专题06 化学反应中能量变化的计算-【压轴题】2024-2025学年高一化学同步培优训练（人教版2019必修第二册）

压轴06 化学反应中能量变化的计算 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、吸热反应和放热反应 1．放热反应和吸热反应 (1)概念 ①放热反应：释放热量的化学反应。 ②吸热反应：吸收热量的化学反应。 (2)常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应 ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④需要持续加热的反应 二、化学反应与能量变化的关系 1．化学反应中能量变化的实质 (1)以H2＋Cl2===2HCl反应为例探究化学反应中能量变化 ①该反应过程中共吸收679 kJ能量，共放出862 kJ能量。 ②该反应放出(填“放出”或“吸收”)183 kJ热量，为放热反应。 (2)化学反应中能量变化的本质原因 答案：吸收 放出 吸热 放热 2．计算公式 (1)键能： 标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol （2）用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 【例1】下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是 反应装置或图像 实验现象或图像信息 A 温度计的水银柱上升 B 反应物总能量大于生成物总能量 C 反应开始后，针筒活塞向右移动 D 反应开始后，甲处液面低于乙处液面 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．因为温度计的水银柱上升，温度升高，说明氢氧化钠与盐酸反应释放热量，故A不符合题意； B．反应物的总能量比生成物的总能量高，所以在发生反应时会有一部分能量释放，表现为反应放热，故B不符合题意； C．锌粒与稀硫酸反应会产生氢气，使锥形瓶内气体压强增加，所以针筒活塞向右移动，不能证明是反应释放热量导致的，故C符合题意； D．锌粒与稀硫酸反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明反应导致集气瓶内气体压强增大，但反应并未在集气瓶中进行，说明是反应释放的热量使集气瓶内的温度升高而导致压强增大，故D不符合题意。 答案选C。 【例2】化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂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，下列说法中正确的是    A．1mol N2(g)和1mol O2(g)完全反应放出的能量为180kJ B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C．1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量 D．NO2是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水 【答案】C 【详解】A．1mol N2(g)和1mol O2(g)完全反应生成2molNO，断键吸收了946kJ+498kJ=1444kJ，成键释放了632kJ×2=1264kJ，则吸收的能量为1444kJ −1264kJ =180kJ，故A错误； B．氮气含有氮氮三键，键能大，N2(g)和O2(g)在高温或则放电条件下反应生成NO，故B错误； C．根据A选项分析，该反应是吸热反应，则1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量，故C正确； D．NO2能与NaOH溶液反应生成盐和水，但不是一种酸性氧化物，故D错误。 综上所述，答案为C。 【例3】生产生活中的化学反应都伴随着能量的变化，请根据有关知识回答下列问题： (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 (填字母)反应释放的热量加热食物。 A．生石灰和水         B．浓硫酸和水 (3)已知：2mol 与足量充分燃烧生成液态水时放出572kJ热量。 ①该反应的能量变化可用图中的 (填字母)表示。 ②写出燃烧生成液态水的热化学反应方程式： 。 (4)表中是部分共价键的键能。 共价键 键能() 436 946 391 根据表中的数据写出工业合成氨的热化学反应方程式： 。 【答案】(1)吸热 (2)A (3) a    (4) 【详解】（1）选择利用吸热的化学或物理变化制作冷敷袋，可以起到降温、保鲜等作用，答案为：吸热； （2）“即热饭盒”需要使用安全可控的放热反应来提供热量，浓硫酸有腐蚀性，使用存放危险，应选择生石灰和水，答案为：A； （3）①与足量充分燃烧是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，能量变化可用图中的a表示，答案为：a； ②根据2mol 与足量充分燃烧生成液态水时放出572kJ热量，推知热化学方程式为：  ，答案为：  ； （4）反应物的键能减去与生成物的键能和为该反应的反应热，工业合成氨反应的，所以工业合成氨反应的热化学反应方程式为： ，答案为： 。 1．研究表明，在一定条件下，气态HCN(a)与CNH(b)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比HCN更稳定 B．HCN(g)→CNH(g)为吸热反应且反应条件一定要加热 C．1molHCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收127.2kJ的热量 D．