能量为K，所以有154+4K+500=2218；解得K=391；故答案选B。 17．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如表所示。 化学键 H2O中 H－O键 O2中 O＝O键 H2中 H－H键 H2O2中 O－O键 H2O2中 O－H键 键能kJ/mol 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是（ ） A．总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B．过程I吸收了926 kJ能量 C．过程II放出了574 kJ能量 D．过程Ⅲ属于放热反应 【答案】D 【解析】A项，用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，则总反应为2H2O2H2↑+O2↑，正确；B项，断裂化学键吸收能量，结合表中数据可知，过程Ⅰ吸收了463 kJ×2＝926 kJ能量，正确；C项，形成化学键释放能量，则过程Ⅱ放出了436 kJ＋138 kJ＝574 kJ能量，正确；D项，过程III为1 mol过氧化氢生成1 mol氧气和1 mol氢气，H2O2断O—O、H—O键吸收的能量为138 kJ＋463×2 kJ＝1 064 kJ，生成O2和H2放出的能量为496 kJ＋436 kJ＝932 kJ，反应吸收的热量大于放出的热量，该过程为吸热反应，错误。 17．CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，下列说法不正确的是（ ） A．该反应为放热反应 B．该反应中CO(g)与H2O(g)的总能量大于CO2(g)和H2(g)的总能量 C．该反应的热化学方程式：CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) kJ·mol D．1molCO2(g)和1molH2(g)反应生成1molCO(g)和1molH2O(g)要放出41kJ的热量 【答案】D 【解析】A．由图可知△H<0，该反应为放热反应，A选项正确；B．由图可知反应物CO(g)+H2O(g)的总能量大于生成物CO2(g)+H2(g)的总能量，B选项正确；C．由图可知该反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=−41 kJ·mol −1，C选项正确；D．图中反应是放热反应，其逆反应为吸热反应，D选项错误；答案选D。 18．．研究表明，在一定条件下，气态HCN与CNH两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．CNH(g)比HCN(g)更稳定 B．HCN(g)转化为CNH(g)一定要加热 C．断开1 mol HCN(g)中所有的化学键需要放出127.2 kJ的热量 D．1 mol HCN(g)转化为1mol CNH(g)需要吸收59.3 kJ的热量 【答案】D 【解析】A项，物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知等物质的量的HCN比CNH含有的能量更低，因此HCN比CNH更稳定，错误；B项，由图示可知HCN比CNH能量低，则HCN(g)→CNH(g)时会吸收能量，反应为吸热反应，但反应条件不一定需要在加热条件下进行，错误；C项，根据图示可知1 mol HCN(g)转化为中间状态的物质时需吸收186.5 kJ的热量，但由于该中间物质中仍然存在化学键，断裂化学键需吸收能量，因此1 mol HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的热量大于186.5 kJ，错误；D项，根据图示可知1 mol HCN(g)转化为1 mol CNH(g)需要吸收的能量为186.5 kJ－127.2 kJ＝59.3 kJ，正确。 19．小明同学所在的化学兴趣小组为了探究化学反应的热效应，进行了如下实验： （1）将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度如图所示。 ①若如图1所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，X可以是_______(填化学式，只填一种即可)。 ②若如图2所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，以下选项中与其能量变化相同的是_______(填字母)。 A．CO还原CuO的反应 B．CaCO3的分解反应 C．Al和Fe2O3的反应 （2）如图3所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块铝片，再滴入5 mL NaOH溶液。试回答下列问题： 图3 实验中观察到的现象是：大试管中铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、烧杯中澄清的石灰水变浑浊，其中“石灰水变浑浊”的主要原因是_________________________________________。 