课时梯级训练(3) 化学反应中的热（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

课时梯级训练(3)　化学反应中的热 1.科学家已获得了气态N4分子，其结构为正四面体形(如图所示)。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ能量，断裂1 mol N≡N键吸收946 kJ能量，下列说法正确的是(　　) A．N4属于一种新型的化合物 B．N4(g)===4N(g)的过程中吸收772 kJ能量 C．N4分解的热化学方程式为N4(g)===2N2(g)　ΔH＝734 kJ·mol－1 D．N4和N2互为同素异形体，N4转化为N2属于化学变化 D　解析：N4是由氮元素组成的单质，A错误；N4分子中含有6个N—N键，断键吸热，N4(g)===4N(g)的过程中吸收193 kJ×6＝1 158 kJ能量，B错误；焓变＝反应物总键能－生成物总键能，N4分解的热化学方程式为N4(g)===2N2(g)　ΔH＝(193×6－946×2)kJ·mol－1＝－734 kJ·mol－1，C错误；N4和N2都是氮元素组成的单质，互为同素异形体，N4转化为N2属于化学变化，D正确。 2．根据热化学方程式S(l)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－293.23 kJ·mol－1分析，下列说法正确的是(　　) A．S(s)＋O2(g)===SO2(g)，反应放出的热量大于293.23 kJ·mol－1 B．S(g)＋O2(g)===SO2(g)，反应放出的热量小于293.23 kJ·mol－1 C．1 mol SO2的键能的总和大于1 mol 硫和1 mol 氧气的键能之和 D．1 mol SO2的键能的总和小于1 mol 硫和1 mol 氧气的键能之和 C　解析：S(s)变为S(l)吸收热量，所以A应该小于293.23 kJ·mol－1；S(g)变为S(l)放出热量，所以B应该大于293.23 kJ·mol－1；此反应为放热反应，C正确。 3．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1；CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ·mol－1。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3 695 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是(　　) A．1∶1 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶3 B　解析：设H2与CH4的物质的量分别是x和y，则x＋y＝5 mol，571.6 kJ·mol－1×＋890 kJ·mol－1×y＝3 695 kJ，解得x＝1.25 mol，y＝3.75 mol，故两者之比为1∶3。 4．化学反应中的能量变化是化学反应中旧化学键断开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(　　) A．氮元素非金属性较强，故通常情况下N2不稳定，易发生化学反应 B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C．1 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 D．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ C　解析：氮元素非金属性较强，但是氮氮三键的键能很大，故通常情况下N2很稳定，不易发生化学反应，A错误；通常情况下，N2(g)和O2(g)混合不能直接生成NO，需要在放电或高温的条件下，B错误；根据示意图可知断键吸收的总能量是946 kJ＋498 kJ＝1 444 kJ，形成化学键放出的总能量是632 kJ×2＝1 264 kJ，反应吸热，所以1 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正确；1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应吸收的能量为1 444 kJ－1 264 kJ＝180 kJ，D错误。 5．工业上由CO2和H2合成气态甲醇的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－50 kJ·mol－1。下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图，其中正确的是(　　) A　解析：反应CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－50 kJ·mol－1，为放热反应，反应物总能量之和大于生成物总能量之和。根据物态变化，气体变为液体，液体变为固体放热，反之吸热，该反应中CH3OH(g)、H2O(g)为气态，变为液态时放出更多的热，生成物能量更低，A符合题意。 6．“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施不利于实现“碳中和”的是(　　) A．大力推广燃煤发电 B．植树造林增加绿色植被 C．加大风能、太阳能的利用 D．推动新能源汽车代替燃油车 A　解析：大力推广燃煤发电，煤燃烧过程中会产生二氧化碳，不利于实现碳中和，A符合题意；植树造林，吸收CO2，可以减少二氧化碳的总量，利于实现碳中和，B不符合题意；加大风能、太阳能的利用，可以减少化石能源的使用，利于实现碳中和，C不符合题意；推动新能源汽车代替燃油车，可以减少化石能源的使用，利于实现碳中和，D不符合题意。 7．键能是气态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热。下表是一些化学键的键能： 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155 根据键能数据计算每消耗1 mol CH4时，反应CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的ΔH为(　　) A．－1 940 kJ·mol－1 B．1 940 kJ·mol－1 C．－485 kJ·mol－1 D．485 kJ·mol－1 A　解析：由题给信息可知，ΔH＝断开化学键所吸收的总能量－形成化学键所放出的总能量＝4×414 kJ·mol－1＋4×155 kJ·mol－1－4×489 kJ·mol－1－4×565 kJ·mol－1＝－1 940 kJ·mol－1。 8．已知25 ℃、101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.51 kJ·mol－1 C(金刚石)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－395.41 kJ·mol－1 据此判断下列说法正确的是(　　) A．