专题08 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（鲁科版2019必修第二册）

专题08 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 1、 各种物质都储存有化学能，不同的物质储存的化学能不同。 看图分析： 反应过程 反应物 生成物 △E 能 量 反应过程 生成物 反应物 △E 能 量 （结论）化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度：化学反应是吸收能量还是放出能量决定于 反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小 反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量，表现为放热反应； 反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收能量，表现为吸热反应。 根据能量守恒定律，放热反应中：反应物的总能量（E反）、生成物总能量（E生）、放出的能量（△E）之间的关系：△E＝E反－E生。吸热反应中：△E＝E生－E反。 2、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．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】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； 【例2】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。 【例3】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； 1．和反应生成过程中的能量变化如下图所示。下列说法正确的是 A．气态氢原子结合生成时，吸收能量 B．断开中化学键需要吸收能量 C．中的键比的键牢固 D．   【答案】B 【详解】A．化学键的生成放出能量，气态氢原子结合生成时，放出能量，故A错误； B．化学键的断裂吸收能量，断开中化学键需要吸收能量，故B正确； C．中键能为242.7kJ/mol，的键能为，中的键不如的键牢固，故C错误； D．焓变等于反应物键能总和减去生成物的键能总和，  ，故D错误； 2．在25℃和101kPa条件下，发生反应P4(s)+3O2(g)=P4O6(s) H，已知部分化学键的键能数据分别为：P-P  198kJ/mol，P-O  360kJ/mol，O=O  498kJ/mol。白磷(P4)和六氧化四磷(P4O6)的分子结构如图所示，下列叙述正确的是 A．相同条件下，P-O键比P-P键更容易断裂 B．断开白磷中1molP-P键放出198kJ能量 C．1molP4O6(s)的能量比1molP4(s)和3molO2(g)的总能量低 D．上述反应生成1molP4O6(s)时吸收1638kJ能量 【答案】C 【详解】A．键能越大，越不容易断裂，P-O的键能比P-P键大，故P-P键更容易断裂，A错误； B．断裂化学键吸收能量，B错误； C．反应的=（6×198+3×498-12×360）kJ/mol =-1638kJ/mol，该反应为放热反应，则1molP4O6(s)的能量比1molP4(s)和3molO2(g)的总能量低，C正确； D．由C选项分析可知，生成1molP4O6(s)时释放1638kJ能量，D错误； 3．甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中正确的是 A．的能量大于和的能量总和 B．生成水煤气的反应与该反应的能量变化相同 C．若破坏中的化学键需吸收热量，则破坏键需吸收热量 D．在中完全燃烧生成向外界释放的能量 【答案】C 【详解】A．从图中可知，和的总能量高于和的能量总和，但不能得出的能量大于和能量总和，A错误； B．甲烷与氧气反应是放热反应，生成水煤气的反应是吸热反应，二者能量变化不同，B错误； C．已知和断裂化学键吸收2646kJ能量，若破坏中的化学键需吸收热量493kJ，那么破坏吸收2×493 = 986kJ能量。中含4molC - H键，设破坏1molC - H键需吸收热量xkJ，则4x + 986 = 2646，解得x = 415，即破坏1molC - H键需吸收热量415kJ，C正确； D．图中生成的是，而该选项说的是生成，转化为会继续放热，所以在中完全燃烧生成向外界释放的能量大于3446kJ-2464kJ=800kJ，D错误； 4．氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。 下列说法不正确的是 A．燃烧时化学能全部转化为热能 B．断开2molH-O吸收930kJ的能量 C．相同条件下，1mol氢原子的能量为E1，1mol氢分子的能量为E2，则2E1>E2 D．