内容正文:
暑假作业四 化学能与热能
1.化学反应中能量变化的根本原因是什么?
2.加热条件下进行的反应是否一定是吸热反
应,常温下进行的反应是否一定是放热反应?
3.有能量放出(或吸收)的过程都是放热反应
(或吸热反应)吗?
4.吸热反应和放热反应都可能需要加热,放热
反应不需要持续加热,吸热反应需要持续加
热,是否正确?
【例】 下列实验现象或图像信息不能充分说明
对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
反应开始后,针筒
活塞向右移动
B
反应物总能量大于
生成物总能量
C
反应开始后,甲处液
面低于乙处液面
D
温度计的水银柱不
断上升
【解析】 锌粒与稀硫酸反应生成H2,气体增
多,压强增大,针筒活塞向右移动,A不能判
断反应是否放出热量;反应物的总能量高于
生成物的总能量,B能说明该反应是放热反
应;集气瓶中密封空气,反应开始后,甲处液
面低于乙处液面,说明瓶中空气的压强增大,
推测试管中物质发生的反应是放热反应,C
不符合题意;稀盐酸与 NaOH 溶液反应,温
度计的水银柱不断上升,说明该反应是放热
反应,D不符合题意。
【答案】 A
01
【易错警示】 吸热反应和放热反应的易错点
归纳
(1)“三个不一定”。①需加热才能发生的反
应不一定是吸热反应,如碳与氧气的反应;
②放热反应常温下不一定容易发生;③吸热
反应 也 不 一 定 需 要 加 热,如Ba(OH)2·
8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应。
(2)吸 热 反 应 和 放 热 反 应 都 是 化 学 变 化。
NaOH固体溶于水是放热过程,但不是放热
反应;升华、蒸发等过程是吸热过程,但不是
吸热反应。
一、选择题
1.下列反应过程中的能
量变化符合如图所示
的是 ( )
A.C+CO2
高温
2CO
B.Mg+H2SO4MgSO4+H2↑
C.CH4+2O2
点燃
CO2+2H2O
D.KOH+HNO3KNO3+H2O
2.H2 能在Cl2 中燃烧
生成 HCl,HCl也能
在一 定 条 件 下 分 解
为 H2 和 Cl2。如图
为H2、Cl2和 HCl三者相互转化的微观过程
示意图,下列说法正确的是 ( )
A.过程1放热 B.过程2吸热
C.过程3放热 D.过程4放热
3.下表中的数据表示破坏1mol化学键需消耗
的能量,根据表中数据计算以下反应生成
1molCO2时的热量变化 ( )
CH4(g)+2O2(g)
点燃
CO2(g)+2H2O(g)
化学键 C—H O—O OO C—O CO H—O
能量(kJ) 415 138 498 343 798 465
A.放出热量800kJ B.放出热量1520kJ
C.吸收热量110kJ D.放出热量610kJ
4.关于下图中物质能量变化的说法不正确的是
( )
A.1mol固态碘与1molH2化合生成2mol
HI气体时,需要吸收5kJ的能量
B.2molHI气体分解生成1mol碘蒸气与
1molH2时需要吸收12kJ的能量
C.1mol固态碘变为1mol碘蒸气时需要吸
收17kJ的能量
D.碘蒸气与 H2生成 HI气体的反应是吸热
反应
5.H2与O2发生反应的过程可用如图模型图表
示(“—”表示化学键)。下列说法不正确的是
( )
A.过程Ⅰ是吸热过程
B.过程Ⅲ一定是放热过程
C.该反应过程中所有旧化学键都断裂,且形
成了新化学键
D.该反应的能量转化形式只能以热能的形
式进行
11
6.H2和I2在一定条件下能发生反应 H2(g)+
I2(g) 2HI(g),1molH2 完全反应放出
akJ热量。已知:
(a、b、c均大于零)
下列说法不正确的是 ( )
A.H2和I2中的共价键都是非极性键,HI中
的共价键是极性键
B.该反应中,反应物的总能量高于生成物的
总能量
C.断开1molH—H和1molI—I所需能量
大于断开2molH—I所需能量
D.断开2molH—I所需能量约为(c+b+
a)kJ
二、非选择题
7.(1)20世纪30年代,亨利·艾林(Henry
Eyring)和迈克尔·波拉尼(MichaelPolanyi)
等在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡
态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就
能完成的,而是在反应物到生成物的过程中
经过一个高能量的过渡态。
如图是NO2和CO反应生成CO2 和 NO过
程中的能量变化示意图,说明这个反应是
(填“吸热”或“放热”)反应,NO2 和CO
的总能量 (填“大于”“小于”或“等
于”)CO2和NO的总能量。
(2)已知在高温、高压、催化剂作用下,1mol
石墨转化为金刚石,吸收1.9kJ的热量。
①该反应 (填“是”或“不是”)吸热
反应。
②石墨和金刚石相比, 能量高,
更稳定。
③推测石墨与金刚石各1mol在相同条件下
燃烧, 放出的热量多。
SF6气体已有百年历史,它是法国两位化
学家Moissan和Lebeau于大约1900年合成的
人造惰性气体。六氟化硫具有良好的电气绝缘
性能及优异的灭弧性能,国际上称为“气体绝缘
开关设备”。SF6 分子结构中只存在S—F键。
已知:1molS(固体)转化为气态硫原子吸收能量
280kJ,断裂1molF—F、S—F键需吸收的能量
分别为160kJ、330kJ。则S(s)+3F2(g)
SF6(g)(已知s为固体,g为气体)的能量变化
为多少?