【答案】（1）①放热 CaO ②吸热 AB （2）铝片与NaOH溶液反应放热，烧杯内溶液温度升高，Ca(OH)2溶解度降低，析出晶体 【解析】（1）①将纯固体物质X装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度若如图1所示，U形管左侧液面降低，右侧液面升高，说明锥形瓶内气体膨胀，温度升高，发生的反应是放热反应，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，反应放热，所以X可以是CaO；②将纯固体物质X装入有水的锥形瓶里(假设没有气体生成)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度若如图2所示，U形管左侧液面升高，右侧液面下降，说明锥形瓶内气体收缩，温度降低，发生的反应是吸热反应；A项，CO还原CuO生成二氧化碳和铜，该反应是吸热反应，符合题意；B项，CaCO3的分解生成氧化钙和二氧化碳，分解反应吸热，符合题意；C项，Al和Fe2O3的反应生成氧化铝和铁，铝热反应放热，不符合题意；选AB；（2）氢氧化钙的溶解度随温度升高而降低，铝片和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应放热，烧杯内溶液温度升高，氢氧化钙溶解度减小，有氢氧化钙析出，所以烧杯中澄清的石灰水变浑浊。 20．依据化学能与热能的相关知识回答下列问题： Ⅰ.共价键的键能是指形成1mol某种共价键的过程中所放出的能量或断裂1mol某种共价键的过程中所吸收的能量。显然共价键的键能越大，该共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如H—H键的键能是436kJ·mol-1，是指使1molH2分子变成2molH原子需要吸收436kJ能量。 （1）已知H—O键的键能为463kJ·mol-1，下列叙述正确的是________(填标号，下同)。 A．每形成1molH—O键吸收463kJ能量 B．每形成1molH—O键放出463kJ能量 C．每断裂1molH—O键吸收463kJ能量 D．每断裂1molH—O键放出463kJ能量 （2）已知键能：H—H键为436kJ·mol-1；H—F键为565kJ·mol-1；H—Cl键为431kJ·mol-1；H—Br键为366kJ·mol-1，则下列分子受热时最稳定的是______________。 A．HF      B．HCl      C．HBr     D．H2 Ⅱ.已知化学反应N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)的能量变化如图所示，回答下列问题： （3）1molN2H4(g)和1molO2(g)生成2molN原子、4molH原子、2molO原子的过程中________(填“吸收”或“放出”)__ ______kJ能量。 （4）1molN2H4(g)和1molO2(g)生成1molN2(g)和2molH2O(g)的反应中________ (填“吸收”或“放出”)_ _______kJ能量。 Ⅲ.已知A、B、C、D均为气体，其能量变化如图： （5）若E1>E2，则该反应为________ (填“放热反应”或“吸热反应”)。 （6）下列有关反应A+B=C+D的说法正确的是________(填标号)。 A．反应前后原子的种类和数目一定不变 B．该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应 C．若该反应为放热反应，则不需要加热该反应就一定能进行 D．反应物的总质量、总能量与生成物的总质量、总能量均相等 【答案】（1）BC （2）A  （3）吸收 2218  （4）放出 534 （5）放热反应  （6）A 【解析】（1）已知H—O键的键能为463kJ·mol-1，结合键能的定义可知每形成1molH—O键放出463kJ能量、每断裂1molH—O键吸收463kJ能量，故选BC； （2）共价键的键能越大，该共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定，根据题干所给数据可知H-F键的键能最大，所以HF最稳定，故选A； （3）据图可知Q3=2752kJ/mol-534 kJ/mol =2218 kJ/mol，断键吸收能量，则1molN2H4(g)和1molO2(g)生成2molN原子、4molH原子、2molO原子的过程中吸收2218 kJ能量； （4）据图可知反应物总能量比生成物总能量多534 kJ/mol，所以1molN2H4(g)和1molO2(g)生成1molN2(g)和2molH2O(g)的反应中放出534 kJ能量； （5）E1>E2，即反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应； （6）A．化学反应中遵循质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目一定不变，A正确；B．任何化学反应都有热量变化，所以有热量变化不一定是氧化还原反应，B错误；C．反应的吸放热与反应条件无关，放热反应可能也需要加热引发，如铝热反应，C错误；D．反应物的总质量与生成物的总质量相等，当总能量不相等，D错误；综上所述答案为A。 直击高考 21．如图表示化学反应过程中的能量变化，据图判断下列说法合理的是 A．500mL2.0mol/LH2SO4溶液和500mL4.0mol/LKOH溶液的反应符合图2，且吸收△E2 的热 B．500mL2.0mol/LHCl溶液和500mL2.0mol/LNaOH溶液的反应符合图1，且放出△E1的热 C．