内容正文:
专题02 化学反应中的热
◆考点01 焓变、反应热
1.化学反应中的变化和守恒
(1)化学反应中的两大变化
__ __变化和__ __变化。
(2)化学反应中的两大守恒
__ __守恒和__ __守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式
化学能转化为__ __、__ __、电能等。
2.焓变、反应热
(1)焓(H)
用于描述物质__ __的物理量。
(2)焓变(ΔH)
生成物与反应物的内能差,称为焓变,符号为ΔH。
ΔH=H(__ __)-H(__ __),单位:_ __。
(3)反应热
指当化学反应在一定温度下进行时,反应所__ __或__ __的热量,通常用符号Q表示,单位kJ·mol-1。
(4)焓变与反应热的关系
对于恒压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能,则有如下关系:__ __。
(5)反应热产生的原因
化学反应过程中旧键断裂__ __的能量与新键形成__ __的能量不相等,故化学反应均伴随着能量变化。
◆考点02 吸热反应与放热反应
1.吸热反应和放热反应
放热反应
吸热反应
定义
放出热量的化学反应
吸收热量的化学反应
图像
举例
①中和反应
②燃烧反应
③金属与酸或与氧气的反应
④铝热反应
⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应
⑥大多数的化合反应
1 氢氧化钡晶体与NH4Cl的反应
②大多数的分解反应
③灼热的炭与二氧化碳的反应
④盐酸与碳酸氢钠的反应
⑤炭和水蒸气的反应
表示方法
ΔH 0
ΔH 0
形成原因
宏观
反应物总能量 生成物总能量
反应物总能量 生成物总能量
微观
【易错提醒】
(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成,任何化学反应都具有热效应。
(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热,需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。
(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。浓H2SO4、NaOH固体溶于水放热、NH4NO3溶于水吸热,因为不是化学反应,其放出或吸收的热量不是反应热。
(4)物质三态变化时,能量的变化形式为固态液态气态。
◆考点03 热化学反应方程式
1.热化学方程式及其意义
(1)定义:表示参加反应的物质的__ __和__ __的关系的化学方程式。
(2)意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的__ __。例如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25 ℃和1.01×105 Pa下,__ 。
2.热化学方程式的书写
(1)书写步骤。
—
↓
—
↓
—
↓
—
↓
—
(2)注意事项。
【易错提醒】
(1)热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点
①热化学方程式一般不注明反应条件;
②热化学方程式不标“↑”“↓”,但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态;
③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量,其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。
(2)ΔH与反应的“可逆性”
可逆反应的ΔH表示反应完全时的热量变化,与反应是否可逆无关,如N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,表示在298 K时,1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应,不可能生成2 mol NH3(g),故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。
◆考点04 反应热的计算
1.根据热化学方程式计算
(1)化学计量数∶│⊿H│=反应的物质的量∶热量(Q)
(2)n(A)反应∶n(B)反应∶n(C)生成∶n(D)生成∶Q= ∶ ∶ ∶ ∶
2.根据反应物和生成物的总能量计算
(1)△H= 的能量和- 的能量和
(2)△H= 的相对能量和- 的相对能量和
3.根据键能计算焓变
(1)△H= 的键能和- 的键能和
(2)计算关键:弄清物质中化学键的数目
【易错提醒】
解答化学键与反应热关系题目的“两”注意
(1)熟练掌握常见物质中的化学键数目。
1 mol
物质
CO2
(C==O)
CH4
(C—H)
P4
(P—P)
SiO2
(Si—O)
石墨
(C—C)
金刚石
(C—C)
Si
(Si—Si)
S8
(S—S)
化学键数
2NA
4NA
6NA
4NA
1.5NA
2NA
2NA
8NA
(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时,需注意断键和成键的总数,必须是断键时吸收的总能量和成键时放出的总能量。
◆考点05 能源
1.氢气在氯气中燃烧的反应为。下列关于该反应的说法正确的是
A.属于吸热反应
B.反应物的总能量低于生成物的总能量
C.化学键的断裂和形成是该反应中能量变化的主要原因
D.相同条件下,生成的越多,反应吸收的能量越多
2.工业合成氨为人类社会发展作出了巨大贡献。N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程变化示意图如下:
下列说法不正确的是
A.①→②没有化学键断裂 B.②→③是吸热过程
C.NH3分子中均含有非极性键 D.③→④表示N原子和H原子形成了NH3
3.下列反应,其能量变化符合如图所示的是
A.氯酸钾分解制氧气
B.灼热的炭与二氧化碳反应
C.粉末与粉末混合并快速搅拌
D.钠与水的反应