21
干燥管内出现蓝色,并在最后的出气导管处收集到纯净、
干燥的N2。根据这些现象,硬质玻璃管中反应的化学方程
式为3CuO+2NH3
△
3Cu+3H2O+N2,该反应中,氨中
氮元素的化合价由-3价升高至0价,氨作还原剂,说明氨
具有还原性。(3)生 石 灰 与 水 反 应 放 出 大 量 的 热 和 生 成
OH-,促使一水合氨分解,同时反应放出大量的热使氨逸
出,烧瓶中的生石灰可以用氢氧化钠或碱石灰代替。(4)
洗气瓶中浓 硫 酸 的 作 用 是 吸 水 和 吸 收 多 余 的 氨,保 护 环
境。(5)氮气的密度接近空气的密度,不能用排气法收集
氮气,故A错误;排水法收集的氮气含有水蒸气,故B错
误;用塑料袋或球胆收集可以得到干燥、纯净的氮气,故C
正确。
【答案】 (1)检查装置的气密性 关闭分液漏斗活塞,向
烧瓶内加水,浸没进气导管口,用酒精灯在烧瓶下稍加热,
若导气管口有少量气泡冒出,停止加热后,导管内水面上
升,形成一段水柱,就可以说明装置的气密性良好
(2)红 蓝 3CuO+2NH3
△
3Cu+3H2O+N2 C
(3)生 石 灰 与 水 反 应 放 热 同 时 消 耗 了 H2O 和 生 成 了
OH-,都能促使NH3 逸出 氢氧化钠或碱石灰
(4)吸收多余NH3,保护环境
(5)C
个性飞扬·培素养
提示:(1)在反应①中 NO2 中的氮元素化合价降低作氧化
剂;在反应②中氧化剂和还原剂都是 NO2,它们的物质的
量之比为1∶1。
(2)不是,因为二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化
合价发生变化。
(3)NO2 中+4价的N被NH3 中-3价的N还原为N2 中
0价的N,剩下的氢、氧元素结合成水,因而氧化剂是NO2,
氧化产物、还原产物均为 N2;生成7molN2 时,转移电子
24mol;则生成1.4molN2 时,转移电子4.8mol。
暑假作业三
有问必答·固双基
1.提示:光导纤维的主要成分是SiO2。SiO2 不具有导电性,
且光导纤维传输的是光信号而不是电信号。制造5G芯片
的主要材料是高纯度硅。
2.提示:工业上用焦炭还原石英砂可先制得粗硅;再以粗硅
为原料,利用 HCl、H2 进行提纯,获得高纯度硅。
3.提示:错误,因为SiO2 与 HF反应是特性且没有生成盐和
水,与其他的酸不反应,SiO2 属于酸性氧化物。
4.提示:不能。非金属性是指元素的原子吸引电子的能力,
该处虽然碳置换出了二氧化硅中的硅,但这是因为生成的
CO是气体,气体挥发,使反应能够继续进行,不能说明碳
的非金属性小于硅。
厚积薄发·勤演练
1.D 沙子、石英、水晶的主要成分都是SiO2,只是沙子中杂
质含量较高,石英、水晶中SiO2 的结晶程度不同,A正确;
制取粗硅时,利用电炉提供高温环境,使SiO2 和焦炭发生
反应,生成粗硅和CO,B正确;硅具有较强的化学稳定性,
在常温下,不与氧气、氯气、硝酸等发生反应,C正确;SiO2
可与碱和氢氟酸反应,但与氢氟酸反应时没有生成盐,所
以不属于两性氧化物,D不正确。
2.A 沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐,A
错误;“燃薪举火”烧制黏土,使黏土发生一系列复杂的物
理、化学变化,制得砖、瓦等硅酸盐产品,B正确;据“浇水转
釉(主要为青色),与造砖同法”可知,烧制后浇水冷却成青
瓦,C正确;黏土是制造砖瓦、陶瓷的主要原料,D正确。
3.A A项,氧化铁为红棕色固体,瓷器的青色不可能来自氧
化铁,错误;B项,秦兵马俑是陶制品,陶制品是由黏土或含
有黏土的混合物经煅烧而制成的,正确;C项,陶瓷的主要
原料是黏土,其主要成分是硅酸盐,正确;D项,陶瓷的主要
成分是硅酸盐,硅酸盐的化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、
抗氧化的特点,正确。
4.D 步骤Ⅰ中,SiO2 与焦炭反应生成Si和CO,焦炭作还原
