第2章 第2节 第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式(Word练习)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（鲁科版2019）

[基础训练] 1．(2024·威海乳山市银滩高级中学高一月考)下列反应中，一定可以用如图表示能量变化的有(　　) ①分解反应　②CO2与C在高温下反应生成CO ③甲烷在空气中燃烧　④需要加热才能明显发生的反应　⑤化学键断裂吸收的能量比化学键生成放出的能量多的反应 A．1个 B.2个 C．3个 D．4个 解析　反应物的总能量小于生成物的总能量的反应为吸热反应；分解反应不一定为吸热反应，如双氧水分解为放热反应，故①不符合；CO2与C在高温下反应生成CO为吸热反应，故②符合；甲烷在空气中燃烧为放热反应，故③不符合；反应的热效应与反应是否需要加热没有关系，不一定为吸热反应，故④不符合；化学键断裂吸收的能量比化学键生成放出的能量多的反应一定为吸热反应，故⑤符合。 答案　B 2．下列过程伴随的能量变化中，属于反应热的是(　　) A．形成1 mol H—Cl键放出的能量 B．石墨转变成金刚石吸收的能量 C．1 mol O2形成2 mol O原子吸收的能量 D．水蒸气变成液态水放出的能量 解析　化学反应中的能量变化叫反应热，实质是旧键的断裂和新键的形成。形成1 mol H—Cl键放出的能量，是化学键的形成，但不是反应热，故A错误；石墨转化为金刚石既有旧键的断裂，又有新键的形成，故其能量的变化为反应热，故B正确；1 mol O2形成2 mol O原子吸收的能量，化学键的断裂，没有新键的形成，其能量变化不属于反应热，故C错误；水蒸气变成液态水是物理变化，属于物理过程，不是反应热，故D错误。 答案　B 3．(2024·聊城高一期中)氮气和氧气反应生成一氧化氮的能量变化如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．氧气比氧原子稳定 B．1 mol N2和1 mol O2所具有的能量之和比2 mol NO的能量高 C．1 mol NO中化学键断开需要吸收630 kJ热量 D．该反应每生成1 mol NO需要吸收91.5 kJ的热量 解析　氧气变为氧原子需要吸收能量，根据“能量越低越稳定”这一规律可知氧气比氧原子稳定，A正确；由题图可知该反应过程断键吸收能量为(945＋498)kJ，成键释放能量为2×630 kJ，即该反应为吸热反应，反应物总能量低于生成物总能量，B错误；形成2 mol NO中的化学键，释放2×630 kJ能量，则形成1 mol NO中化学键释放630 kJ，故断开1 mol NO中化学键吸收630 kJ能量，C正确；该反应每生成2 mol NO吸收[(945＋498)－2×630] kJ＝183 kJ能量，则生成1 mol NO需要吸收91.5 kJ的热量，D正确。 答案　B 4．NOCl常用于有机合成，其合成原理为2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)，反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．2 mol NOCl(g)所具有的能量比2 mol NO(g)所具有的能量低76 kJ B．该反应为吸热反应 C．该反应中每生成2 mol NOCl(g)放出热量76 kJ D．形成1 mol NOCl(g)中的化学键吸收热量90 kJ 解析　根据图示，2 mol NOCl(g)所具有的能量比2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)所具有的总能量低(180－104) kJ＝76 kJ，A错误；反应物的能量总和大于生成物的能量总和，为放热反应，B错误；2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol NOCl(g)，放出热量(180－104) kJ＝76 kJ，C正确；断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，D错误。 答案　C 5．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A===A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是(　　) A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．该反应若生成2 mol AB2(g)，则放出的热量为(E1－E2) kJ C．该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量 D．生成2 mol B—A键放出E2 kJ能量 解析　根据图示可知，该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量，为吸热反应，吸热反应不一定需要加热或点燃，A错误、C正确；若生成2 mol AB2(g)，则吸收热量为(E1－E2) kJ，B错误；生成4 mol B—A键放出E2 kJ能量，D错误。 答案　C 6．某反应由两步反应A→B→C构成，其能量变化曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．两步反应均为吸热反应 B．三种物质中C最稳定 C．A与C的能量差为E4 D．A→B的反应一定需要加热 解析　A→B为吸热反应，B→C为放热反应，A错误；由题图可知C的能量最低，物质能量越低越稳定，C最稳定，B正确；A、C的能量差为ΔH，C错误；吸热反应不一定需要加热，D错误。 答案　B 7．氢气和氟气在黑暗处混合即可剧烈反应而释放出大量的热量。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 F2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol HF中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式正确的是(　　) A．Q1＋Q2<2Q3 B.Q1＋Q2>2Q3 C．Q1＋Q2<Q3 D．Q1＋Q2>Q3 解析　H2＋F2===2HF为放热反应，则反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量，即Q1＋Q2<2Q3，故选A。 答案　A 8．已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。 根据图示回答下列问题： (1)该反应中反应物所具有的总能量________(填“高于”或“低于”)生成物的总能量。 (2)1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收________ kJ能量。 (3)断裂1 mol N≡N吸收的能量x值为________。 解析　(3)根据图示，断裂旧化学键所吸收的能量为(x＋498) kJ，形成新化学键所释放的能量为2×632 kJ＝1 264 kJ，每生成2 mol NO(g)所吸收的能量为180 kJ，因此有180 kJ＝(x＋498) kJ－1 264 kJ，故x为946。 答案　(1)低于　(2)632　(3)946 9．