4.“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时,将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合摇动即会制冷。根据你的经验判断,该化学物质是
A.氯化钠 B.固体氢氧化钠 C.固体硝酸铵 D.生石灰
5.下列变化过程,属于放热反应的是
①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 ②酸碱中和 ③固体NaOH溶于水 ④硫在空气或氧气中燃烧
A.①②③ B.②③④ C.②④ D.①③④
6.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.H2燃烧放出能量是因为氢气的能量大于H2O的能量
B.吸热反应都需要加热,放热反应都不需要加热
C.断开1molH-O键吸收930kJ的能量
D.H2和O2生成1molH2O(l)释放的能量大于245kJ
7.观察以下图像,判断下列叙述正确的是
A.反应的
B.由图可知反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量
C.由图推断得,反应
D.的总能量大于的总能量
8.已知断裂1 mol H—H键吸收能量为436 kJ,形成1 mol H—N键放出能量为391 kJ,若1 mol N2和3 mol H2完全反应:N2+3H22NH3,放出的能量为92.4 kJ,则断裂1 mol N≡N键吸收的能量是
A.433.6 kJ B.945.6 kJ C.649 kJ D.869 kJ
9.“中国芯”的主要原料是单晶硅,“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示。
下列有关描述正确的是
A.历程Ⅰ、Ⅱ是吸热反应
B.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中有能量损耗
C.历程Ⅱ
D.历程Ⅲ的热化学方程式是:
10.沼气是一种能源,它的主要成分是,完全燃烧生成气体和液态时,放出445kJ的热,则下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
11.有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是
A.密闭容器中,9.6g硫粉与11.2g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6g时,放出19.12kJ热量,则
B. , ,则
C.稀硫酸与0.1mol/LNaOH溶液反应:
D.1mol氢气完全燃烧生成液态水放热为285.8kJ,则表示氢气标准燃烧热的热化学方程式为
12.理想的新能源应具有资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。下列不属于新能源的是
A.太阳能 B.海洋能
C.风能 D.乙醇汽油
13.化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是
A.天然气、石油为可再生能源
B.发展低碳经济、循环经济,推广利用太阳能、风能的城市照明系统
C.PM2.5含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素
D.无论是风力发电还是火力发电,都是将化学能转化为电能
14.“碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,然后通过植物造树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的排放量,CO2实现“零排放”。下列选项所述措施能促进实现“碳中和”的是
①减少化石燃料使用 ②发展CO2捕集技术 ③燃煤中加入石灰石 ④开发新的能源
A.①②④ B.①②③ C.①③④ D.①②③
15.现代社会中,人类的一切活动都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随能量的变化。回答下列问题:
(1)下列反应中,属于放热反应的是_______(填字母)。
A.盐酸与 B.晶体和晶体反应
C.Zn和稀硫酸反应 D.KOH溶液和稀硝酸反应
(2)由下图的能量转化关系可知生成16g(l)需要 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
(3)某化学实验小组设计了如图三套实验装置探究化学能与热能的转化(装置中夹持仪器已略去)。回答下列问题:
①观察到甲装置中的实验现象是 。
②将乙装置中外层具支试管的支管与虚线框内的①连接,实验现象是 ;支管与②连接,实验现象是 。钠与水的总能量 (填“大于”或“小于”)生成物的能量。
③装置丙中将胶头滴管内的水滴到生石灰上,支管处的白色粉末(无水硫酸铜)变为蓝色,其原因 。
④上述三个实验方案均验证了:反应物化学键断裂吸收的能量 (填“高于”或“低于”)生成物化学键形成放出的能量,物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来。
16.化学反应都会伴随能量变化,还可以进行化学能与热能、电能、光能等各种形式能量之间的转化。
(1)在催化剂表面和光照条件下,氮气和水发生置换反应生成氨气的反应原理如图。氮气的电子式为 ;下列有关说法正确的是 (填标号)。
A.N2发生了氧化反应
B.该过程属于氮的固定
C.太阳能属于清洁能源
D.水分子形成H原子和O原子时会释放能量
(2)下列反应中,生成物总能量高于反应物总能量的是 (填标号)。
A.电解水
B.生石灰与水反应
C.三氧化二铁粉末与铝粉在高温条件下发生反应生成铁单质和氧化铝
(3)键能是指断开或形成1 mol化学键的能量变化。氮的氧化物是造成雾霾、光化学烟雾污染的重要原因,其中NO产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N2和O2反应,根据表中数据,写出生成NO的热化学方程式: 。
物质
键能
945
498
630
(4)已知乙炔与苯蒸气完全燃烧的热化学方程式如下:
i.
