21 化学能与热能.docx

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21化学能与热能

一、选择题（每小题4分，共48分，每小题只有一个正确选项）

1．下列变化中属于吸热反应的是（　　）

①液态水汽化　②将胆矾加热变为白色粉末

③苛性钠固体溶于水　④氯酸钾分解制氧气

⑤生石灰与水反应生成熟石灰　⑥干冰升华

A．①④　　　　　　　B．②④

C．③⑤D．④⑥

2．将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。

下列说法中不正确的是（　　）

A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应

B．该反应中，热能转化为产物内部的能量

C．反应物的总能量低于生成物的总能量

D．NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应

3．下列说法中正确的是（　　）

A．物质发生化学反应时都伴随着能量变化，伴随能量变化的物质变化一定是化学变化

B．需要加热的化学反应一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应一定是放热反应

C．吸热反应就是反应物的总能量比生成物的总能量高；也可以理解为化学键断裂时吸收的能量比化学键形成时放出的能量多

D．因为3O2===2O3是吸热反应，所以臭氧比氧气的化学性质更活泼

4．如图为反应2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）的能量变化示意图。

下列说法正确的是（　　）

A．拆开2molH2（g）和1molO2（g）中的化学键成为H、O原子，共放出1368kJ能量

B．由H、O原子形成2molH2O（g），共吸收1852kJ能量

C．2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2molH2O（l），共吸收484kJ能量

D．2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2molH2O（g），共放出484kJ能量

5．如图所示，ΔH1＝－393.5kJ/mol，ΔH2＝－395.4kJ/mol，下列说法正确的是（　　）

A．由石墨转化生成金刚石放热1.9kJ

B．石墨和金刚石的转化是物理变化

C．石墨的稳定性强于金刚石

D．1mol石墨的总键能比1mol金刚石的总键能小1.9kJ

6．下列说法正确的是（　　）

A．任何化学反应都伴随着能量的变化

B．H2O（g）―→H2O（l）的过程放出大量的热，所以该过程是化学变化

C．化学反应中能量的变化都表现为热量的变化

D．如图所示的是吸收能量的过程

7．已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出121kJ的能量，且氧气中1molO===O键完全断裂时需要吸收496kJ的能量，水蒸气中1molH—O键形成时放出463kJ的能量，则氢气中1molH—H键断裂时吸收的能量为（　　）

A．920kJB．557kJ

C．436kJD．181kJ

8．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．该反应是吸热反应

B．断裂1molA—A键和1molB—B键能放出xkJ的能量

C．断裂2molA—B键需要吸收ykJ的能量

D．2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量

9．下图表示化学反应过程中的能量变化，据图判断下列说法中合理的是（　　）

A．500mL2.0mol·L－1HCl和500mL2.0mol·L－1NaOH的反应符合图1，且ΔE＝57.3kJ

B．500mL2.0mol·L－1H2SO4和500mL2.0mol·L－1Ba（OH）2的反应符合图2，且ΔE＝114.6kJ

C．发生图1能量变化的任何反应，一定不需加热即可发生

D．CaO、浓硫酸溶于水时的能量变化符合图1

10．根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是（　　）

A．H2O分解为H2与O2时放出热量

B．生成1molH2O时吸收热量245kJ

C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙

D．氢气和氧气的总能量小于水的能量

答案

1．B　注意吸热或放热过程与吸热反应或放热反应的区别。

②CuSO4·5H2O受热分解生成CuSO4和H2O，属于吸热反应；④KClO3分解是吸热反应；⑤是放热反应；①③⑥均为物理变化。

2．A　醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3粉末和盐酸的反应吸收热量，导致醋酸的温度降低，即NH4HCO3与盐酸的反应为吸热反应，A错误，D正确；因反应为吸热反应，即吸收的热能转化为产物内部的能量，B正确；因反应为吸热反应，则生成物的总能量大于反应物的总能量，C正确。

3．D　A选项，化学反应发生的过程中都有能量变化，但有能量变化的不一定是化学变化，也可能是物理变化。

如水蒸气变成液态水的过程是放热过程，但它是物理变化。

B选项，一个反应是吸热反应还是放热反应和反应条件没有必然的联系。

如碳燃烧需要加热，但此反应为放热反应；氢氧化钡与氯化铵的反应是吸热反应，不需加热也能自发进行。

C选项，一个反应是吸热反应，从宏观来看，说明反应物的总能量比生成物的总能量低；从微观来看，旧键断裂吸收的能量比新键形成放出的能量多。

D选项，因为3O2===2O3为吸热反应，臭氧具有的总能量比氧气的总能量高，所以臭氧比氧气活泼。

4．D　断键需要吸收能量，成键时放出能量，A、B错；2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2mol气态水时放出484kJ能量，C错，D对。