该反应生成1mol水蒸气时释放能量245kJ 【答案】A 【详解】A．燃烧是部分化学能变为热能，还有光能等，故A错误； B．从图分析，断开2mol氢氧键吸收930kJ的能量，故B正确； C．氢气分子变成氢原子要吸收能量，所以2E1>E2，故C正确； D．该反应生成1mol水蒸气时的能量变化为930-436-249=245kJ，即该反应生成1mol水蒸气时释放能量245kJ，故D正确； 5．已知在一定条件下，断裂1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，断裂1molN2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molNH3中的化学键释放的能量为Q3kJ。则由H2和N2产生4molNH3释放的能量(kJ)为 A．4Q3 B．4Q3-6Q1-2Q2 C．6Q1+2Q2-4Q3 D．4(Q3-Q1-Q2) 【答案】B 【详解】根据化学方程式：，由H2和N2产生4molNH3需要消耗2molN2，6molH2，断键化学键吸收能量为(2Q2+6Q1)kJ，形成化学键放出能量为4Q3kJ，则由H2和N2产生4molNH3释放的能量为(4Q3-6Q1-2Q2)kJ，故选B。 6．下列图示与对应的叙述不相符的是 A．(a)图可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化 B．通过(b)图可知石墨比金刚石稳定 C．由(c)图可知，1mol O2(g)和2molSO2(g)反应放出的热量为(a-b)kJ D．由(d)图可知，A与C的能量差为： E4-E1-E3＋E2 【答案】C 【详解】A．(a)图中生成物总能量高于反应物总能量，则反应为吸热反应，盐酸与碳酸氢钠反应为吸热反应，图示与对应的叙述相符，A正确； B．(b)图中金刚石的能量大于石墨的能量，能量越低物质越稳定，则通过(b)图可知石墨比金刚石稳定，图示与对应的叙述相符，B正确； C．由(c)图可知： ，则，，该反应为放热反应，但该反应为可逆反应，1mol O2(g)和2molSO2(g)反应不能完全转化生成2mol(g)，则1mol O2(g)和2molSO2(g)反应放出的热量小于(a-b)kJ ，C错误； D．设A与C的能量差为，则由(d)图可知：，所以A与C的能量差为：，D正确； 7．下图为合成氨反应的催化历程示意图。 下列说法中，不正确的是 A．氮分子内两个氮原子间以结合 B．过程②吸收能量，过程③放出能量 C．反应过程中有非极性键断裂、有极性键形成 D．标准状况下，生成时转移电子数约为 【答案】D 【详解】A．氮原子结构中最外层电子数为5，在氮分子内两个氮原子间形成3个共价键达8电子稳定结构，即两个氮原子间以结合，A项正确； B．过程②发生键、键断裂，需要吸收能量，过程③发生键形成，放出能量，B项正确； C．反应过程中有键、键非极性键断裂、有极性键形成，C项正确； D．标准状况下，生成的物质的量为，N由0价降低为-3价，故转移电子数约为，D项错误； 8．微观反应历程是指化学反应在分子或原子水平上的详细步骤和机制。某化学反应微观历程示意图如下，已知该反应属于放热反应。下列说法不正确的是 A．反应中断裂和形成的化学键均为共价键 B．③→④是放热过程 C．1mol与1mol的总能量大于1mol的能量 D．在该反应中，反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量 【答案】C 【详解】A．反应物和生成物都是分子，因此涉及的化学键是共价键，A正确； B．③→④过程，形成了化学键，为放热过程，B正确；    C．该反应是放热反应，由图示可知，3mol与1mol的总能量大于2mol的能量，但是无法判断1mol与1mol的总能量与1mol的能量的大小，C错误； D．该反应是放热反应，则反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量，D正确； 9．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 【详解】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。 10．和在一定条件下能发生反应：，生成反应放出热量(a、b、c均大于0)，下列说法正确的是 A．反应物的总能量低于生成物的总能量 B．断开键和键所需能量大于断开键所需能量 C．向密闭容器中加入和，生成放出的热量等于 D．断开键所需能量为 【答案】D 【详解】A．根据题意，氢气与碘蒸气反应生成碘化氢的反应为放热反应，所以反应物的总能量比生成物的总能量高，故A错误； B．因为该反应的正反应为放热反应，所以断开键和键所需要的能量小于断开键所需要的能量，故B错误； C．吸收热量，则和反应生成放出的热量小于，故C错误； D．设断开键所需能量为，则，解得，故D正确； 故选D。 11．