ⅱ.
①C2H2(g)的摩尔燃烧焓△H= kJ/mol。
②2 molC6H12(l)完全燃烧生成液态水时放出的热量 (填“>”“<”或“=”)。
③3C2H2(g)=C6H12(g) △H= kJ/mol。
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专题02 化学反应中的热
◆考点01 焓变、反应热
1.化学反应中的变化和守恒
(1)化学反应中的两大变化
__物质__变化和__能量__变化。
(2)化学反应中的两大守恒
__质量__守恒和__能量__守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式
化学能转化为__热能__、__光能__、电能等。
2.焓变、反应热
(1)焓(H)
用于描述物质__所具有的能量__的物理量。
(2)焓变(ΔH)
生成物与反应物的内能差,称为焓变,符号为ΔH。
ΔH=H(__生成物__)-H(__反应物__),单位:__kJ·mol-1__。
(3)反应热
指当化学反应在一定温度下进行时,反应所__放出__或__吸收__的热量,通常用符号Q表示,单位kJ·mol-1。
(4)焓变与反应热的关系
对于恒压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能,则有如下关系:__ΔH=QP__。
(5)反应热产生的原因
化学反应过程中旧键断裂__吸收__的能量与新键形成__放出__的能量不相等,故化学反应均伴随着能量变化。
◆考点02 吸热反应与放热反应
1.吸热反应和放热反应
放热反应
吸热反应
定义
放出热量的化学反应
吸收热量的化学反应
图像
举例
①中和反应
②燃烧反应
③金属与酸或与氧气的反应
④铝热反应
⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应
⑥大多数的化合反应
1 氢氧化钡晶体与NH4Cl的反应
②大多数的分解反应
③灼热的炭与二氧化碳的反应
④盐酸与碳酸氢钠的反应
⑤炭和水蒸气的反应
表示方法
ΔH<0
ΔH>0
形成原因
宏观
反应物总能量大于生成物总能量
反应物总能量小于生成物总能量
微观
【易错提醒】
(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成,任何化学反应都具有热效应。
(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热,需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。
(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。浓H2SO4、NaOH固体溶于水放热、NH4NO3溶于水吸热,因为不是化学反应,其放出或吸收的热量不是反应热。
(4)物质三态变化时,能量的变化形式为固态液态气态。
◆考点03 热化学反应方程式
1.热化学方程式及其意义
(1)定义:表示参加反应的物质的__物质的量__和__反应热__的关系的化学方程式。
(2)意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的__能量变化__。例如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25 ℃和1.01×105 Pa下,__1_mol_H2和0.5_mol_O2完全反应生成1_mol液态H2O时放出285.8_kJ的热量 。
2.热化学方程式的书写
(1)书写步骤。
—
↓
—
↓
—
↓
—
↓
—
(2)注意事项。
【易错提醒】
(1)热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点
①热化学方程式一般不注明反应条件;
②热化学方程式不标“↑”“↓”,但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态;
③热化学方程式的化学计量数只表示物质的量,其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。
(2)ΔH与反应的“可逆性”
可逆反应的ΔH表示反应完全时的热量变化,与反应是否可逆无关,如N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,表示在298 K时,1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应,不可能生成2 mol NH3(g),故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。
