[解析] 反应物总能量高于生成物总能量反应放热,反应物总能量低于生成物总能量反应吸热。
[答案]
(1)降低 放热
(2)升高 吸热 反应物从环境中吸收能量
14.(6分)已知破坏各1molN≡N键、H—H键和N—H键分别需要吸收的能量为946kJ、436kJ、391kJ。
计算1molN2(g)和3molH2(g)完全转化为NH3(g)的能量变化理论值为__________。
[解析] N2(g)与H2(g)反应的化学方程式为
N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)
使1mol的N≡N键断裂吸收946kJ的能量,
使3molH—H键断裂共需吸收436kJ·mol-1×3mol=1308kJ的能量,
因此使1molN2(g)和3molH2(g)反应物的化学键断裂共需吸收的能量为
946kJ+1308kJ=2254kJ。
而2molNH3(g)中含6molN—H键,形成6molN—H键时放出能量为
391kJ·mol-1×6mol=2346kJ。
因此生成物分子形成时所释放的总能量2346kJ与反应物分子断裂时所吸收的总能量2254kJ之差为92kJ,即放出了92kJ的能量。
[答案] 放出了92kJ的能量
15.(14分)在一个小烧杯里加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上,然后向烧杯内加入约10g氯化铵晶体,并立即用玻璃棒迅速搅拌。
试回答下列问题:
(1)写出反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是____________________。
(3)如果实验中没有看到“结冰”现象,可能的原因是(答出三个或三个以上原因)_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)如果没有看到“结冰”现象,我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热?
__________________________________________________________________________(答出两种方案)。
(5)“结冰”现象说明该反应是一个__________(填“放出”或“吸收”)能量的反应。
即断开旧化学键__________(填“吸收”或“放出”)的能量__________(填“>”或“<”)形成新化学键__________(填“吸收”或“放出”)的能量。
(6)该反应在常温下就可进行,说明_____________________________________________________________________。
[解析]
(1)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应的化学方程式为:
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3·H2O+8H2O
(2)立即用玻璃棒迅速搅拌是让反应物充分混合并迅速反应,从而使体系温度下降。
(3)从反应物变质,试剂状态、用量、操作规范、迅速等方面表述。
(4)用温度计测量,用手感受都可行。
(5)“结冰”现象说明反应吸热,反应物总能量低于生成物总能量。
(6)吸热或放热反应在常温下都可能进行。
[答案]
(1)Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+8H2O+2NH3·H2O
(2)使反应物充分混合,迅速发生反应,使体系的温度降低
(3)①反应物未进行快速搅拌;②玻璃片上滴加的水太多;③氢氧化钡晶体已部分失水;④环境温度太高;⑤试剂用量太少;⑥氢氧化钡晶体未研成粉末(其他答案合理均正确)
(4)第一种方案:
在烧杯中的反应物中插入温度计,通过测量,发现反应后温度计的示数下降,说明反应是吸热反应;第二种方案:
用皮肤感受,感觉烧杯外壁很凉,说明此反应为吸热反应
(5)吸收 吸收 > 放出
(6)有的吸热反应不需要加热也可发生
16.(10分)
(1)1molH2完全燃烧时放出热量286kJ,而每千克汽油完全燃烧时约放出热量46000kJ,H2被公认为是21世纪的理想能源,试通过计算和分析比较,简述H2作为能源的3个主要优点:
①____________________________________________________,
②____________________________________________________,
③____________________________________________________。
(2)某化学反应,设反应物的总能量为E1,生成物的总能量为E2,若E1>E2,则该反应为__________热反应,该反应过程可以看成________________________________________________________________________。
中和反应都是__________热反应,其实质是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
[解析]
(1)作为理想的能源,要具备来源广、易得到、产生热量多、有利于保护环境等条件。
1gH2完全燃烧放出的热量为:
kJ=143kJ;1g汽油完全燃烧放出的热量为:
=46kJ。
通过计算可知燃烧相同质量的H2和汽油,H2放出的热量多。
(2)要熟悉常见放热反应以及理解放热反应的实质。
[答案]
(1)可以用水作为原料制备氢气,来源丰富,可以再生 单位质量的氢气燃烧比单位质量的汽油燃烧产生的热量多 氢气燃烧生成水,无污染
(2)放 储存在物质内部的能量转化为热能等释放出来 放 酸电离出的H+与碱电离出的OH-结合成弱电解质水:
H++OH-===H2O
17.(12分)美国《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据:
到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去向
直接反射
52000×109kJ/s
以热能的方式离开地球
81000×109kJ/s
水循环
40000×109kJ/s
大气流动
370×109kJ/s
光合作用
40×109kJ/s
请选用以上数据计算:
(1)地球对太阳能的利用率约为__________。
(2)通过光合作用,每年有__________kJ的太阳能转化为化学能(每年按365天计)。
(3)每年由绿色植物通过光合作用(6CO2+6H2OC6H12O6+6O2)为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A,试根据能量关系列出A的计算式。
列式中缺少的数据用符号Q表示。
A=__________kg。
所缺数据的化学含义为__________。
[解析]
(1)地球对太阳能的利用,包括水循环和大气流动、光合作用三个方面的相关能量,不包括直接反射和以热能方式离开地球这两个方面的相关能量。
利用能量占总能量的百分比就是地球对太阳能的利用率。
(2)去向为光合作用的能量就是太阳能转化为化学能的部分。
(3)由
(2)中的计算已知,在6CO2+6H2OC6H12O6+6O2中每年转化的总能量为1.26×1018kJ。
要求出与该能量相对应的CO2的质量,若再知与6molCO2相对应的能量值,问题就能解决。
[答案]
(1)23.3%
(2)1.26×1018
(3)或
Q为每生成1mol葡萄糖所需要吸收的能量