5．C　图象表明等物质的量的石墨比金刚石能量低，由石墨转化生成金刚石属于吸热反应，A错误；石墨和金刚石分别是碳的同素异形体，是不同物质的转化，是化学变化，B错误；石墨能量较金刚石低，能量越低越稳定，总键能越大，石墨的稳定性强于金刚石、石墨总键能大于金刚石，C正确，D错误。

6．A　任何化学反应都有能量的变化，但有能量变化的过程不一定是化学变化，如物质的三态变化，虽然存在能量变化，但没有新物质生成，故不是化学变化，所以A项正确，B项错误；化学反应中能量变化的形式有多种，除热能外，还有光能、电能等，C项错误；由图知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该过程中放出能量，D项错误。

7．C　由“1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出121kJ的能量”可知，2gH2（含1molH—H键）完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为121kJ×2＝242kJ。

由化学方程式H2（g）＋

O2（g）

H2O（g），可设1molH—H键断裂吸收的能量为Q，则Q＋

×496kJ－2×463kJ＝－242kJ，解得Q＝436kJ。

8．C　由图象知，1molA2和1molB2的总能量高于2molAB的能量，所以该反应放热。

9．A　图1表示放热反应，图2表示吸热反应。

选项B是放热反应，故错误；选项A,1molH＋与1molOH－反应放出57.3kJ热量，正确；选项C，一些放热反应需加热才能发生，故错误；选项D，浓硫酸溶于水虽然会放出热量，但不属于化学反应，故错误。

10．C　根据能量变化可知，1molH2与

molO2断键时吸收685kJ能量，而生成1molH2O放出930kJ能量，所以H2燃烧生成H2O的反应是放热反应，则H2O的分解是吸热反应。

———————————————————————————

11.中和热的数值是57.3kJ/mol。

下列酸、碱溶液混合产生的热量等于57.3kJ的是（　　）

A．1mol/L的稀HCl溶液与1mol/L的稀NaOH溶液

B1mol/L的稀H2SO4溶液与1mol/L的稀Ba（OH）2溶液

C．1L1mol/L的稀HCl溶液与2L1mol/L的稀NaOH溶液

D．1L1mol/L的稀H2SO4溶液与1L1mol/L的稀Ba（OH）2溶液

12．已知反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g），断开1molA2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，断开1molB2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，生成1molAB中的化学键释放的能量为Q3kJ（Q1、Q2、Q3均大于零），则下列说法正确的是（　　）

A．若A2（g）和B2（g）的总能量之和大于生成的2AB（g）的总能量，则反应放热

B．若A2（g）和B2（g）的总能量之和小于生成的2AB（g）的总能量，则反应放热

C．若该反应为放热反应，则Q1＋Q2

D．若该反应为吸热反应，则Q1＋Q2

二、非选择题（共52分）

13．（12分）在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。

使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol－1表示。

请认真观察下图，然后回答问题。

（1）图中所示反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）已知拆开1molH—H键、1molI—I键、1molH—I键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、299kJ。

则由1mol氢气和1mol碘反应生成HI会________（填“放出”或“吸收”）________kJ的热量。

在化学反应过程中，是将________转化为________。

（3）下列反应中，属于放热反应的是________，属于吸热反应的是________。

①物质燃烧

②炸药爆炸

③酸碱中和反应

④二氧化碳通过炽热的炭

⑤食物因氧化而腐败

⑥Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应

⑦铁粉与稀盐酸反应

14．（20分）在研究化学反应中的能量变化时，我们通常做下面的实验。

在一个小烧杯里，加入20g已研磨成粉末的Ba（OH）2·8H2O，将小烧杯放在已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯中加入约10gNH4Cl晶体，根据实验步骤填写表格，并回答下列问题：

实验步骤

实验现象及结论

将晶体混合，立即用玻璃棒快速搅拌

有刺激性气味且能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的______产生

用手拿起烧杯

烧杯下面的已滴有3～4滴水的玻璃片粘到了烧杯底部

将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上

玻璃片脱离上面烧杯的底部

反应后观察混合物

混合物成糊状，证明有________生成

（1）写出实验过程中发生反应的化学方程式__________________

__________________________________________________________。

（2）实验中要立即用玻璃棒快速搅拌的原因是

_______________________________________________________

______________________________________________________。

（3）如果实验中没有看到结冰现象，还可以采取哪些方式来说明该反应吸热？

（要求答出两种方案）_____________________________

__________________________________________________________。

（4）该反应在常温下就可进行，说明________________________。

15．（20分）为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下图所示的三套实验装置：

（1）上述3个装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是装置________（填装置序号）。

（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验（实验前U形管里液面左右相平），在甲试管中加入适量Ba（OH）2溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是________________________，说明该反应属于________（填“吸热”或“放热”）反应。