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，主要过程如图所示。下列说法错误的是 A．过程I有键断裂并吸收能量 B．过程II有键形成并放出能量 C．整个过程中既有极性键的断裂，又有非极性键的形成 D．的总能量大于和的总能量 【答案】D 【详解】A．由题图可知，过程I有键断裂，化学键断裂需要吸收能量，故A正确； B．过程II中实际上是2个H结合为以及2个羟基结合成，所以形成了键和键，形成新键会放出能量，故B正确； C．由题图可知，过程I存在中键的断裂，过程II存在中键的形成，键的形成，C正确； D．氢气在氧气中燃烧生成水的过程为放热过程，2mol水吸收光能生成2mol氢气和1mol氧气，所以的总能量小于和的总能量，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 H2O2中的H—O键 O2中的O=O键 H2中的H—H键 H2O2中的O—O键 H2O中的O—H键 键能kJ/mol 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2mol水，则下列说法不正确的是 A．过程I吸收了926kJ能量 B．过程Ⅱ放出了574kJ能量 C．过程Ⅲ属于放热反应 D．总反应为 【答案】C 【详解】A．断裂化学键吸收能量，结合表中数据可知，过程Ⅰ吸收了463kJ×2＝926kJ能量，故A正确； B．形成化学键释放能量，则过程Ⅱ放出了436kJ＋138kJ＝574kJ能量，故B正确； C．由过程Ⅲ可知，H2O2中的2个O−H键断裂，1个H−H键形成，断键吸收的能量大于成键释放的能量，不属于放热反应，故C错误； D．根据反应过程图，总反应为2H2O2H2↑+O2↑，故D正确； 故选C。 13．研究表明，在一定条件下，气态HCN(a)与HNC(b)互变反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．HNC比HCN更稳定 B．HCN的电子式为 C．只有在加热条件下，HCN才能转化为HNC D．1molHCN(g)转化为1molHNC(g)需要吸收59.3kJ的热量 【答案】D 【详解】A．能量越低越稳定，HCN的能量低于HNC，所以HCN比HNC更稳定，故A错误； B．HCN是共价化合物，电子式为，故B错误； C．反应吸放热与反应条件无关，HCN转化为HNC是吸热反应，不一定在加热条件下才能进行，故C错误； D．根据图示，1molHCN(g)转化为1molHNC(g)需要吸收的热量为186.5-127.2=59.3kJ，故D正确； 选D。 14．已知断开1mol中H—H键需要吸收436kJ能量。根据能量变化示意图，下列说法或热化学方程式不正确的是 A．断开1mol中的H—Cl键要吸收432kJ能量 B．生成1mol中的Cl—Cl键放出243kJ能量 C． D．该反应正反应活化能小于逆反应活化能 【答案】C 【详解】A．形成2molHCl(g)放出热量864kJ，所以断开1molHCl(g)中H-Cl键吸收能量=864kJ÷2=432kJ能量，A正确； B．由图，生成1molCl2中Cl-Cl键吸收能量=(679kJ-436kJ)=243kJ，B正确； C．．由图可知△H=-(864-679)kJ/mol=-185kJ/mol，C错误；   D．该反应为放热反应，则正反应活化能小于逆反应活化能，D正确； 故选C。 15．如图为1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量变化图(已知：物质具有的键能越大越稳定)。下列说法正确的是 A．该反应每生成1 mol HCl，放出183 kJ的热量 B．由图知H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子会放出431 kJ的能量 C．氯气分子中的化学键比氢气分子中的化学键更稳定 D．该反应生成液态HCl比生成气态HCl释放的能量少 【答案】B 【详解】A．根据图示可知：断裂1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时放出的热量Q=436 kJ+243 kJ-2×431 kJ=183 kJ，所以该反应每生成1 mol HCl，放出91.5 kJ的热量，A错误； B．由图可知:1 molH原子和1 molCl原子反应形成1 mol分子会放出431 kJ的能量，B正确； C．物质具有的键能越大，断裂该化学键稀吸收能量就越多，化学键就越难断裂，含有该化学键的物质就越稳定，因此根据图示可知氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键的键能更大，因此H2比Cl2更稳定，C错误； D．气态物质变为液态会放出能量，因此该反应生成液态HCl比生成气态HCl释放的能量更多，D错误； 故合理选项是B。 16．