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关系(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___________________________________________ ___________________________________________________________________________； 产生该现象的原因是______________________________________________________ ___________________________________________________________________________。 (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，其原因是__________________________________________________________________。 (4)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_______(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________转化成________释放出来。 解析　(1)镁片和稀盐酸反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，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，支管连接的导管口处有气泡产生；支管与②连接，由于压强原因U形管中的红墨水向右管移动；(3)装置丙中将胶头滴管内的水滴到生石灰上，生石灰和水反应放出的热量使水挥发，无水硫酸铜变为蓝色；(4)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。 答案　(1)试管内有气泡产生，烧杯内有固体析出　镁与稀盐酸反应产生氢气且是放热反应，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小，溶质析出 (2)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　(3)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　(4)低于　化学反应　热能 [能力提升] 10．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程，化学键的键能是形成(或断开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。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，则反应P4(白磷)＋3O2===P4O6 中，消耗1 mol P4的能量变化为(　　) 化学键 P—P P—O O===O 键能/ (kJ·mol—1) 198 360 497 A.吸收1 641 kJ的能量 B．放出1 641 kJ的能量 C．吸收126 kJ的能量 D．放出126 kJ的能量 解析　反应P4(白磷)＋3O2===P4O6 中，白磷和O2的化学键断裂，P4(白磷)中有6条P—P键，O2中有1条O===O键，故断键吸收的能量为6×198 kJ/mol＋3×497 kJ/mol＝2 679 kJ/mol，根据图像，P4O6中有12条P—O键，故成键放出的能量为12×360 kJ/mol＝4 320 kJ/mol，放出的能量大于吸收的能量，该反应放出的能量为4 320 kJ/mol－2 679 kJ/mol＝1 641 kJ/mol，消耗1 mol P4的能量变化为放出1 641 kJ，故选B。 答案　B 11．如图是金属和卤素单质X2反应的能量变化示意图，下列说法正确的是(　　) A．由MgCl2制取Mg是放热过程 B．MgF2(l)能量在上图中表示小于－1 124 kJ/mol C．金属镁和卤素单质X2的反应都是放热反应 D．此温度下三种卤化镁中MgI2(s)所含化学键的键能最大 解析　由题图可知，氯化镁的能量低于镁和氯气的能量之和，则由氯化镁制取镁的过程是吸热过程，A错误；同种物质，液体的能量比固体的能量高，由题图可知，MgF2(l)能量在图中表示大于－1 124 kJ/mol，B错误；由题图可知，金属镁和卤素单质的反应都是反应为总能量大于生成物总能量的放热反应，C正确；物质的能量越低，化合物中含有的化学键的键能越大，由题图可知，氟化镁的能量最低，则氟化镁所含化学键的键能最大，D错误。 答案　C 12．科学家用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。反应过程如图所示，下列说法正确的是(　　) A．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 B．CO和O生成了含有极性共价键的CO2 C．在该过程中，CO断键形成C和O D．CO和O生成CO2是吸热反应 解析　由题图知，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O在催化作用下反应生成CO2的过程，A错误；由题图知，CO和O生成了含有极性共价键的CO2，B正确；由题图知，CO中化学键没有断裂，C错误；由题图知，CO和O的总能量高于CO2的总能量，CO和O生成CO2是放热反应，D错误。 答案　B 13．(2023·济宁兖州区高一期中)(1)H2＋Cl2===2HCl的反应过程如图甲所示： ①根据图填写下表： 化学键 断裂或形成1 mol化学键时能量变化 反应中能量变化 Cl—Cl 吸收243 kJ 共吸收______ kJ H—H 吸收436 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出______ kJ ②该反应________(填“放出”或“吸收”)________ kJ热量。 (2)硅是太阳能电池的重要材料。工业冶炼纯硅的原理如下： 粗炼硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 精炼硅：Si＋3HClSiHCl3＋H2； SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 化学反应与能量变化如图乙所示，回答下列问题： ①(a)是________(填“吸热”或“放热”，下同)反应，(b)是________反应，(c)是________反应。 ②反应(b)断开反应物中的化学键所吸收的总能量________(填“大于”或“小于”)形成生成物中化学键所放出的总能量。 解析　(1)①通过题目数据可知，断开1 mol H—H键、1 mol Cl—Cl键，共吸收243 kJ＋436 kJ＝679 kJ热量，形成2 mol H—Cl键共放出431 kJ＋431 kJ＝862 kJ热量。②根据放出和吸收热量数值的比较，可知该反应放出862 kJ－679 kJ＝183 kJ热量。 (2)①根据图乙化学反应与能量变化可知，(a)是吸热反应，(b)是放热反应，(c)是吸热反应。②反应(b)是放热反应，所以断开反应物中的化学键所吸收的总能量小于形成生成物中化学键所放出的总能量。 答案　(1)①679　862　②放出　183 (2)①吸热　放热　吸热　②小于 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