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收59.3kJ的热量 【答案】D 【详解】A．CNH的体系能量比HCN高，则HCN比CNH更稳定，A错误； B．由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，该反应为吸热反应，吸热反应都需要吸收能量，但是吸收能量的方法不一定是加热，也可能是其它形式.，B错误； C．1molHCN(g)转化成过渡态吸收了186.5kJ的能量，但过渡态还有化学键的存在，所以1molHCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的热量肯定会大于186.5kJ，C错误； D．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收的热量为：186.5kJ-127.2kJ=59.3kJ，D正确； 故选D。 2．下列反应一定属于放热反应的是 A．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应 B．能量变化如图所示的反应 C．不需要加热就能发生的反应 D．化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应 【答案】D 【详解】A．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应是吸热反应，故A不符合题意； B．图中反应物总能量低于生成物总能量，属于吸热反应，故B不符合题意 C．不需要加热就能发生的反应不一定是放热反应，也可能是吸热反应，比如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应，放热反应与吸热反应与反应条件无关，与反应物和生成物总能量有关，故C不符合题意； D．化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应，说明整个反应放出的热量比吸收的热量多，属于放热反应，故D符合题意。 综上所述，答案为D。 3．已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示，下列说法不正确的是 A．该反应可能是氧化还原反应 B．只有在加热条件下才能进行 C．该图可以表示C+CO22CO反应过程的能量变化 D．反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量 【答案】B 【详解】A．根据图像，生成物总能量大于反应物总能量，该反应可能是吸收能量的氧化还原反应，故A正确； B．根据图像，生成物总能量大于反应物总能量，该反应为吸热反应，反应吸放热与反应条件无关，故B错误； C．根据图像，生成物总能量大于反应物总能量，该反应为吸热反应，可能是C+CO22CO，故C正确； D．根据图像，生成物总能量大于反应物总能量，该反应为吸热反应，反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量，故D正确； 选B。 4．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=-50kJ•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． B． C． D． 【答案】A 【详解】反应，焓变小于零，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，该反应中为气态，变为液态时放出更多的热，生成物能量更低，上图中A符合题意，故选A。 5．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 【详解】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，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； 6．已知石墨和金刚石与氧气反应生成二氧化碳的能量变化图如下。下列说法正确的是 A．石墨(s)比金刚石(s)的能量高 B．断开石墨中的共价键吸收的能量小于断开金刚石中的共价键吸收的能量 C．由石墨制备金刚石的过程是物理变化 D．这两个反应均为放热反应 【答案】D 【详解】A．从图中可以看出，1mol石墨的能量比1mol金刚石的能量低，故A错误； B．由于1mol石墨的能量比1mol金刚石的能量低，所以石墨比金刚石稳定，断开 1mol 石墨中的共价键吸收的能量大于断开 1mol 金刚石中的共价键吸收的能量，故B错误； C．石墨和金刚石是不同物质，由石墨制备金刚石的过程有新物质生成，是化学变化，故C错误； D．从图中可以看出，石墨和金刚石燃烧反应中，反应物的总能量均高于生成物的总能量，所以这两个反应均为放热反应，故D正确； 故选D。 7．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1molNO2和1molCO的化学键吸收的能量总和小于形成1molNO和1molCO2的化学键所释放的能量的总和 D．1molNO2(g)和lmolCO(g)的总能量低于1molNO(g)和1molCO2(g)的总能量 【答案】C 【详解】A．图中A→B的过程，能量升高，为吸热过程，A项错误； B．生成物总能量小于反应物总能量，该反应为放热反应，B项错误； C．该反应为放热反应，则断裂1molNO2和1molCO的化学键吸收的能量总和小于形成1molNO和1molCO2的化学键所释放的能量的总和，C项正确； D．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1molNO2(g)和lmolCO(g)的总能量高于1molNO(g)和1molCO2(g)的总能量，D项错误； 答案选C。 8．