◆考点04 反应热的计算
1.根据热化学方程式计算
(1)化学计量数∶│⊿H│=反应的物质的量∶热量(Q)
(2)n(A)反应∶n(B)反应∶n(C)生成∶n(D)生成∶Q=a∶b∶c∶d∶│⊿H│
2.根据反应物和生成物的总能量计算
(1)△H=生成物的能量和-反应物的能量和
(2)△H=生成物的相对能量和-反应物的相对能量和
3.根据键能计算焓变
(1)△H=反应物的键能和-生成物的键能和
(2)计算关键:弄清物质中化学键的数目
【易错提醒】
解答化学键与反应热关系题目的“两”注意
(1)熟练掌握常见物质中的化学键数目。
1 mol
物质
CO2
(C==O)
CH4
(C—H)
P4
(P—P)
SiO2
(Si—O)
石墨
(C—C)
金刚石
(C—C)
Si
(Si—Si)
S8
(S—S)
化学键数
2NA
4NA
6NA
4NA
1.5NA
2NA
2NA
8NA
(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时,需注意断键和成键的总数,必须是断键时吸收的总能量和成键时放出的总能量。
◆考点05 能源
1.氢气在氯气中燃烧的反应为。下列关于该反应的说法正确的是
A.属于吸热反应
B.反应物的总能量低于生成物的总能量
C.化学键的断裂和形成是该反应中能量变化的主要原因
D.相同条件下,生成的越多,反应吸收的能量越多
【答案】C
【解析】A.氢气在氯气中燃烧是剧烈的放热反应,而非吸热反应,故A错误;
B.放热反应中,反应物的总能量高于生成物的总能量,故B错误;
C.化学反应的能量变化主要由化学键的断裂(吸收能量)和形成(释放能量)引起。该反应中,H-H键和Cl-Cl键断裂吸收能量,H-Cl键形成释放能量,总能量变化取决于二者差值,故C正确;
D.放热反应中,生成的HCl越多,释放的能量越多,不是吸收的能量越多,故D错误;
故选C。
2.工业合成氨为人类社会发展作出了巨大贡献。N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程变化示意图如下:
下列说法不正确的是
A.①→②没有化学键断裂 B.②→③是吸热过程
C.NH3分子中均含有非极性键 D.③→④表示N原子和H原子形成了NH3
【答案】C
【解析】A.由图可知,①→②为N2和H2吸附在催化剂表面,没有化学键的断裂,A正确;
B.由图可知,②→③化学键断裂,是吸热过程,B正确;
C.、分子中含有非极性键,NH3分子中只含有极性键,不含有非极性键,C错误;
D.由图可知,③→④表示N原子和H原子形成了NH3,D正确;
故选C。
3.下列反应,其能量变化符合如图所示的是
A.氯酸钾分解制氧气
B.灼热的炭与二氧化碳反应
C.粉末与粉末混合并快速搅拌
D.钠与水的反应
【答案】D
【分析】由图可知,图示反应的反应物总能量高于生成物总能量,该反应为放热反应。
【解析】A.氯酸钾加热分解制氧气的反应为吸热反应,A不符合题意;
B.灼热的炭与二氧化碳反应为吸热反应,B不符合题意;
C.晶体与晶体反应是吸热反应,C不符合题意;
D.钠与水的反应为放热反应,D符合题意;
故选D。
4.“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时,将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合摇动即会制冷。根据你的经验判断,该化学物质是
A.氯化钠 B.固体氢氧化钠 C.固体硝酸铵 D.生石灰
【答案】C
【解析】由题意,该物质溶于水是吸热过程或吸热反应,氯化钠溶于水的能量变化不明显,固体硝酸铵溶于水是吸热过程,固体氢氧化钠溶于水是放热过程,生石灰与水反应放热,故选C。
5.下列变化过程,属于放热反应的是
①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 ②酸碱中和 ③固体NaOH溶于水 ④硫在空气或氧气中燃烧
A.①②③ B.②③④ C.②④ D.①③④
【答案】C
【解析】①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应;
②酸碱中和是放热反应;
③固体NaOH溶于水会放热,但不是化学反应;
④硫在空气或氧气中燃烧是放热反应;
故②④符合题意;本题选C。
6.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.H2燃烧放出能量是因为氢气的能量大于H2O的能量
B.吸热反应都需要加热,放热反应都不需要加热
C.断开1molH-O键吸收930kJ的能量
