2012-2013学年高中化学 2-1化学能与热能同步练习 新人教版必修2.pdf

2-2-第一节第一节化学能与热能化学能与热能一、选择题一、选择题1(2011江苏姜堰高一第二学期期中考试)下列有关能量转化的认识不正确的是()A通过植物的光合作用，太阳能转化为化学能B人类使用照明设备，将电能转化为光能C生物体内化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更为合理、有效D燃料燃烧，只是将化学能转化为热能答案：D点拨：燃料燃烧时，化学能转化为热能和光能等，故D 错。2(2011山东苍山一中高一第二学期期中考试)下列关于化学反应与能量的说法不正确的是()A物质发生化学变化都伴随着能量变化B能量变化是化学反应的基本特征之一C化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的D在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量答案：D点拨：在一个确定的化学反应关系中，若反应物的总能量高于生成物的总能量，则化学反应放出能量，若反应物的总能量低于生成物的总能量，则反应吸收能量。3(2011河南卫辉第一中学高一4 月月考)下列说法正确的是()A对于吸热反应，反应物所具有的总能量总是低于生成物所具有的总能量B任何放热反应在常温条件下一定能发生反应C形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应D等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多答案：A点拨：放热反应在常温下不一定能发生如煤的燃烧。故 B 错，形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为放热反应，故 C 错。等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧后，后者放出热量少，故D 错。4(2011南京师范大学附属扬子中学高一月考)下列说法不正确的是()A焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应B氢氧化钾与硝酸的反应是放热反应C燃料有足够的空气就能充分燃烧D化学反应的过程，都可以看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来的过程答案：CD点拨：燃料燃烧还需达到自身的着火点，故 C 错。D 中化学反应的过程可看做是“贮存”在物体内部的能量转化为热量而被释放出来，或者是热能等转化为物质内部的能量被“储存”起来的过程，故 D 错。5(2011北京重点中学高一下学期3 月月考)下列反应中，属于吸热反应的是()A氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应B氢气在氯气中燃烧C氢氧化钠溶液与盐酸反应D钠与水反应答案：A点拨：H2在 Cl2中燃烧，NaOH 与盐酸中和、钠与水反应均为放热反应。6(2011河北保定十二县高一第二学期期中联考)下列反应中，既属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是()ABa(OH)2 8H2O 与 NH4Cl 反应B铝与稀盐酸C灼热的炭与 CO2反应D甲烷与 O2的燃烧反应答案：C点拨：A 是吸热反应，但不是氧化还原反应，B、D 是放热反应，只有C 是吸热反应，而且是氧化还原反应。7(2011安徽泗县双语中学高一第二学期期中考试)北京奥运会“渊源共生，和谐共融”的“祥云”火炬，燃料为丙烷，其主要含有碳和氢两种元素，燃烧后只有二氧化碳和水，没有其他物质，不会对环境造成污染。火炬的燃烧是()A放热反应C化合反应答案：A点拨：所有的燃烧反应都是放热反应。8(2011安徽泗县双语中学高一第二学期期中考试)氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏 1mol 氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏 1mol 氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成 1mol 氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中，正确的是()AQ1Q2Q3BQ1Q22Q3B吸热反应D分解反应CQ1Q2Q3答案：DDQ1Q22Q3点拨：本题考查化学反应中能量的变化与化学键的关系。