Ⅰ、回答下列问题： (1)某实验小组进行如图甲所示实验，请判断b中温度 (填“升高”或“降低”)。反应过程 (填“a”或“b”)的能量变化可用图乙表示。 (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，图为N2(g)和(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化： ①该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)； ②该反应中，每生成1molNO(g)，放出(或吸收)热量 kJ。 (3)潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示： ①电极a是 。(填“正极”或“负极”) ②电解质溶液中OH-离子向 移动(填“电极a”或“电极b”)。 ③电极b的电极反应式为 。 Ⅱ、以下是氮循环的一部分： (4)反应③的氧化剂和还原剂物质的量之比为 。 (5)化合物A的稀溶液和金属铜反应的化学方程式是 。 (6)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO+2CO=2CO2+N2，当生成1molN2时，被还原的NO的质量为 。 【答案】(1) 降低 a (2) 吸热 90 (3) 负极 电极a O2+4e-+2H2O=4OH- (4)1：2 (5)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (6)60g 【详解】（1）Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl反应吸收热量，则反应后b中的温度降低；Al与盐酸反应放出热量，又从图中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，则可表示反应a的能量变化； （2）①反应物断裂化学键吸收的能量为946kJ+498kJ=1444kJ，生成物形成化学键放出的能量为2kJ=1264kJ，吸收的能量大于释放的能量，反应为吸热反应； ②1mol N2(g)和1molO2(g)反应生成2mol NO(g)时，吸收的能量为1444kJ-1264kJ=180kJ，每生成1molNO(g)，吸收热量90kJ； （3）①根据装置图可知：在电极a上NH3→N2和H2O，N元素的化合价由反应前NH3中的-3价升高为反应后N2的0价，a电极发生氧化反应，因此根据原电池工作原理可知：电极a为负极，则电极b为正极； ②电解质溶液中OH-为阴离子，向负极移动，即向a电极移动； ③b为正极，O2得电子生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-； （4）反应③的化学方程式是：3NO2+H2O=2HNO3+NO，该反应中有2个+4价的N化合价升高，作还原剂，有1个+4价的N化合价降低，作氧化剂，故氧化剂和还原剂的物质的量之比是1：2； （5）A是硝酸，稀硝酸与铜反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O； （6）根据方程式2NO+2CO=2CO2+N2可知，若有2molNO被还原，生成1molN2，被还原的NO的质量为=60g。 17．研究化学反应时，既要关注物质变化，又要关注能量变化。请回答以下问题： (1)①下列化学反应中能量变化与如图一致的是 (填字母)。 A．碘的升华                B．生石灰与水反应 C．镁与稀硫酸的反应        D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应 ②若在该反应体系中加入催化剂，则对反应热 (填“有”或“没有”)影响。 ③若该反应代表石墨转化为金刚石，则 更稳定(填“石墨”或“金刚石”)。 (2)下列说法正确的是 。 ①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②放热反应在常温下一定很容易发生 ③化学反应是放热还是吸热由反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定 ④放热反应中反应物断键吸收的总能量小于生成物成键所释放的总能量 ⑤液态水汽化和氯酸钾分解制氧气都属于吸热反应 (3)NH3和O2可以形成碱性燃料电池，结构如图所示。B为电池的 极，电极A反应式为 ，若反应生成28gN2，则该燃料电池理论上消耗的O2的体积(在标准状况下)为 L。 【答案】(1) D 没有 石墨 (2)③④ (3) 正 33.6 【详解】（1）①根据图中信息可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，因此为吸热反应， A．碘的升华是吸热过程，是物理变化，A不符合题意； B．生石灰与水反应放出大量的热，则属于放热反应，B不符合题意； C．