D.H2和O2生成1molH2O(l)释放的能量大于245kJ
【答案】D
【解析】A.H2燃烧放出能量是因为反应物的总能量高于生成物的总能量,即氢气和氧气的总能量大于H2O的能量,A错误;
B.反应是放热还是吸热与反应条件无关,放热反应可能也需要加热,如铝热反应,吸热反应可能不需要加热,如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应,B错误;
C.形成1molH2O(g)中的2molH-O键释放930kJ的能量,则断开1molH-O键吸收465kJ的能量,C错误;
D.由图中数据可知,生成1mol H2O(g)的反应释放的能量为930kJ-436kJ-249kJ=245kJ,由于液态水的能量低于气态水,生成液态水释放的能量更多,因此释放的能量大于245kJ,D正确;
故选D。
7.观察以下图像,判断下列叙述正确的是
A.反应的
B.由图可知反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量
C.由图推断得,反应
D.的总能量大于的总能量
【答案】A
【解析】A.根据图像,2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol气态水放出483.6kJ的能量,则2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水放出的能量大于483.6kJ,所以反应的,故A正确;
B.由图可知,该反应为放热反应,反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量,故B错误;
C.由图推断得,反应,故C错误;
D.由图推断得,2molH2(g)、的总能量大于的总能量,不能判断的总能量是否大于的总能量,故D错误;
故答案为A。
8.已知断裂1 mol H—H键吸收能量为436 kJ,形成1 mol H—N键放出能量为391 kJ,若1 mol N2和3 mol H2完全反应:N2+3H22NH3,放出的能量为92.4 kJ,则断裂1 mol N≡N键吸收的能量是
A.433.6 kJ B.945.6 kJ C.649 kJ D.869 kJ
【答案】B
【解析】根据化学方程式及所给数据,设断裂1 mol N≡N键吸收的能量为E(N≡N),断键吸收能量为Q吸=E(N≡N)+3×436 kJ,成键放出能量为Q放=6×391 kJ,Q放-Q吸=92.4 kJ,解得E(N≡N)=945.6 kJ;故选B。
9.“中国芯”的主要原料是单晶硅,“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示。
下列有关描述正确的是
A.历程Ⅰ、Ⅱ是吸热反应
B.实际工业生产中,粗硅变为精硅的过程中有能量损耗
C.历程Ⅱ
D.历程Ⅲ的热化学方程式是:
【答案】B
【解析】A.由图可知,历程Ⅰ、Ⅱ中生成物总能量低于反应物总能量,均是放热反应,故A错误;
B.化学反应伴随着能量的变化,粗硅和精硅的成分不同,粗硅和精硅能量不同,则粗硅变为精硅的工业生产过程中有能量的损耗,故B正确;
C.历程Ⅱ中生成物总能量低于反应物,是放热反应,焓变小于0,故C错误;
D.历程Ⅲ中生成物总能量高于反应物,是吸热反应,焓变大于0,热化学方程式为,,故D错误;
故答案为:B。
10.沼气是一种能源,它的主要成分是,完全燃烧生成气体和液态时,放出445kJ的热,则下列热化学方程式书写正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】0.5molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出445kJ的热,则1molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出890kJ的热。
【解析】A.CH4的燃烧为放热反应,∆H应为-890kJ/mol,A项错误;
B.热化学方程式中应注明反应物和生成物的聚集状态,B项错误;
C.符合热化学方程式的书写要求,C项正确;
D.molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出445kJ的热,∆H应为-445kJ/mol,D项错误;
答案选C。
11.有关热化学方程式书写与对应表述均正确的是
A.密闭容器中,9.6g硫粉与11.2g铁粉混合加热生成硫化亚铁17.6g时,放出19.12kJ热量,则
B. , ,则
C.稀硫酸与0.1mol/LNaOH溶液反应:
D.1mol氢气完全燃烧生成液态水放热为285.8kJ,则表示氢气标准燃烧热的热化学方程式为