发生图1能量变化的任何反应，一定不需要加热即可发生 D．CaO、浓硫酸分别溶于水时的能量变化符合图1 【答案】B 【解析】A．图1表示的反应是放热反应，图2表示的反应是吸热反应，硫酸与氢氧化钾溶液反应放热，与图2不符，故A不合理；B．HCl溶液和NaOH溶液的反应属于放热反应，符合图1，故B合理；C．图1表示的反应是放热反应，有些放热反应需要在点燃条件下发生，如氢气在氧气中燃烧，故C不合理；D．浓硫酸溶于水放热，但其是物理变化，图1表示的是放热反应过程中的能量变化，故D不合理；答案选B。 22．铜-铈氧化物(xCuO•yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，总反应为2CO+O2==2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如下图所示。 下列说法正确的是（ ） A．（ⅰ）中只有一种元素化合价发生变化 B．步骤(ⅲ)中只有共价键的生成 C．反应过程中催化剂参与了反应 D．总反应为吸热反应 【答案】C 【解析】A．（ⅰ）中，CO转化为CO2，则C元素化合价发生了变化，另外，催化剂中失去了1个O，则Cu或Ce元素的化合价也会发生变化，A不正确；B．步骤(ⅲ)中，O=O、C≡O中的共价键也会发生断裂，所以既有共价键的生成，也有共价键的断裂，B不正确；C．步骤(ⅰ)中，催化剂提供氧元素，将CO转化为CO2，步骤(ⅲ)中O2提供O元素，将催化剂的中间产物转化为催化剂，所以反应过程中催化剂参与了反应，C正确；D．从反应过程中的能量变化图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，则总反应为放热反应，D不正确； 故选C。 23．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A→B为放热过程 B．该反应为吸热反应 C．断裂1 mol NO2和1 mol CO的化学键吸收的能量总和小于形成1 mol NO和1 mol CO2的化学键所释放的能量的总和 D．1 mol NO2(g)和l 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项，图中A→B的过程，能量升高，为吸热过程，错误；B项，生成物总能量小于反应物总能量，该反应为放热反应，错误；C项，该反应为放热反应，则断裂1 mol NO2和1 mol CO的化学键吸收的能量总和小于形成1 mol NO和1 mol CO2的化学键所释放的能量的总和，正确；D项，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，则1 mol NO2(g)和 lmol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量，错误。 24．2023年5月，“神舟十六号”载人飞船成功发射，神十五和神十六两个乘组六名航天员会师空间站。 Ⅰ．回答下列问题： （1）运载火箭常以偏二甲肼(C2H8N2)和N2O4为燃料，生成无毒，无污染物质，写出该反应的化学方程式： 。 Ⅱ．肼是火箭常用高能燃料，也可与O2发生反应：N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g)。请回答下列问题。已知键能定义：常温常压下，断裂1mol(理想)气态分子化学键形成气态原子所吸收的能量，单位：kJ/mol。相关化学键的键能数据如表所示： 化学键 N—N H—N O=O H—O 键能E/（kJ/mol） 159 389 498 946 465 （2）肼(N2H4)的电子式为 。 （3）O(g)+O(g)→O2(g)，生成0.5molO2(g)会 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。 （4）2molN2H4(g)在O2中完全燃烧放出 能量。 （5）肼可用于处理高压锅炉水中的溶解氧，防止锅炉被腐蚀。理论上mkg肼可除去水中溶解的O2的质量为 kg。 Ⅲ．某实验兴趣小组利用氨气与次氯酸钠反应制备N2H4，其制备装置如图所示。 回答下列问题： （6）仪器的优点为 ，仪器的作用是 。 （7）装置试管中发生反应的化学方程式为 。 （8）上述装置B、C间缺少一个 装置，可能导致的结果及原因是 。 【答案】（1）C2H8N2+2N2O4==2CO2+4H2O+3N2 （2）   （3）放出 249 （4）1186 （5）m （6）平衡气压，使液体顺利流下 防倒吸(或导气和防倒吸) （7）Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O （8）除Cl2中HCl(或盛装饱和食盐水的试剂瓶) 浓盐酸有挥发性，C中产生的氯气中混有HCl，HCl会与B中NaOH溶液反应，导致肼的产率降低 【解析】Ⅲ．利用装置A制备氨气，利用装置C制备氯气。在装置B中，先通入氯气，和NaOH溶液反应生成次氯酸钠，再通入氨气与次氯酸钠反应制备N2H4。浓盐酸具有挥发性，C中产生的氯气中混有HCl，HCl会与B中NaOH溶液反应，导致肼的产率降低，故上述装置B、C间缺少一个除Cl2中HCl的装置。 （1）根据元素守恒，生成无毒，无污染物质应为CO2、N2和H2O，该反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O4==2CO2+4H2O+3N2。 （2）肼（N2H4）的电子式为。 （3）生成0.5molO2(g)，即形成0.5molO=O，会放出498kJ/mol×0.5mol=249kJ能量。 （4）2molN2H4(g)和2molO2(g)完全反应生成2molN2(g)和2molH2O(g)，燃烧放出[(946×2+465×8)-(389×8+159×2+498×2)]kJ=1186kJ。 （5）由N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g)知，理论上mkg肼可除去水中溶解的O2的质量为mkg×32/32=mkg。 （6）仪器b的名称为恒压滴液漏斗，其优点为平衡气压，使液体顺利流下；由于NH3极易溶于水，易使容器产生负压，液体倒流，因此仪器a的作用是防倒吸。 （7）装置A试管中发生反应产生氨气，化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。 （8）浓盐酸具有挥发性，C中产生的氯气中混有HCl，HCl会与B中NaOH溶液反应，导致肼的产率降低，故上述装置B、C间缺少一个除Cl2中HCl的装置。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 课时作业 第一课时 化学反应与热能 基础达标 1．下列关于化学反应中的能量变化说法正确的是（ ） A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．化学反应在发生物质变化的同时不一定伴随有能量变化 C．金刚石转化为石墨是放热反应，说明金刚石比石墨稳定 D．燃烧反应、酸碱中和反应是常见的放热反应 2．下列说法正确的是（ ） A．能量变化必然伴随发生化学反应 B．反应物的总能量低于生成物的总能量，反应时向环境释放能量 C．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 D．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关 3．下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是（ ） A．化学反应过程中不一定包含着化学键的断裂和形成 B．化学键的断裂是化学反应中能量变化的主要原因 C．物质有发光和放热现象产生时，不一定发生了化学变化 D．节日燃放的烟花包含某些金属元素的焰色试验，焰色试验属于化学变化 4．下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是（ ） A．NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应制备NH3的反应属于放热反应 B．金属Mg与盐酸的反应属于放热反应 C．能量变化是化学反应的基本特征之一 D．酸与碱发生的中和反应，能量的转化是化学能转化为热能 5．绿色低碳话题热度不减。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 6．下列实验现象或图象信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是（ ） A．图①温度计的水银柱上升 B．图②中反应物总能量大于生成物总能量 C．图③中反应开始后，针筒活塞向右移动 D．图④中反应开始后，甲处液面低于乙处液面 7．下列图像均表示化学反应中的能量变化，其中描述正确的是（ ） A．图甲可以表示反应CO2+C=2CO的能量变化 B．图乙说明金刚石比石墨稳定 C．根据图丙可以判断2A（g）=B（g）放出akJ的能量 D．图丁中断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量 8．利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如图所示。 下列说法不正确的是（ ） A．NO属于共价化合物 B．过程②吸收能量，过程③放出能量 C．反应过程中有极性键断裂，有非极性键形成 D．标准状况下，NO分解生成22.4LN2时转移电子数约为2×6.02×1023 9．能量以各种不同的形式呈现在人们面前。下列说法不正确的是（ ） A．利用液氢作为火箭发射的燃料，液氢燃烧的过程实现了电能转化为化学能 B．北京冬奥会多个场馆引入光伏发电系统，该系统能将太阳能直接转化为电能 C．曹植诗句“煮豆燃豆萁，豆在釜中泣”，“燃豆萁”的过程中化学能转化为热能 D．水能、风能、潮汐能均属于可再生能源 10．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（ ） A．通常情况下，O2(g)比N2(g)稳定 B．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是吸热反应 C．N2(g)和O2(g)反应生成1molNO(g)放出632kJ能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量大于2molNO(g)具有的总能量 11．已知某化学反应A2(g)+2B2(g)==2AB2(g)，反应过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是（ ） A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．