氢气和氧气发生反应的过程用如下模型表示“-”表示化学键)，下列说法正确的是 A．过程I是放热过程 B．过程III一定是吸热过程 C．a的总能量大于d的总能量 D．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行 【答案】C 【详解】A．过程Ⅰ分子化学键断裂形成原子，属于吸热过程，故A错误； B．过程Ⅲ为新化学键形成的过程，是放热过程，故B错误； C．氢气燃烧放热，则a的总能量大于d的总能量，故C正确； D．该反应可通过燃料电池，实现化学能到电能的转化，不一定只能以热能的形式进行，故D错误； 故选C。 9．石墨与金刚石都是碳的单质，工业上常用石墨在一定条件下转化为金刚石的反应原理生产人造钻石。已知12g石墨完全转化成金刚石时需要吸收E kJ的能量。则下列说法正确的是 ①金刚石比石墨稳定     ②石墨比金刚石稳定     ③等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的热量多      ④等质量的金刚石和石墨完全燃烧，石墨放出的热量多 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【答案】B 【详解】由石墨完全转化为金刚石时吸热，说明石墨的能量比金刚石低，石墨比金刚石更稳定；则①石墨比金刚石稳定，故①错误；②石墨比金刚石稳定，故②正确；③同质量的石墨和金刚石完全燃烧时，消耗氧气的量相同，生成同样多的二氧化碳，由于金刚石的能量高，所以金刚石燃烧后放出的能量要多。则等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多，故③正确；④等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多，故④错误；综上所述②③正确；故选B。 10．中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs)，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法不正确的是 A．通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化 B．反应I中涉及到非极性键的断裂和极性键的形成 C．反应II为2H2O22H2O+O2↑ D．总反应为：2H2O2H2↑+O2↑ 【答案】B 【分析】根据图示可知，反应I为水在光和催化剂作用下分解生成过氧化氢和氢气，反应II是过氧化氢转化为水与氧气，由此分析。 【详解】A．由图可知，该过程是利用太阳能实现高效分解水，在反应中太阳能转化为化学能，A正确； B．反应I是水反应生成氢气与过氧化氢，水中存在极性共价键，氢气中存在非极性共价键，过氧化氢中既有极性键又有非极性键，涉及极性键的断裂和极性键、非极性键的形成，B错误； C．反应II是过氧化氢转化为水与氧气，反应过程可表示为：2H2O22H2O+O2↑，故C正确； D．整个过程是将水转化为氢气和氧气，总反应为：2H2O2H2↑+O2↑，故D正确； 答案选B。 11．某学生用如图所示装置进行化学反应能量变化情况的研究。当向试管中滴加试剂时，看到形管中液面：甲处下降，乙处上升。关于该反应的下列叙述：①该反应为放热反应；②生成物的总能量比反应物的总能量高；③该反应过程可以看成是“贮存”于、内部的能量部分转化为热量而释放出来。其中正确的是（    ） A．①②③ B．①③ C．①② D．②③ 【答案】B 【详解】当向试管中加入试剂时，看到形管中液面：甲处下降，乙处上升，说明该反应是放热反应，放出的热使得集气瓶中气体的压强增大而出现该现象，①正确； 在放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，②错误； 该反应过程可以看成是“贮存”于、内部的能量转化为热量而释放出来，③正确； 故答案选：B。 12．科学家已获得了气态分子，其结构为正四面体（如图所示）。已知断裂键吸收能量，断裂键吸收能量。下列说法正确的是（    ） A．属于新型化合物 B．转化为时要吸收能量 C．分子中只存在非极性共价键 D．转化为的过程中没有化学键的断裂与生成 【答案】C 【详解】A．是只含一种元素的纯净物，所以为单质，选项A错误； B．气体中含有键，可生成，形成键，则气体转化为时，断裂化学键吸收的热量为，形成化学键放出的热量为，反应放热，放出的热量为，选项B错误； C．同种非金属元素原子之间形成非极性键，根据题图可知，该分子中只存在非极性键，选项C正确； D．化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，转化为的过程发生化学变化，所以有化学键的断裂和形成，选项D错误。 答案选C。 13．中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs)，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法错误的是 A．通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化 B．反应Ⅰ中部分H2O被还原为H2 C．反应Ⅱ为：2H2O2 2H2O+O2↑ D．该反应过程中只发生了分子的脱附过程，没有发生吸附过程 【答案】D 【详解】A．该过程是利用太阳光实现高效分解水，所以该反应中太阳能转化为化学能，故A正确； B．反应Ⅰ是水反应生成氢气与过氧化氢，反应Ⅰ中部分H2O被还原为H2，故B正确； C．反应Ⅱ是过氧化氢转化为水与氧气，反应Ⅱ为：2H2O2 2H2O+O2↑，故C正确； D．催化过程一般有吸附-解离-反应-脱附等过程，该反应过程中有分子的脱附过程，也有分子吸附过程，故D错误； 故选D。 14．肼在不同条件下分解产物不同，200℃时在表面分解的机理如图1。 已知200℃时：反应 I ： = 反应II： =      下列说法不正确的是（   ） A．200℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为= B．反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示 C．断开3 mol中的化学键吸收的能量大于形成1 mol和4 mol中的化学键释放的能量 D．图l所示过程①是放热反应 【答案】C 【详解】A．反应 I ： = 反应II： =      根据盖斯定律I-2×II得肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为= ，故A正确； B．反应Ⅱ是放热反应，能量过程可用图2表示，故B正确； C．=反应放热，断开3 mol中的化学键吸收的能量小于形成1 mol和4 mol中的化学键释放的能量，故C错误； D．图l所示过程①热化学方程式是= ，为放热反应，故D正确； 选C。 15．“世界环境日”主题之一是促进物质的循环利用。有专家指出，可利用太阳能对燃烧产物如CO2、H2O、N2等进行处理，使它们重新组合，实现如图所示的转化。下列说法正确的是 A．在此构想的物质循环中太阳能最终转化为化学能 B．此循环过程中热能转化成为化学能 C．此循环过程有利于节能环保 D．此循环过程中没有发生氧化还原反应 【答案】C 【详解】A．在此构想的物质循环中太阳能最终转化为热能，故A错误； B．此循环过程中太阳能转化成为化学能，化学能再转化为热能，故B错误； C．此循环过程中太阳能最终转化为热能，所以有利于节能环保，故C正确； D．CO2、N2、H2O转化为CH3OH、NH3、CH4的过程中C、N等元素化合价有变化，属于氧化还原反应，故D错误； 选C。 16．反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述正确的是（    ） A．该反应是放热反应 B．由图可知，1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)放出bkJ热量 C．由图可知，1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)吸收bkJ热量 D．由图可知，1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)吸收(a-b)kJ热量 【答案】D 【详解】A．依据图象可知，反应物总能量小于生成物总能量，所以为吸热反应，故A错误； B．依据图象可知，1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)要吸收热量，故B错误； C．依据图象可知，1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)要吸收热量，故C错误； D．依据图象可知，1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)要吸收热量，故D正确； 故答案为D。 17．N2(g)与H2(g)在催化剂表面经历如下过程生成NH3(g)： 下列说法正确的是（    ） A．I中破坏的均是极性键 B．Ⅳ过程是N2与H2反应生成NH3的过程 C．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为放热过程 D．合成氨的反应是吸热反应 【答案】C 【详解】A．Ⅰ中破坏的是N2、H2中的非极性键，故A错误； B．Ⅳ过程是和H反应生成的过程，故B错误； C．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个过程中能量均降低，所以都是放热过程，故C正确； D．由图可知反应物的总能量高于生成物的总能量，所以合成氨的反应是放热反应，故D错误； 故答案为C。 18．下列关于反应与能量的说法正确的是 A．Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)  ΔH=−216 kJ/mol：E反应物<E生成物 B．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)  ΔH=+178.2 kJ/mol：E反应物<E生成物 C．HCl(g)=H2(g)+Cl2(g) ΔH=+92.3 kJ/mol：1 mol HCl在密闭容器中分解后放出92.3 kJ的热量 D．H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l)  ΔH=−57.3 kJ/mol：含1 mol NaOH的烧碱溶液与含0.5 mol H2SO4的浓H2SO4混合后放出57.3 kJ的热量 【答案】B 【分析】A. 反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应； B. 反应物的总能量小于生成物的总能量的反应为吸热反应 C. 该反应为吸热反应； D. 强酸强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时放出的热量为中和热。 【详解】A. 该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，即E反应物>E生成物，A项错误； B. 该反应为吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，即E反应物<E生成物，B项正确； C. 该反应为吸热反应，因此1 mol HCl在密闭容器中分解后吸收92.3 kJ的热量，C项错误； D. 浓硫酸反应时放出更多的热量，因此含1 mol NaOH的烧碱溶液与0.5 mol H2SO4的浓H2SO4混合后放出的热量大于57.3 kJ，D项错误； 答案选B。 19．化学反应中不仅有物质变化而且伴随着能量变化。 (1)以下实验中属于吸热反应的是 (填序号)。 (2)下图中，表示放热反应能量变化的是 (填字母)。 (3)从微观角度分析化学反应中能量变化的原因： 图中①和②分别为 、 (填“吸收”或“释放”)。氢气与氧气反应生成1mol水蒸气时，释放 kJ能量。 (4)当前，很多地区倡导用天然气替代煤作为家用燃料，根据下表从尽可能多的角度分析其原因是 。 燃料 燃烧释放的能量(每1千克) 天然气 55812kJ 煤 20908kJ 【答案】 ② A 吸收 放出 245 相同质量的甲烷和煤相比，甲烷燃烧放出热量更高；甲烷燃烧充分，燃料利用率高，且污染小；甲烷中不含硫等杂质，不会造成酸雨等环境问题，因此甲烷是国家大力推广的清洁能源 【分析】吸热反应是反应物总能量小于生成物的总能量，放热反应是反应物总能量大于生成物的总能量，断键需要吸收能量，形成键放出热量，据此分析； 【详解】(1)①锌与硫酸反应属于放热反应；②柠檬酸和碳酸氢钠反应属于吸热反应；③所有的燃烧都是放热反应；故②符合题意； (2)放热反应：反应物总能量高于生成物的总能量，因此表示放热反应能量变化的是A； (3)①为断键，断键吸收能量，②为形成化学键，形成化学键放出能量；断裂1molH2和molO2中的化学键吸收的总能量为(436＋249)kJ=685kJ，形成1molH2O中的化学键释放的能量为930kJ，因此生成1molH2O时放出热量为930kJ－685kJ=245kJ； (4)天然气主要成分是甲烷，由表中数据可以知道，相同质量的甲烷和煤相比，甲烷燃烧放出热量更高；而且甲烷中含氢量最高的烃，燃烧充分，燃料利用率高，且污染小；甲烷中不含硫等杂质，不会造成酸雨等环境问题，因此甲烷是国家大力推广的清洁能源。 【点睛】反应式放热反应还是吸热反应取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，如果反应物总能量大于生成物总能量则为放热反应，反之则为吸热反应。 20．(1)某实验小组同学进行如图所示实验，以检验化学反应中的能量变化。 实验发现，反应后①中的温度升高，②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是 热反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是 热反应。反应 (填①或②)的能量变化可用图(b)表示。 (2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1，生成液态水放出的热量为Q2，那么Q1 (填大于、小于或等于)Q2。 (3)已知：4HCl＋O2=2Cl2＋2H2O，该反应中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，则断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为 kJ。 【答案】 放 吸 ① 小于 31.9 【分析】(1)化学反应中，温度升高，则反应放热；温度降低则反应吸热；图2中反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，据此进行解答； (2)一定量的氢气在相同条件下都充分燃烧若都是生成气态水，则Q1=Q2，由气态水转化为液态水还要放出热量； (3)反应热△H=反应物总键能-生成物的总键能，据此计算H-O键与H-Cl键的键能差，进而计算断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量差。 【详解】(1)通过实验测出，反应前后①烧杯中的温度升高，则Al跟盐酸的反应是放热反应，②烧杯中的温度降低，则Ba(OH)2⋅8H2O跟NH4Cl的反应是吸热反应；根据图(b)数据可知，该反应中，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应为放热反应，可表示反应①的能量变化； (2)由于一定量的氢气在相同条件下都充分燃烧，且燃烧后都生成水，若都是生成气态水，则Q1=Q2，但事实是氢气燃烧分别生成液态水和气态水，由气态水转化为液态水还要放出热量，故Q1＜Q2； (3)E(H-O)、E(HCl)分别表示H-O键能、H-Cl键能，反应中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，反应热△H=反应物总键能-生成物的总键能，则4×E(H-Cl)+498kJ/mol-[2×243kJ/mol+4×E(H-O)]=-115.6kJ/mol，整理得，4E(H-Cl)-4E(H-O)=-127.6kJ/mol，即E(H-O)-E(HCl)=31.9kJ/mol，故断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量相差约为31.9kJ/mol×1mol=31.9kJ。 试卷第14页，共18页 试卷第15页，共18页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 压轴06 化学反应中能量变化的计算 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、吸热反应和放热反应 1．放热反应和吸热反应 (1)概念 ①放热反应：________热量的化学反应。 ②吸热反应：________热量的化学反应。 (2)常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 二、化学反应与能量变化的关系 1．化学反应中能量变化的实质 (1)以H2＋Cl2===2HCl反应为例探究化学反应中能量变化 1 该反应过程中共吸收________kJ能量，共放出________ kJ能量。 ②该反应________ (填“放出”或“吸收”) ________kJ热量，为________反应。 (2)化学反应中能量变化的本质原因 2．