【答案】B
【解析】A.密闭容器中,9.6g硫粉(0.3mol)与11.2g铁粉(0.2mol)混合加热生成硫化亚铁17.6g(0.2mol)时,放出19.12kJ热量,则 ,A错误;
B.,故,B正确;
C.稀硫酸与0.1mol/LNaOH溶液反应为放热反应: ,C错误;
D.1mol氢气完全燃烧生成液态水放热为285.8kJ,则表示氢气标准燃烧热的热化学方程式为 ,D错误;
故选B。
12.理想的新能源应具有资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。下列不属于新能源的是
A.太阳能 B.海洋能
C.风能 D.乙醇汽油
【答案】D
【解析】煤、石油、天然气属于化石燃料,不可再生,太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等属于新能源,A、B、C均不符合题意;
故选D。
13.化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是
A.天然气、石油为可再生能源
B.发展低碳经济、循环经济,推广利用太阳能、风能的城市照明系统
C.PM2.5含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素
D.无论是风力发电还是火力发电,都是将化学能转化为电能
【答案】B
【解析】A.天然气和石油被归类为非再生能源,A错误;
B.发展低碳经济、循环经济,推广可利用太阳能、风能的城市照明系统等有利于资源利用、节能减排,B正确;
C.砷为非金属元素,不是金属元素,C错误;
D.风力发电是将风能转化为电能,火力发电是将化学能转化为电能,D错误;
故选B。
14.“碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,然后通过植物造树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的排放量,CO2实现“零排放”。下列选项所述措施能促进实现“碳中和”的是
①减少化石燃料使用 ②发展CO2捕集技术 ③燃煤中加入石灰石 ④开发新的能源
A.①②④ B.①②③ C.①③④ D.①②③
【答案】A
【解析】①减少化石燃料使用可以减少CO2等温室气体的排放,符合;
②发展CO2捕集技术可以 “回收”已排放CO2气体的排放,减少CO2等温室气体的排放,符合;
③燃煤中加入石灰石可以减少SO2的排放,但石灰石分解产生二氧化碳,不能减少CO2等温室气体的排放,不符合;
④开发新的能源如太阳能、风能等也可以减少温室气体的排放,符合;
综上, ①②④正确,选A;
15.现代社会中,人类的一切活动都离不开能量,化学反应在发生物质变化的同时伴随能量的变化。回答下列问题:
(1)下列反应中,属于放热反应的是_______(填字母)。
A.盐酸与 B.晶体和晶体反应
C.Zn和稀硫酸反应 D.KOH溶液和稀硝酸反应
(2)由下图的能量转化关系可知生成16g(l)需要 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
(3)某化学实验小组设计了如图三套实验装置探究化学能与热能的转化(装置中夹持仪器已略去)。回答下列问题:
①观察到甲装置中的实验现象是 。
②将乙装置中外层具支试管的支管与虚线框内的①连接,实验现象是 ;支管与②连接,实验现象是 。钠与水的总能量 (填“大于”或“小于”)生成物的能量。
③装置丙中将胶头滴管内的水滴到生石灰上,支管处的白色粉末(无水硫酸铜)变为蓝色,其原因 。
④上述三个实验方案均验证了:反应物化学键断裂吸收的能量 (填“高于”或“低于”)生成物化学键形成放出的能量,物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来。
【答案】(1)CD
(2) 放出 45.5
(3) 试管内有气泡产生,烧杯内有固体析出 支管连接的导管口处有气泡产生 支管连接的U形管内红墨水的液面左低右高 大于 水与生石灰反应放热,温度升高,水被蒸发,无水硫酸铜白色粉末遇水变蓝 低于
【解析】(1)常见的放热反应有:所有的燃烧,所有的中和反应,金属和酸的反应,金属和水的反应,大多数的化合反应等。
A. 盐酸与的反应是吸热反应,A不符合;
B. 晶体和晶体反应是吸热反应,B不符合;
C. Zn和稀硫酸反应是放热反应,C符合;
D. KOH溶液和稀硝酸反应是放热反应,D符合;
选CD;
(2)由图知,生成物的总能量低于反应物的总能量,因此该反应是放热反应,生成1mol (l)需要放出(510-419)kJ= 91kJ能量,则生成16g 即0.5mol (l)需要放出45.5kJ能量;