生成2molAB2(g)，放出热量(E1-E2)kJ C．1molA2(g)和2molB2(g)的总能量高于2molAB2(g)的能量 D．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 12．已知化学反应2C(s)＋O2(g) 2CO(g)，2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)都是放热反应，据此判断，下列说法中不正确的是(其他条件相同)（ ） A．12 g碳所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量 B．56 g CO和32 gO2所具有的总能量大于88g CO2所具有的总能量 C．12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44g CO2所具有的总能量 D．将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多 能力提升 13．工业上制盐酸，可先利用H2在Cl2中燃烧生成HCl(放热反应)，下列说法正确的是（ ） A．形成 H—Cl键吸收能量 B．反应放热是由于离子键的变化引起的 C．反应物的总能量大于生成物的总能量 D．H2和Cl2的质量与反应放热的多少无关 14．氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．燃烧时化学能全部转化为热能 B．断开1mol氧氢键吸收930kJ能量 C．相同条件下，1 mol氢原子的能量为E1，1 mol氢分子的能量为E2，则2E1<E2 D．该反应生成1 mol水蒸气时能量变化为245 kJ 15．下图分别表示HCl、N2O4(g)、N2O4(l)的能量变化图，有关说法正确的是（ ） A．①中H2和Cl2的总能量大于HCl的总能量 B．由②可以看出N2O4(g)转化为N2O4(l)需要吸收热量 C．化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，化学能只能转化为热能 D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 16．肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ)：NN键为942、O=O键为500、N-N键为154，则断裂1molN-H键所需的能量是（ ） A．194kJ B．391kJ C．516kJ D．658kJ 17．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如表所示。 化学键 H2O中 H－O键 O2中 O＝O键 H2中 H－H键 H2O2中 O－O键 H2O2中 O－H键 键能kJ/mol 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是（ ） A．总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B．过程I吸收了926 kJ能量 C．过程II放出了574 kJ能量 D．过程Ⅲ属于放热反应 17．CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，下列说法不正确的是（ ） A．该反应为放热反应 B．该反应中CO(g)与H2O(g)的总能量大于CO2(g)和H2(g)的总能量 C．该反应的热化学方程式：CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) kJ·mol D．1molCO2(g)和1molH2(g)反应生成1molCO(g)和1molH2O(g)要放出41kJ的热量 18．．研究表明，在一定条件下，气态HCN与CNH两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A．CNH(g)比HCN(g)更稳定 B．HCN(g)转化为CNH(g)一定要加热 C．断开1 mol HCN(g)中所有的化学键需要放出127.2 kJ的热量 D．1 mol HCN(g)转化为1mol CNH(g)需要吸收59.3 kJ的热量 19．小明同学所在的化学兴趣小组为了探究化学反应的热效应，进行了如下实验： （1）将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里(发生化学反应)，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的液面高度如图所示。 ①若如图1所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，X可以是_______(填化学式，只填一种即可)。 ②若如图2所示，发生的反应(假设没有气体生成)是_______(填“放热”或“吸热”)反应，以下选项中与其能量变化相同的是_______(填字母)。 A．CO还原CuO的反应 B．CaCO3的分解反应 C．Al和Fe2O3的反应 （2）如图3所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块铝片，再滴入5 mL NaOH溶液。