镁与稀硫酸反应，是酸碱中和反应，是常见放热反应，C不符合题意； D．氢氧化钙与氯化铵晶体混合应是吸热反应，在反应中吸收热量，D符合题意； 故答案为：D； ②催化剂对反应热没有影响，只改变反应的活化能，改变反应速率； ③该反应为吸热反应，因此石墨转化为金刚石吸收热量，说明等质量的石墨的能量比金刚石低，能量越低越稳定，所以石墨比金刚石稳定。 （2）①需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应需要加热才能进行但为放热反应，①错误； ②放热反应常温下不一定能发生，如铝热反应需要加热才能发生，②错误； ③化学反应的ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量，③正确； ④放热反应ΔH<0，ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和，故放热反应反应物断键吸收的总能量小于生成物成键所释放的总能量，④正确； ⑤液态水汽化是物理变化，不属于吸热反应，⑤错误； 故答案选③④。 （3）根据装置图可知，A电极上NH3失去电子被氧化变为N2，则A电极为负极，B电极上O2得到电子被还原为OH-，则B电极为正极，则负极A的电极反应式为：； 28gN2的物质的量n(N2)=，根据电极反应式：可知，每反应产生1mol N2，反应过程中转移6mol电子，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，可知反应过程中B电极上消耗O2的物质的量n(O2)=，故该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积V(O2)=1.5mol×22.4L/mol=33.6L。 18．某实验小组设计了下图所示的5组实验，探究化学能与热能的转化。    (1)实验①在实验前U型管中页面左右相平，在甲试管中加入适量氧化钙和水后，可观察到U型管中的现象是 。 (2)实验②中反应的能量变化可用下图中的 (填序号A或B)表示。 (3)实验③④⑤中属于吸热反应的是 (填序号)。 (4)在25℃、101 kPa的条件下，H2+Cl2=2HCl 的化学反应可用下图表示： 该反应反应物断键吸收的总能量为 kJ，生成物成键放出的总能量为 kJ。判断由该反应生成2mol HCl时，应 (填“吸收”或“放出”) 。kJ能量。 【答案】(1)液面左低右高 (2)B (3)④ (4) 679 862 放出 183 【详解】（1）氧化钙和水反应放热，气体受热膨胀，将U型管内墨水挤压，液面左低右高； （2）实验②中和反应吸热，反应物能量低，生成物能量高，为吸热反应，答案选B； （3）反应③中稀硫酸与锌的反应是放热反应；反应④中柠檬酸与碳酸氢钠的反应是吸热反应；反应⑤中燃烧反应是放热反应； （4）1mol氢气发生反应，断键需吸收能量436kJ，1mol氯气发生反应，断键需吸收能量243kJ，共吸收能量679kJ，生成2molHCl，成键放出能量862kJ，即生成2mol HCl时，应放出183kJ能量。 19．在化学反应中，不仅有物质的变化，还伴随着能量的变化，除转化为热能外，还可转化为电能等。 Ⅰ.回答下列问题。 (1)图中，表示放热反应能量变化的是 填字母。 (2)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”，从微观角度判断该反应为放热反应的证据是 。 Ⅱ.化学电源在日常生活中有着广泛的应用。 研究人员发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，电池的总反应方程式为5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10 +2AgCl。 (3)从该电池负极的电极反应式为 。 (4)从电池中，Na+不断移动到“水”电池的 极(填“正”或“负”)。 (5)从外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是 mol。 【答案】(1)a (2) 吸收 释放 反应物断裂化学键吸收的总能量小于生成物形成化学键释放的总能量 (3)Ag - e- + Cl- = AgCl (4)正 (5)2 【详解】（1）a中生成物能量低于反应物能量，为放热反应； （2）①氢气分子、氧气分子的共价键断裂需要吸收能量； ②两个氢原子和一个氧原子形成水分子时，形成共价键需要释放能量； ③反应物断裂化学键吸收的总能量共685kJ，小于生成物形成化学键释放的总能量930kJ，故反应为放热反应； （3）电池的总反应方程式为5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10 +2AgCl，Ag作为负极，发生氧化反应，负极的电极反应式为Ag - e- + Cl- = AgCl； （4）电池的总反应方程式为5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10 +2AgCl，MnO2作为正极，发生还原反应，正极的电极反应式为5MnO2+2 e- +2Na+=Na2Mn5O10 ，可以判断出Na+不断移向电池的正极； （5）根据以上分析，从正极的电极反应式可看出，外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是2mol。 