(3)①镁片和稀盐酸反应:,所以试管内有气泡产生;且该反应放出热量,烧杯中温度升高,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低,所以烧杯中析出Ca(OH)2固体;
②水与钠反应产生氢气,将管的支管与虚线框内的①连接,实验现象是:烧杯中的导管口有气泡冒出;支管与②连接,由于压强原因U形管中的现象是:红墨水的液面左低右高,上述实验现象说明具支试管中的空气受热膨肚,则钠与水的反应为放热反应,说明钠与水的总能量大于生成物的总能量;
③装置丙中将胶头滴管内的水滴到生石灰上,支管处的白色粉末(无水硫酸铜)变为蓝色,其原因是生石灰和水反应放出的热量使水挥发,无水硫酸铜遇水变蓝;
④由分析可知,上述三个实验方案均验证了以上三个反应的反应物化学键断裂吸收的能量低于生成物化学键形成放出的能量;物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来;
16.化学反应都会伴随能量变化,还可以进行化学能与热能、电能、光能等各种形式能量之间的转化。
(1)在催化剂表面和光照条件下,氮气和水发生置换反应生成氨气的反应原理如图。氮气的电子式为 ;下列有关说法正确的是 (填标号)。
A.N2发生了氧化反应
B.该过程属于氮的固定
C.太阳能属于清洁能源
D.水分子形成H原子和O原子时会释放能量
(2)下列反应中,生成物总能量高于反应物总能量的是 (填标号)。
A.电解水
B.生石灰与水反应
C.三氧化二铁粉末与铝粉在高温条件下发生反应生成铁单质和氧化铝
(3)键能是指断开或形成1 mol化学键的能量变化。氮的氧化物是造成雾霾、光化学烟雾污染的重要原因,其中NO产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N2和O2反应,根据表中数据,写出生成NO的热化学方程式: 。
物质
键能
945
498
630
(4)已知乙炔与苯蒸气完全燃烧的热化学方程式如下:
i.
ⅱ.
①C2H2(g)的摩尔燃烧焓△H= kJ/mol。
②2 molC6H12(l)完全燃烧生成液态水时放出的热量 (填“>”“<”或“=”)。
③3C2H2(g)=C6H12(g) △H= kJ/mol。
【答案】(1) BC
(2)A
(3)N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+183 kJ/mol
(4) -1300 < -605
【解析】(1)
N2分子中2个N原子通过三个共价键结合,使分子中各个原子都达到最外层8个电子的稳定结构,其电子式为:;
根据图示可知反应方程式为:2N2+6H2O4NH3+3O2。
A.在该反应中N元素化合价由反应前N2中的0价变为反应后NH3中的-3价,化合价降低,得到电子被还原,发生还原反应,A错误;
B.该过程中N元素由单质态变为化合态,因此属于氮的固定,B正确;
C.太阳能不会造成对空气的污染,因此属于清洁能源,C正确;
D.水分子形成H原子和O原子时要断裂H-O共价键,断裂化合价要吸收能量,D错误;
故合理选项是BC;
(2)A.电解水时要吸收能量,则生成物总能量高于反应物总能量,A符合题意;
B.生石灰与水反应是放热反应,发生反应放出热量,则生成物总能量低于反应物总能量,B不符合题意;
C.三氧化二铁粉末与铝粉在高温条件下发生反应生成铁单质和氧化铝,该反应发生会放出热量。发生反应放出热量,则生成物总能量低于反应物总能量,C不符合题意;
(3)N2与O2发生反应产生NO,反应方程式为:N2+O2=2NO,根据反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差,则反应热△H=(945+498) kJ/mol-2×630 kJ/mol=+183 kJ/mol,故该反应的热化学方程式为:N2(g)+O2(g)=2NO(g),△H=+183 kJ/mol,
(4)①C2H2(g)的摩尔燃烧焓是1 mol C2H2(g)完全燃烧产生CO2气体和液态H2O时放出的热量,则根据i.,可知C2H2(g)的摩尔燃烧焓是△H=-1300 kJ/mol;
②等质量的气态C6H6(l)含有的能量比C6H6(l)含有的能量多,当生成物的状态相同时放出的热量就会比C6H6(l)燃烧放出是热量多。则根据可知:2 molC6H12(l)完全燃烧生成液态水时放出的热量小于;
③已知:i.;ⅱ.,根据盖斯定律,将(i×3-ⅱ)×,整理可得2C2H2(g)=C6H12(g) △H=-605 kJ/mol。
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