计算公式 (1)键能： 标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol （2）用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。 公式：________________ 利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 【例1】下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是 反应装置或图像 实验现象或图像信息 A 温度计的水银柱上升 B 反应物总能量大于生成物总能量 C 反应开始后，针筒活塞向右移动 D 反应开始后，甲处液面低于乙处液面 A．A B．B C．C D．D 【例2】化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂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，下列说法中正确的是    A．1mol N2(g)和1mol O2(g)完全反应放出的能量为180kJ B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C．1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量 D．NO2是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水 【例3】生产生活中的化学反应都伴随着能量的变化，请根据有关知识回答下列问题： (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 (填字母)反应释放的热量加热食物。 A．生石灰和水         B．浓硫酸和水 (3)已知：2mol 与足量充分燃烧生成液态水时放出572kJ热量。 ①该反应的能量变化可用图中的 (填字母)表示。 ②写出燃烧生成液态水的热化学反应方程式： 。 (4)表中是部分共价键的键能。 共价键 键能() 436 946 391 根据表中的数据写出工业合成氨的热化学反应方程式： 。 1．研究表明，在一定条件下，气态HCN(a)与CNH(b)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比HCN更稳定 B．HCN(g)→CNH(g)为吸热反应且反应条件一定要加热 C．1molHCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收127.2kJ的热量 D．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收59.3kJ的热量 2．下列反应一定属于放热反应的是 A．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应 B．能量变化如图所示的反应 C．不需要加热就能发生的反应 D．化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应 3．已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示，下列说法不正确的是 A．该反应可能是氧化还原反应 B．只有在加热条件下才能进行 C．该图可以表示C+CO22CO反应过程的能量变化 D．反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量 4．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=-50kJ•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． B． C． D． 5．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 6．已知石墨和金刚石与氧气反应生成二氧化碳的能量变化图如下。下列说法正确的是 A．石墨(s)比金刚石(s)的能量高 B．断开石墨中的共价键吸收的能量小于断开金刚石中的共价键吸收的能量 C．由石墨制备金刚石的过程是物理变化 D．这两个反应均为放热反应 7．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1molNO2和1molCO的化学键吸收的能量总和小于形成1molNO和1molCO2的化学键所释放的能量的总和 D．1molNO2(g)和lmolCO(g)的总能量低于1molNO(g)和1molCO2(g)的总能量 8．氢气和氧气发生反应的过程用如下模型表示“-”表示化学键)，下列说法正确的是 A．过程I是放热过程 B．过程III一定是吸热过程 C．a的总能量大于d的总能量 D．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行 9．石墨与金刚石都是碳的单质，工业上常用石墨在一定条件下转化为金刚石的反应原理生产人造钻石。已知12g石墨完全转化成金刚石时需要吸收E kJ的能量。则下列说法正确的是 ①金刚石比石墨稳定     ②石墨比金刚石稳定     ③等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的热量多      ④等质量的金刚石和石墨完全燃烧，石墨放出的热量多 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 10．中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs)，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法不正确的是 A．通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化 B．