剂,A 错 误;步 骤Ⅱ中 Si与 HCl在300 ℃下 反 应 生 成
SiHCl3,属 于 氧 化 还 原 反 应,B错 误;整 个 流 程 中 H2 和
HCl都可循环利用,C错误;SiHCl3 和SiCl4 的沸点相差较
大,可采用蒸馏的方法提纯SiHCl3,D正确。
5.D 6.C
7.【解析】 (1)在高温条件下,用C还原SiO2 生成Si和CO。
(2)①用Zn、稀硫酸制得 的 H2 中 会 混 有 少 量 水 蒸 气,而
SiHCl3能与 H2O剧烈反应,所以要对 H2 进行干燥,根据
装置应选择液态干燥剂———浓硫酸。装置C用水浴加热
SiHCl3 使其汽化,和 H2 进入装置D反应。②因为SiHCl3
与 H2 在1000~1100℃下反应,温度很高,在此温度下
普通玻璃会软化,因此不能使用普通玻璃管。③SiHCl3 在
空气中易自燃,实验时还要注意先通一段时间 H2 以排尽
装置中的空气。
【答案】 (1)SiO2+2C
高温
Si+2CO↑
(2)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3 汽化
②有固体物质生成 在此反应温度下,普通玻璃会软化
SiHCl3+H2
1100℃
Si+3HCl
③先通一段时间 H2 以排尽装置中的空气
个性飞扬·培素养
【解析】 (1)二氧化硅为酸性氧化物,氧化钠、氧化钾、氧
化铁为碱性氧化物,氧化铝为两性氧化物,所以最多涉及3
类氧化物;(2)二氧化硅为酸性氧化物,与氢氧化钠反应生
成硅酸 钠 和 水,离 子 方 程 式:SiO2+2OH- SiO2-3 +
H2O;(3)氧化钠、氧化钾均能与水反应生成可溶性碱,氧
化铝为两性氧化物,能够与强碱NaOH反应生成可溶性四
羟基合铝酸钠,二氧化硅为酸性氧化物与氢氧化钠反应生
成可溶性硅酸钠,三氧化二铁与氢氧化钠不反应,所以过
滤的滤渣A为Fe2O3、C;(4)硅酸不稳定,受热易分解生成
二氧 化 硅 和 水,化 学 方 程 式:H2SiO3
△
H2O+SiO2;
(5)灼烧固 体 需 要 的 仪 器 有:坩 埚 钳、酒 精 灯、三 脚 架、坩
埚、泥三角。
【答案】 (1)3 (2)酸性氧化物的性质
SiO2+2OH-SiO2-3 +H2O
(3)Fe2O3、C (4)H2SiO3
△
H2O+SiO2
(5)坩埚钳、酒精灯、三脚架、坩埚、泥三角
暑假作业四
有问必答·固双基
1.提示:化学反应实质上是旧化学键断裂和新化学键形成的过
程。由于新化学键形成时释放的能量与破坏旧化学键时所需
要吸收的能量不相等,因此化学反应过程中会有能量变化。
2.提示:都不一定。化学反应是吸热还是放热,与反应条件无关,
而是取决于反应过程中破坏旧化学键吸收总能量与形成新化
学键放出总能量的相对大小。常温下进行的反应有的放热(如
中和反应),有的吸热[如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应]。
加热条件下进行的反应有的放热(如Fe+S
高温
FeS),有的吸
热(如C+CO2
高温
2CO)。
3.提示:不一定。如图,物质的状态
变化也伴随热量的变化,但 它 们
属于物理变化;而放热反应 和 吸
热反应指的是化学变化。即物质
的变化过程包含化学反应。
4.提示:不一定。有的放热反 应 需
要加热,但反应一旦发生即 可 停
止加热(如燃烧),有的放热反应需要持续加热(如合成氨)。
厚积薄发·勤演练
1.A 图中反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量,
则该反应是吸热反应。C与CO2 反应生成CO的反应是吸
热反应,A正确;活泼金属与酸的反应(Mg与 H2SO4 的反
应)、燃烧反应(CH4 与O2 的反应)及酸碱中和反应(KOH
83
与 HNO3 的反应)都是放热反应,B、C、D均错误。
2.C 过程1是分子断键形成原子,需吸收能量;过程2是原
子结合成分子,形成化学键释放能量的过程;过程3为 H2