试回答下列问题： 图3 实验中观察到的现象是：大试管中铝片逐渐溶解、有大量气泡产生、烧杯中澄清的石灰水变浑浊，其中“石灰水变浑浊”的主要原因是_________________________________________。 20．依据化学能与热能的相关知识回答下列问题： Ⅰ.共价键的键能是指形成1mol某种共价键的过程中所放出的能量或断裂1mol某种共价键的过程中所吸收的能量。显然共价键的键能越大，该共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如H—H键的键能是436kJ·mol-1，是指使1molH2分子变成2molH原子需要吸收436kJ能量。 （1）已知H—O键的键能为463kJ·mol-1，下列叙述正确的是________(填标号，下同)。 A．每形成1molH—O键吸收463kJ能量 B．每形成1molH—O键放出463kJ能量 C．每断裂1molH—O键吸收463kJ能量 D．每断裂1molH—O键放出463kJ能量 （2）已知键能：H—H键为436kJ·mol-1；H—F键为565kJ·mol-1；H—Cl键为431kJ·mol-1；H—Br键为366kJ·mol-1，则下列分子受热时最稳定的是______________。 A．HF      B．HCl      C．HBr     D．H2 Ⅱ.已知化学反应N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)的能量变化如图所示，回答下列问题： （3）1molN2H4(g)和1molO2(g)生成2molN原子、4molH原子、2molO原子的过程中________(填“吸收”或“放出”)__ ______kJ能量。 （4）1molN2H4(g)和1molO2(g)生成1molN2(g)和2molH2O(g)的反应中________ (填“吸收”或“放出”)_ _______kJ能量。 Ⅲ.已知A、B、C、D均为气体，其能量变化如图： （5）若E1>E2，则该反应为________ (填“放热反应”或“吸热反应”)。 （6）下列有关反应A+B=C+D的说法正确的是________(填标号)。 A．反应前后原子的种类和数目一定不变 B．该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应 C．若该反应为放热反应，则不需要加热该反应就一定能进行 D．反应物的总质量、总能量与生成物的总质量、总能量均相等 直击高考 21．如图表示化学反应过程中的能量变化，据图判断下列说法合理的是 A．500mL2.0mol/LH2SO4溶液和500mL4.0mol/LKOH溶液的反应符合图2，且吸收△E2 的热 B．500mL2.0mol/LHCl溶液和500mL2.0mol/LNaOH溶液的反应符合图1，且放出△E1的热 C．发生图1能量变化的任何反应，一定不需要加热即可发生 D．CaO、浓硫酸分别溶于水时的能量变化符合图1 22．铜-铈氧化物(xCuO•yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，总反应为2CO+O2==2CO2，其反应过程与能量关系及可能机理如下图所示。 下列说法正确的是（ ） A．（ⅰ）中只有一种元素化合价发生变化 B．步骤(ⅲ)中只有共价键的生成 C．反应过程中催化剂参与了反应 D．总反应为吸热反应 23．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A→B为放热过程 B．该反应为吸热反应 C．断裂1 mol NO2和1 mol CO的化学键吸收的能量总和小于形成1 mol NO和1 mol CO2的化学键所释放的能量的总和 D．1 mol NO2(g)和l mol CO(g)的总能量低于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量 24．2023年5月，“神舟十六号”载人飞船成功发射，神十五和神十六两个乘组六名航天员会师空间站。 Ⅰ．回答下列问题： （1）运载火箭常以偏二甲肼(C2H8N2)和N2O4为燃料，生成无毒，无污染物质，写出该反应的化学方程式： 。 Ⅱ．肼是火箭常用高能燃料，也可与O2发生反应：N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g)。请回答下列问题。已知键能定义：常温常压下，断裂1mol(理想)气态分子化学键形成气态原子所吸收的能量，单位：kJ/mol。相关化学键的键能数据如表所示： 化学键 N—N H—N O=O H—O 键能E/（kJ/mol） 159 389 498 946 465 （2）肼(N2H4)的电子式为 。 （3）O(g)+O(g)→O2(g)，生成0.5molO2(g)会 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。 （4）2molN2H4(g)在O2中完全燃烧放出 能量。 （5）肼可用于处理高压锅炉水中的溶解氧，防止锅炉被腐蚀。理论上mkg肼可除去水中溶解的O2的质量为 kg。 Ⅲ．某实验兴趣小组利用氨气与次氯酸钠反应制备N2H4，其制备装置如图所示。 回答下列问题： （6）仪器的优点为 ，仪器的作用是 。 （7）装置试管中发生反应的化学方程式为 。 （8）上述装置B、C间缺少一个 装置，可能导致的结果及原因是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$