20．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，根据要求回答问题： 制备氢气常采用以下方法：①电解水法：2H2O2H2↑+O2↑ ②水煤气法：C+H2O(g)CO+H2，CO+H2OCO2+H2↑ ③太阳能光催化分解水法：2H2O2H2↑+O2↑ (1)三种方法中最节能的是 (填标号)。 (2)已知拆开1molH-H、1molO=O和1molH-О分别需要的能量依次为436kJ、498kJ和463kJ，则理论上每2molH2O(g)完全分解，需 (填“放出”或“吸收”)能量 kJ，下列能正确表示该过程的能量变化示意图的是 (填标号)。 A． B． C． D． 【答案】(1)③ (2) 吸收 482 C 【详解】（1）由方程式可知，①电解水法制备氢气需消耗大量电能，②水煤气法制备氢气需要在高温条件下进行，需要消耗大量的热能，③太阳能光催化分解水法直接利用太阳能，所以三种方法中最节能的是③，故答案为：③； （2）由题意可知，水完全分解生成氢气和氧气，反应中破坏反应物的共价键需要吸收的能量为4×463kJ=1852kJ，形成生成物的共价键放出的能量为2×436kJ+498kJ=1370kJ，则2mol水完全分解，需要吸收的热量为1744kJ—1370kJ=482kJ，化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，吸热反应的本质是断裂反应物中的化学键吸收的总能量大于形成产物的化学键放出的总能量，能正确表示该过程的能量变化示意图的是C，故答案为：吸收；482kJ；C。 试卷第14页，共19页 试卷第15页，共19页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 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 1、 各种物质都储存有化学能，不同的物质储存的化学能不同。 看图分析： 反应过程 反应物 生成物 △E 能 量 反应过程 生成物 反应物 △E 能 量 （结论）化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度：化学反应是吸收能量还是放出能量决定于 反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小 反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量，表现为放热反应； 反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收能量，表现为吸热反应。 根据能量守恒定律，放热反应中：反应物的总能量（E反）、生成物总能量（E生）、放出的能量（△E）之间的关系：△E＝E反－E生。吸热反应中：△E＝E生－E反。 2、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．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】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 【例2】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 【例3】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 1．和反应生成过程中的能量变化如下图所示。下列说法正确的是 A．气态氢原子结合生成时，吸收能量 B．断开中化学键需要吸收能量 C．中的键比的键牢固 D．   2．在25℃和101kPa条件下，发生反应P4(s)+3O2(g)=P4O6(s) H，已知部分化学键的键能数据分别为：P-P  198kJ/mol，P-O  360kJ/mol，O=O  498kJ/mol。白磷(P4)和六氧化四磷(P4O6)的分子结构如图所示，下列叙述正确的是 A．相同条件下，P-O键比P-P键更容易断裂 B．断开白磷中1molP-P键放出198kJ能量 C．1molP4O6(s)的能量比1molP4(s)和3molO2(g)的总能量低 D．上述反应生成1molP4O6(s)时吸收1638kJ能量 3．甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中正确的是 A．