反应I中涉及到非极性键的断裂和极性键的形成 C．反应II为2H2O22H2O+O2↑ D．总反应为：2H2O2H2↑+O2↑ 11．某学生用如图所示装置进行化学反应能量变化情况的研究。当向试管中滴加试剂时，看到形管中液面：甲处下降，乙处上升。关于该反应的下列叙述：①该反应为放热反应；②生成物的总能量比反应物的总能量高；③该反应过程可以看成是“贮存”于、内部的能量部分转化为热量而释放出来。其中正确的是（    ） A．①②③ B．①③ C．①② D．②③ 12．科学家已获得了气态分子，其结构为正四面体（如图所示）。已知断裂键吸收能量，断裂键吸收能量。下列说法正确的是（    ） A．属于新型化合物 B．转化为时要吸收能量 C．分子中只存在非极性共价键 D．转化为的过程中没有化学键的断裂与生成 13．中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs)，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法错误的是 A．通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化 B．反应Ⅰ中部分H2O被还原为H2 C．反应Ⅱ为：2H2O2 2H2O+O2↑ D．该反应过程中只发生了分子的脱附过程，没有发生吸附过程 14．肼在不同条件下分解产物不同，200℃时在表面分解的机理如图1。 已知200℃时：反应 I ： = 反应II： =      下列说法不正确的是（   ） A．200℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为= B．反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示 C．断开3 mol中的化学键吸收的能量大于形成1 mol和4 mol中的化学键释放的能量 D．图l所示过程①是放热反应 15．“世界环境日”主题之一是促进物质的循环利用。有专家指出，可利用太阳能对燃烧产物如CO2、H2O、N2等进行处理，使它们重新组合，实现如图所示的转化。下列说法正确的是 A．在此构想的物质循环中太阳能最终转化为化学能 B．此循环过程中热能转化成为化学能 C．此循环过程有利于节能环保 D．此循环过程中没有发生氧化还原反应 16．反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述正确的是（    ） A．该反应是放热反应 B．由图可知，1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)放出bkJ热量 C．由图可知，1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)吸收bkJ热量 D．由图可知，1molA2(g)和1molB2(g)反应生成2molAB(g)吸收(a-b)kJ热量 17．N2(g)与H2(g)在催化剂表面经历如下过程生成NH3(g)： 下列说法正确的是（    ） A．I中破坏的均是极性键 B．Ⅳ过程是N2与H2反应生成NH3的过程 C．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为放热过程 D．合成氨的反应是吸热反应 18．下列关于反应与能量的说法正确的是 A．Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)  ΔH=−216 kJ/mol：E反应物<E生成物 B．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)  ΔH=+178.2 kJ/mol：E反应物<E生成物 C．HCl(g)=H2(g)+Cl2(g) ΔH=+92.3 kJ/mol：1 mol HCl在密闭容器中分解后放出92.3 kJ的热量 D．H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l)  ΔH=−57.3 kJ/mol：含1 mol NaOH的烧碱溶液与含0.5 mol H2SO4的浓H2SO4混合后放出57.3 kJ的热量 19．化学反应中不仅有物质变化而且伴随着能量变化。 (1)以下实验中属于吸热反应的是 (填序号)。 (2)下图中，表示放热反应能量变化的是 (填字母)。 (3)从微观角度分析化学反应中能量变化的原因： 图中①和②分别为 、 (填“吸收”或“释放”)。氢气与氧气反应生成1mol水蒸气时，释放 kJ能量。 (4)当前，很多地区倡导用天然气替代煤作为家用燃料，根据下表从尽可能多的角度分析其原因是 。 燃料 燃烧释放的能量(每1千克) 天然气 55812kJ 煤 20908kJ 20．(1)某实验小组同学进行如图所示实验，以检验化学反应中的能量变化。 实验发现，反应后①中的温度升高，②中的温度降低。由此判断铝条与盐酸的反应是 热反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是 热反应。反应 (填①或②)的能量变化可用图(b)表示。 (2)一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成气态水放出的热量为Q1，生成液态水放出的热量为Q2，那么Q1 (填大于、小于或等于)Q2。 (3)已知：4HCl＋O2=2Cl2＋2H2O，该反应中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，则断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为 kJ。 试卷第2页，共11页 试卷第1页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 $$