燃烧生 成 HCl,为 放 热 反 应 过 程;过 程4为 HCl分 解 为
H2、Cl2,是吸热过程,因此与过程相符的只有C选项。
3.A 1个CH4 中含4个C—H键,1个O2 中含1个OO键,
1个CO2 中含2个CO键,1个 H2O中含2个 H—O键。
生成1molCO2 时,断裂4molC—H键和2molOO键,
吸收的 热 量 为 Q吸 =4EC—H+2EOO=4×415kJ+2×
498kJ=2656kJ。形成4molH—O键和2molCO键,
释放的 热 量 为 Q放 =4EO—H+2ECO=4×465kJ+2×
798kJ=3456kJ,因为Q放>Q吸,所以反应放热。放出的
热量为ΔQ=Q放 -Q吸=3456kJ-2656kJ=800kJ。
4.D 由图可知,1molI2(s)+1molH2(g)吸收5kJ热量生
成2molHI(g),A正确;由图可知,1molI2(g)+1molH2(g)
放出12kJ热量生成2molHI(g),2molHI气体分解生成
1mol碘蒸气与1molH2 时需要吸收12kJ的能量,B正
确;由图可知,1molI2(g)变为1molI2(s)放出17kJ的热
量,则1mol固态碘变为1mol碘蒸气时需要吸收17kJ的
能量,C正确;1molI2(g)+1molH2(g)放出12kJ热量生
成2molHI(g),该反应为放热反应,D错误。
5.D 过程Ⅰ,H2 和O2 中的化学键断裂吸收能量,属于吸热
过程,A正确;过程Ⅲ,形成水分子中化学键的过程释放能
量,属于放热过程,B正确;H2 和 O2 反应生成 H2O,所有
旧化学键都断裂,且形成了新化学键,C正确;该反应中的
能量转化形式有化学能转化为化学能、化学能转化为热能
等,D错误。
6.C
7.【解析】 (1)根据图像可知,反应物的总能量大于生成物
的总能量,反应放热;(2)1mol石墨可转化为金刚石,该反
应吸收1.9kJ的热量,属于吸热反应,金刚石的能量高,石
墨的能量低,故石墨更稳定,石墨与金刚石各1mol在相同
条件下燃烧时金刚石放出的热量多。
【答案】 (1)放热 大于
(2)①是 ②金刚石 石墨 ③金刚石
个性飞扬·培素养
提示:1molS(s)和3molF2 形成气态硫原子和氟原子共
需要吸收能量=280kJ+3×160kJ=760kJ,而生成1mol
SF6 气体时需形成6molS—F键,共放出能量:6×330kJ
=1980kJ,因此该反应共放出的能量为1980kJ-760kJ
=1220kJ。
暑假作业五
有问必答·固双基
1.(1)提示:改为石墨棒后,仍然可以形成原电池,产生电流。
锌为负极,石墨棒为正极,电极反应及原电池反应均不变。
(2)提示:将稀硫酸换作硫酸铜溶液,也可以形成原电池,
产生电流。锌为负极,发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+,
铜为正极,发生还原反应:Cu2++2e-Cu,总反应为Zn
+Cu2+Zn2++Cu。
(3)提示:酒精是非电解质,此时不能构成原电池,因此不
能产生电流。
2.提示:铁片逐渐溶解,铜片表面产生大量气泡。铁的活动
性强。
3.提示:利用锌粉与稀硫酸反应制取 H2 时,滴加少量CuSO4
溶液,Zn与CuSO4 发生置换反应生成Cu,可形成原电池,
使氢气产生的速率增大。
4.提示:正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;总化学
反应方程式为2H2+O22H2O。因为溶液中水的量增
加,溶液体积增大,KOH的物质的量浓度减小。
厚积薄发·勤演练
1.C 铜片不与硫酸反应;铅笔芯的主要成分为C也不与稀
硫酸反应,所以用铜片、铅笔芯作电极插入稀硫酸中,不能
观察到有电流产生,故 A错;组成原电池的要素之一就是
“有两活动性不同的电极”,所以用两个铜片作电极插入硝
酸银溶液中,观察不到有电流产生,故B错;锌能将硫酸铜
中的铜离子置换成单质铜,本身被氧化为锌离子,所以满