的能量大于和的能量总和 B．生成水煤气的反应与该反应的能量变化相同 C．若破坏中的化学键需吸收热量，则破坏键需吸收热量 D．在中完全燃烧生成向外界释放的能量 4．氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。 下列说法不正确的是 A．燃烧时化学能全部转化为热能 B．断开2molH-O吸收930kJ的能量 C．相同条件下，1mol氢原子的能量为E1，1mol氢分子的能量为E2，则2E1>E2 D．该反应生成1mol水蒸气时释放能量245kJ 5．已知在一定条件下，断裂1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，断裂1molN2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molNH3中的化学键释放的能量为Q3kJ。则由H2和N2产生4molNH3释放的能量(kJ)为 A．4Q3 B．4Q3-6Q1-2Q2 C．6Q1+2Q2-4Q3 D．4(Q3-Q1-Q2) 6．下列图示与对应的叙述不相符的是 A．(a)图可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化 B．通过(b)图可知石墨比金刚石稳定 C．由(c)图可知，1mol O2(g)和2molSO2(g)反应放出的热量为(a-b)kJ D．由(d)图可知，A与C的能量差为： E4-E1-E3＋E2 7．下图为合成氨反应的催化历程示意图。 下列说法中，不正确的是 A．氮分子内两个氮原子间以结合 B．过程②吸收能量，过程③放出能量 C．反应过程中有非极性键断裂、有极性键形成 D．标准状况下，生成时转移电子数约为 8．微观反应历程是指化学反应在分子或原子水平上的详细步骤和机制。某化学反应微观历程示意图如下，已知该反应属于放热反应。下列说法不正确的是 A．反应中断裂和形成的化学键均为共价键 B．③→④是放热过程 C．1mol与1mol的总能量大于1mol的能量 D．在该反应中，反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量 9．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 10．和在一定条件下能发生反应：，生成反应放出热量(a、b、c均大于0)，下列说法正确的是 A．反应物的总能量低于生成物的总能量 B．断开键和键所需能量大于断开键所需能量 C．向密闭容器中加入和，生成放出的热量等于 D．断开键所需能量为 11．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，主要过程如图所示。下列说法错误的是 A．过程I有键断裂并吸收能量 B．过程II有键形成并放出能量 C．整个过程中既有极性键的断裂，又有非极性键的形成 D．的总能量大于和的总能量 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 H2O2中的H—O键 O2中的O=O键 H2中的H—H键 H2O2中的O—O键 H2O中的O—H键 键能kJ/mol 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2mol水，则下列说法不正确的是 A．过程I吸收了926kJ能量 B．过程Ⅱ放出了574kJ能量 C．过程Ⅲ属于放热反应 D．总反应为 13．研究表明，在一定条件下，气态HCN(a)与HNC(b)互变反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．HNC比HCN更稳定 B．HCN的电子式为 C．只有在加热条件下，HCN才能转化为HNC D．1molHCN(g)转化为1molHNC(g)需要吸收59.3kJ的热量 14．已知断开1mol中H—H键需要吸收436kJ能量。根据能量变化示意图，下列说法或热化学方程式不正确的是 A．断开1mol中的H—Cl键要吸收432kJ能量 B．生成1mol中的Cl—Cl键放出243kJ能量 C． D．该反应正反应活化能小于逆反应活化能 15．如图为1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量变化图(已知：物质具有的键能越大越稳定)。下列说法正确的是 A．该反应每生成1 mol HCl，放出183 kJ的热量 B．由图知H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子会放出431 kJ的能量 C．氯气分子中的化学键比氢气分子中的化学键更稳定 D．该反应生成液态HCl比生成气态HCl释放的能量少 16．Ⅰ、回答下列问题： (1)某实验小组进行如图甲所示实验，请判断b中温度 (填“升高”或“降低”)。反应过程 (填“a”或“b”)的能量变化可用图乙表示。 (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，图为N2(g)和(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化： ①该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)； ②该反应中，每生成1molNO(g)，放出(或吸收)热量 kJ。 (3)潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示： ①电极a是 。(填“正极”或“负极”) ②电解质溶液中OH-离子向 移动(填“电极a”或“电极b”)。 ③电极b的电极反应式为 。 Ⅱ、以下是氮循环的一部分： (4)反应③的氧化剂和还原剂物质的量之比为 。 (5)化合物A的稀溶液和金属铜反应的化学方程式是 。 (6)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应：2NO+2CO=2CO2+N2，当生成1molN2时，被还原的NO的质量为 。 17．研究化学反应时，既要关注物质变化，又要关注能量变化。请回答以下问题： (1)①下列化学反应中能量变化与如图一致的是 (填字母)。 A．碘的升华                B．生石灰与水反应 C．镁与稀硫酸的反应        D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应 ②若在该反应体系中加入催化剂，则对反应热 (填“有”或“没有”)影响。 ③若该反应代表石墨转化为金刚石，则 更稳定(填“石墨”或“金刚石”)。 (2)下列说法正确的是 。 ①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②放热反应在常温下一定很容易发生 ③化学反应是放热还是吸热由反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定 ④放热反应中反应物断键吸收的总能量小于生成物成键所释放的总能量 ⑤液态水汽化和氯酸钾分解制氧气都属于吸热反应 (3)NH3和O2可以形成碱性燃料电池，结构如图所示。B为电池的 极，电极A反应式为 ，若反应生成28gN2，则该燃料电池理论上消耗的O2的体积(在标准状况下)为 L。 18．某实验小组设计了下图所示的5组实验，探究化学能与热能的转化。    (1)实验①在实验前U型管中页面左右相平，在甲试管中加入适量氧化钙和水后，可观察到U型管中的现象是 。 (2)实验②中反应的能量变化可用下图中的 (填序号A或B)表示。 (3)实验③④⑤中属于吸热反应的是 (填序号)。 (4)在25℃、101 kPa的条件下，H2+Cl2=2HCl 的化学反应可用下图表示： 该反应反应物断键吸收的总能量为 kJ，生成物成键放出的总能量为 kJ。判断由该反应生成2mol HCl时，应 (填“吸收”或“放出”) 。kJ能量。 19．在化学反应中，不仅有物质的变化，还伴随着能量的变化，除转化为热能外，还可转化为电能等。 Ⅰ.回答下列问题。 (1)图中，表示放热反应能量变化的是 填字母。 (2)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”，从微观角度判断该反应为放热反应的证据是 。 Ⅱ.化学电源在日常生活中有着广泛的应用。 研究人员发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，电池的总反应方程式为5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10 +2AgCl。 (3)从该电池负极的电极反应式为 。 (4)从电池中，Na+不断移动到“水”电池的 极(填“正”或“负”)。 (5)从外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是 mol。 20．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，根据要求回答问题： 制备氢气常采用以下方法：①电解水法：2H2O2H2↑+O2↑ ②水煤气法：C+H2O(g)CO+H2，CO+H2OCO2+H2↑ ③太阳能光催化分解水法：2H2O2H2↑+O2↑ (1)三种方法中最节能的是 (填标号)。 (2)已知拆开1molH-H、1molO=O和1molH-О分别需要的能量依次为436kJ、498kJ和463kJ，则理论上每2molH2O(g)完全分解，需 (填“放出”或“吸收”)能量 kJ，下列能正确表示该过程的能量变化示意图的是 (填标号)。 A． B． C． D． 试卷第12页，共12页 试卷第11页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$