（3）为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验（反应在丙试管中进行）。

①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是__________________________________________________________。

②若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水________（填“一定是放热反应”或“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”），理由是____________________________________________________

_______________________________________________________。

③若观察到烧杯中的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是____________。

（4）至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应（4KO2＋2H2O===4KOH＋3O2↑）是放热反应还是吸热反应。

方法①：

选择装置________（填装置序号）进行实验；

方法②：

取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。

答案

11.C　中和热是指酸碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量，它是一个固定值，为57.3kJ/mol。

A项，由于未明确盐酸和NaOH溶液的体积，故1mol/L的稀HCl溶液与1mol/L的稀NaOH溶液混合产生H2O的物质的量不确定，故A项错误。

同理，可以得出B项也错误。

C项，1L1mol/L的稀HCl溶液与2L1mol/L的稀NaOH反应，HCl不足，NaOH过量，计算得生成的H2O的物质的量为1mol，故C项正确。

D项，反应生成的H2O的物质的量为2mol，产生的热量应等于114.6kJ，同时SO

与Ba2＋结合生成BaSO4会放出热量，即总热量应大于114.6kJ，故D项错误。

12．A　依据能量守恒，若A2（g）和B2（g）的总能量之和大于生成的2AB（g）的总能量，则反应放热，故A正确；依据能量守恒，若A2（g）和B2（g）的总能量之和小于生成的2AB（g）的总能量，则反应吸热，故B错误；若该反应为放热反应，依据ΔQ＝反应物断键吸收的热量－生成物形成化学键放出的热量，则Q1＋Q2<2Q3，故C错误；若该反应为吸热反应，则Q1＋Q2>2Q3，故D错误。

13．

（1）放热　

（2）放出　11　化学能　热能

（3）①②③⑤⑦　④⑥

解析：

（1）由图可知反应物的总能量高于生成物的总能量，故该反应为放热反应。

（2）H2（g）＋I2（g）===2HI（g），断裂1molH—H键和1molI—I键需要吸收436kJ＋151kJ＝587kJ热量，生成2molHI放出2×299kJ＝598kJ热量，所以1mol氢气和1mol碘反应生成HI放出11kJ的热量；在化学反应过程中，将化学能转化为热能。

（3）应熟悉常见的吸热反应和放热反应：

中和反应、燃料的燃烧、有氧参与的氧化还原反应、多数化合反应等属于放热反应；多数分解反应（H2O2分解除外）、二氧化碳通过炽热的炭、Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应等属于吸热反应。

14．NH3　水

（1）Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O

（2）使反应物迅速混合而充分反应，使温度迅速下降

（3）①用手触摸烧杯壁，感觉很凉；②用温度计测量，发现反应后的温度比反应前的温度低

（4）有的吸热反应不需要加热也能发生

解析：

本实验旨在研究常温下Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl晶体反应过程中的能量变化，实验成功的关键是在短时间内使反应充分进行，体系温度快速降低。

因为该反应属于固体之间的反应，且要求反应时间短，所以一定要将Ba（OH）2·8H2O研磨成粉末，以便与NH4Cl充分接触；另外，晶体混合后，要立即用玻璃棒快速搅拌。

要想证明该反应是吸热反应，不一定要通过“结冰”现象，还可以利用“人的感觉”、“温度计”等。

该实验同时说明了并非所有的吸热反应都需要加热才能发生。

15．

（1）Ⅲ　

（2）左端液面降低，右端液面升高　放热

（3）①产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的导管内形成一段水柱　②可能是放热反应　某些物质（如NaOH固体）溶于水放热，但不是放热反应　③硝酸铵（或其他合理答案）

（4）Ⅰ（或Ⅱ）　放热

解析：

装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能验证该反应是放热反应还是吸热反应。

（2）Ba（OH）2溶液与稀硫酸的反应属于中和反应，中和反应都是放热反应。

（3）NaOH固体、硝酸铵等溶于水时有热量的变化，但发生的是物理变化，不属于化学反应，故不是放热或吸热反应。