足原电池的组成要素,故选C;酒精为非电解质,不满足组
成原电池的条件“有电解质溶液”,故D错。
2.D 外电路的电子流向为X→外电路→Y,电流方向与其相
反,A错误;X极失电子,作负极,Y极上发生的是还原反
应,X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和石墨
棒,则Y为石墨棒,X为Fe,B、C错误,D正确。
3.D 因为酶在高温下发生变性,所以该电池不宜在高温下
工作,A正确;若该电池为酸性介质,正极为氧气得电子结
合氢离子生成水,反应为O2+4e-+4H+2H2O,B正
确;根据放电过程中,电池内阳离子移向正极,阴离子移向
负极,C 正 确;若 该 电 池 为 碱 性 介 质,会 生 成 CO2-3 和
H2O,D错误。
4.D 将西红柿换成橘子后重新做实验,电流表指针没有发
生偏转,说明没有形成原电池,其原因是多方面的,因此不
能说明西红柿汁是电解质溶液而橘子汁是非电解质溶液,
A项错误;通过对比实验不能得出西红柿汁:pH<7,橘子
汁:pH>7,B项错误;用橘子也可以探究原电池工作原理,C项
错误;通过以上分析和实验现象说明构成原电池条件之一是
两极要和电解质溶液接触并形成闭合回路,D项正确。
5.C Li是 活 泼 金 属,失 去 电 子 生 成 Li+,电 极 反 应 式 为
Li-e-Li+,则a极为电 池 的 负 极,b极 为 正 极,A正
确;外电路中电子由负极经导线流向正极,即由a极流向b
极,B正确;Li与水反应生成LiOH和 H2,故不能用水代替
有机溶剂,C错误;Li+通过电解质迁移入 MnO2 晶格中生
成LiMnO2,故b极的电极反应式为 MnO2+Li++e-
LiMnO2,D正确。
6.D
7.【解析】 (1)铝遇浓硝酸钝化,铜能与浓硝酸反应,故此时
作负极的是铜片;铝能与烧碱溶液反应,铜不能,此时作负
极的是铝片;铝在烧碱溶液中失去电子后结合 OH- 生成
[Al(OH)4]-。(2)B为PbO2,得到电子后结合溶液中的
SO2-4 生成难溶的PbSO4:PbO2+SO2-4 +4H++2e-
PbSO4+2H2O;同样 A极也生成PbSO4,故质量会增加;
由总反应可知消耗2molH2SO4 时,转移2mol电子,故消
耗0.1molH2SO4 时转移电子的数目为0.1NA。(3)碱性
条件下电极反应式中不能出现 H+,只能出现OH-;因为
电池反应最终生成了水,对KOH溶液有稀释作用,故溶液
的碱性将减弱。
【答案】 (1)B Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-
(2)PbO2+SO2-4 +4H++2e-PbSO4+2H2O 增加
0.1NA
(3)H2+2OH--2e-2H2O 减弱
个性飞扬·培素养
(1)提示:根据电池总反应可知Zn失电子被氧化而溶解,
Ag2O得电子被还原发生还原反应。因此Zn为负极材料,
Ag2O为正极材料。
(2)提示:Zn+2OH--2e-ZnO+H2O,氧化反应。利
用总的电池反应减去一极的电极反应式,就可以得到另一
极的电极反应式。
(3)提示:电池工作时,电子由负极经外电路到正极,即电
子从Zn极经外电路到 Ag2O极。溶液中的阳离子流向电
池的正极(Ag2O极),阴离子流向负极(Zn极)。
(4)提示:不变。电池中 KOH只起到增强导电性的作用,
不参与反应,故电池使用过程中KOH的物质的量不变。
(5)提示:32.5g。根据电极反应式1molZn失2mol电
子,因此当通过电路1mol电子时,负极消耗Zn的物质的
量为0.5mol,其质量为32.5g。
暑假作业六
有问必答·固双基
1.提示:由于Δc表示的是物质的物质的量浓度的变化,而固
态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是常量,所以这
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