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 B．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 C．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 D．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 A　解析：金刚石生成CO2放热多，即金刚石的能量高于石墨，石墨制金刚石是吸热反应。 9．已知H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　ΔH＝－102 kJ·mol－1，其他有关数据如下表所示： H2(g) Br2(g) HBr(g) 1 mol分子中的化学键断开时需吸收的能量/kJ 436 a 369 则表中a为(　　) A．404 B．260 C．230 D．200 D　解析：已知H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)　ΔH＝－102 kJ·mol－1，则有436＋a－369×2＝－102，得a＝200。 10．已知热化学方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝571.6 kJ·mol－1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，当1 g液态水变为气态水时，其热量变化为(　　) A．吸收88.0 kJ热量 B．放出88.0 kJ热量 C．吸收2.44 kJ热量 D．放出2.44 kJ热量 C　解析：水由液态变为气态吸热。2 mol水由液态变为气态，吸收能量：571.6 kJ－483.6 kJ＝88 kJ，则1 g水由液态变为气态，吸热为88 kJ÷36≈2.44 kJ。 11．某化学反应包括A(g)→B(g)、B(g)→C(g)两步反应，整个反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．两步反应均为吸热反应 B．涉及的三种物质中C(g)最稳定 C．1 mol C(g)与1 mol A(g)的能量差为E4 kJ D．反应A(g)→B(g)一定要加热才能发生 B　解析：由图可知，A(g)→B(g)反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，B(g)→C(g)反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，A错误；根据图像，C(g)的能量最小，最稳定，B正确；根据图像，1 mol C(g)与1 mol A(g)的能量差为(E4－E1＋E2－E3)kJ，C错误；反应A(g)→B(g)为吸热反应，但不一定要加热才能发生，D错误。 12．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，其主要过程如下图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如下表所示。 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－1 463 496 436 138 463 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 D　解析：由图可知，总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，A正确；过程Ⅰ为2 mol H2O分子变成2 mol氢原子和2 mol羟基(—OH)的过程，吸收的能量＝463 kJ×2＝926 kJ，B正确；过程Ⅱ为2 mol氢原子和2 mol羟基(—OH)生成1 mol氢气和1 mol过氧化氢，放出的能量＝436 kJ＋138 kJ＝574 kJ，C正确；过程Ⅲ为1 mol过氧化氢变成1 mol氧气和1 mol氢气，断开1 mol H2O2中2 mol H—O键和1 mol O—O键，形成1 mol O2中O===O 键和1 mol H2中H—H键，吸收的能量＝463 kJ×2＋138 kJ＝1 064 kJ，放出的能量＝496 kJ＋436 kJ＝932 kJ，吸收的能量大于放出的能量，该过程为吸热反应，D错误。 13．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。在一定条件下，向密闭容器中充入2 mol N2和3 mol H2，一段时间后达到平衡，测得H2为1.2 mol。 (1)反应共________(填“放出”或“吸收”)________热量。 (2)已知H—H键能为436 kJ·mol－1，N≡N键能为942 kJ·mol－1，则N—H键能为________kJ·mol－1。 答案：(1)放出　55.44 kJ　(2)390.4 解析：(1)参加反应的氢气为(3－1.2)mol＝1.8 mol，根据热化学方程式，每3 mol氢气反应放热92.4 kJ，1.8 mol氢气反应放出的热量为92.4×1.8÷3 kJ＝55.44 kJ。 (2)利用键能计算：－92.4 kJ·mol－1＝(942＋3×436)kJ·mol－1－6×EN—H，可得EN—H＝390.4 kJ·mol－1。 14．如图是CO和H2反应生成CH3OH的能量变化图： (1)写出该反应的热化学方程式：_______________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)从图中可知，断开1 mol CO和2 mol H2化学键共________(填“放出”或“吸收”，下同)419 kJ的热量，形成1 mol CH3OH________510 kJ热量。 (3)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。比较1 mol CH3OH(l)和1 mol CH3OH(g)的稳定性，稳定性好的是________(填“前者”或“后者”)。 (4)下列措施能增大该反应速率的是________。 A．降低温度 B．缩小体积 C．体积不变加入Ar D．使用催化剂 答案：(1)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l)　ΔH＝－91 kJ·mol－1 (2)吸收　放出　(3)放热　前者　(4)BD 解析：(1)由图中可以看出，CO(g)＋2H2(g)为反应物，CH3OH(l)为生成物，正反应的活化能为419 kJ·mol－1，逆反应的活化能为510 kJ·mol－1，则该反应的热化学方程式：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l)　ΔH＝419 kJ·mol－1－510 kJ·mol－1＝－91 kJ·mol－1。 (2)从图中可知，正反应的活化能为419 kJ·mol－1，则断开1 mol CO和2 mol H2化学键共吸收419 kJ的热量；逆反应的活化能为510 kJ·mol－1，则形成1 mol CH3OH放出510 kJ热量。 (3)由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应；同种物质，由气态转化为液态时，会放出能量，物质的能量越低，稳定性越强，则1 mol CH3OH(l)具有的能量比1 mol CH3OH(g)具有的能量低，稳定性强，所以稳定性好的是前者。 (4)降低温度，反应物和生成物的能量低，反应物分子碰撞的机会少，反应速率减小，A不符合题意；缩小体积，增大压强，反应物的浓度增大，活化分子有效碰撞的机会多，反应速率增大，B符合题意；体积不变加入Ar，反应物和生成物的浓度不变，温度不变，化学反应速率不变，C不符合题意；使用催化剂，可降低反应的活化能，使更多的分子成为活化分子，化学反应速率增大，D符合题意。 15．某化学反应中，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2。 (1)若E1>E2，则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图________(填“A”或“B”)表示。 (2)若E1<E2，则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图________(填“A”或“B”)表示。 (3)太阳能的开发和利用是21世纪的一个重要课题。 利用储能介质储存太阳能的原理是白天在太阳照射下，某种盐熔化吸收热量；晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节。已知下列数据： 盐 熔点/℃ 熔化吸热/(kJ·mol－1) 参考价格/(元·kg－1) CaCl2·6H2O 29.0 37.3 780～850 Na2SO4·10H2O 32.4 77.0 800～900 Na2HPO4·12H2O 36.1 100.1 1 600～2 000 Na2S2O3·5H2O 48.5 49.7 1 400～1 800 其中最适宜作储能介质的是________(填标号)。 A．CaCl2·6H2O B．Na2SO4·10H2O C．Na2HPO4·12H2O D．Na2S2O3·5H2O 答案：(1)放热　A　(2)吸热　B　(3)B 解析：(1)若反应物的总能量E1大于生成物的总能量E2，则为放热反应，对应图像A。 (2)若反应物的总能量E1小于生成物的总能量E2，则为吸热反应，对应图像B。 (3)选择的物质应该具有的特点是白天在太阳照射下，熔化吸热值较大，同时价格不能太高，所以Na2SO4·10H2O的性价比最高，B符合题意。 16．完成下列问题。 (1)反应Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑的能量变化趋势，如图1所示。 ①该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 ②若要使该反应的反应速率增大，下列措施可行的是________(填标号)。 A．改稀硫酸为98%的浓硫酸 B．升高温度 C．改铁片为铁粉 (2)一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图2所示。回答下列问题： ①从反应开始到10 s时，v(Z)＝________。 ②反应的化学方程式为______________________________________________________。 ③10 s后Z的生成速率________(填“大于”“小于”或“等于”)10 s末Z的生成速率。 答案：(1)①放热　②BC　(2)①0.079 mol·L－1·s－1　②X(g)＋Y(g) 2Z(g)　③等于 解析：(1)①从图可知，反应物总能量高于生成物总能量，所以该反应为放热反应。 ②反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，改稀硫酸为98%的浓硫酸，发生钝化现象，不产生氢气，A不符合题意；升高温度，反应速率增大，B符合题意；改铁片为铁粉，增大了接触面积，反应速率增大，C符合题意。 (2)据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，说明X和Y是反应物、Z是生成物，参加反应的Δn(X)＝(1.20－0.41)mol＝0.79 mol、Δn(Y)＝(1.00－0.21)mol＝0.79 mol、Δn(Z)＝(1.58－0)mol＝1.58 mol，同一反应同一时间段内参加反应的各物质的物质的量之比等于其化学计量数之比，所以X、Y、Z的化学计量数之比为0.79 mol∶0.79 mol∶1.58 mol＝1∶1∶2，则该反应化学方程式为X(g)＋Y(g) 2Z(g)； ①从反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率v(Z)＝＝0.079 mol·L－1·s－1。 ②根据以上分析可知其化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)。 ③10 s体系处于平衡状态，各成分的物质的量不再变化，则10 s后Z的生成速率等于10 s末Z的生成速率。 17．社会生活离不开能量。 (1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。制作冷敷袋可以利用________(填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。 (2)“即热饭盒”给人们生活带来方便，它可利用下面________(填标号)反应释放的热量加热食物。 A．生石灰和水 B．Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl (3)硫在氧气中燃烧是________(填“放热”或“吸热”)反应，其能量变化可用如图中的________(填标号)表示。 答案：(1)吸热　(2)A　(3)放热　A 解析：(1)根据冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途可判断，制作冷敷袋可以利用吸热的化学变化或物理变化。 (2)“即热饭盒”给人们生活带来方便，说明使用过程中需要放热，生石灰溶于水放热，Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl混合反应吸热。 (3)硫在氧气中燃烧生成二氧化硫是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，其能量变化可用如图中的A表示。 学科网（北京）股份有限公司 $$