具体分析如下：化学键断裂1 mol HH键、能量反应H2Cl2吸收能量Q1Q2 1 mol ClCl键，Q1Q22Q3=2HCl释放能量2Q3变化形成2 mol HCl键变化放热9(2012调题调研)在化学反应中，反应前与反应后相比较，肯定不变的是()元素的种类原子的种类分子数目原子数目反应前物质的质量总和与反应后物质的质量总和如果在水溶液中反应，则反应前与反应后阳离子所带的正电荷总数反应前反应物的总能量与反应后生成物的总能量AC答案：C点拨：依据质量守恒定律可知：正确，但化学变化中物质的分子数会变化，且一定伴随着能量的变化。10下列说法不正确的是()A在化学反应中，随着物质的变化，既有化学键的断裂，又有化学键的形成，还有化学能的改变B化学反应过程中是放出热量还是吸收热量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小C需要加热才能发生的化学反应，则该反应进行后一定是吸收热量的D物质具有的能量越低，其稳定性越大，反应越难以发生；物质具有的能量越高，其稳定性越小，反应越容易发生答案：C点拨：需要加热才能发生的反应，反应后不一定是吸收能量的，如碳在空气中燃烧时需要加热才能进行，但反应后放出大量的热量。A、B、D 都是正确的。11(2012经典习题选萃)X、Y 两元素的原子，它们分别获得一个电子后，都能形成稀有气体原子的电子层结构，此过程中X 放出的能量大于 Y，下列推断中不正确的是()AX 的还原性大于 YBX 的还原性小于 YCY 的氧化性小于 XDY 的氧化性大于 X答案：BD点拨：本题主要考查物质的稳定性与能量之间的关系。X、Y 获得电子达到稀有气体的BD稳定结构时，X 放出的能量大于 Y，说明 X 结合电子的能力强于 Y，则 X 的失电子能力小于Y。12下列过程一定释放出能量的是()A化合反应C分子拆成原子答案：D点拨：化合反应不一定放热，如 H2I2=2HI就是吸热反应；分解反应多数是吸热反应，B 也不对；由分子拆成原子是破坏化学键的过程，是吸热的，反过来则是放热的。13(2012经典习题选萃)()将铁粉与硫粉均匀混合放在一支平放的硬质试管中，将玻璃棒在酒精灯上灼烧至红热状态，迅速用玻璃棒点触铁粉与硫粉的混合物，混合物剧烈燃烧，呈红热状态；移开玻璃棒，继续燃烧至反应完全。()加热碳酸氢钠，并将产生的气体通入足量的澄清石灰水中，加热时产生大量气体，澄清石灰水变浑浊；停止加热，不产生气体；再继续加热，又产生气体，反复多次直至碳酸氢钠完全反应。根据实验现象，下列对反B分解反应D原子组成分子应()：FeS=FeS 和反应()：2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O 的判断正确的是()A()是放热反应；()是吸热反应B()是吸热反应；()是放热反应C()和()都是放热反应D()和()都是吸热反应答案：A点拨：先分析题给两个实验的实验现象，根据实验现象判断反应是吸热反应还是放热反应。反应()引燃后，不继续加热，反应靠自身放出的热量可以维持反应继续发生，说明该反应是放热反应；反应()停止加热碳酸氢钠，反应则停止，说明该反应靠外界提供能量维持反应继续发生，即该反应是吸热反应。二、非选择题14(2012经典习题选萃)(1)如果反应物的总能量大于生成物的总能量，那么该反应是_反应，举出三个此类反应，能用离子方程式表示的写出离子方程式：_；_；_。(2)如果反应物的总能量小于生成物的总能量，那么该反应是_反应，举出三个此类反应，要求用化学方程式表示：_；_；_。答案：(1)放热H OH=H2O点燃CO2=CO2Zn2H=Zn H2高温(2)吸热CH2O(g)=COH2高温CCO2=2COBa(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O15(2012试题调研)拆开 1mol HH 键、1mol NH 键、1mol NN 键分别需要吸收的能量是 436kJ、391kJ、946kJ。(1)1mol N2完全反应生成 NH3需_热量_。(2)1mol H2完全反应生成 NH3需_热量_(不考虑可逆反应)。答案：(1)放出92kJ(2)放出30.67kJ点拨：根据一定条件下的化学反应N23H22NH3，断开 1molNN 键需要吸收 946kJ 热2量，断开 3mol HH 键需要吸收 3436kJ 热量，形成 6mol NH 键放出 6391kJ 热量。放出的总热量大于吸收的总热量，因此是放热反应，消耗 1mol N2时放热为 6391kJ946kJ113436kJ92kJ，消耗 1mol H2相当于消耗 mol N2，释放的热量为 92kJ30.67kJ。3316(2012经典习题选萃)(1)下图是等质量的 Na2CO3、NaHCO3粉末分别与足量的盐酸发生反应时的情景，产生CO2气体的体积较多的试管中加入的固体试剂是_，当反应结束时，A、B 两试管中消耗的盐酸的质量之比为_。(2)实验过程中我们还能感受到 Na2CO3与盐酸反应时是放热反应，而 NaHCO3与盐酸反应时表现为吸热。在A、B 两试管的反应过程中，反应体系的能量变化的总趋势分别对应于A：_，B：_。(填“a”或“b”)答案：(1)NaHCO35384(2)ba点拨：根据图中所示的反应现象确定A 为 NaHCO3，B 为 Na2CO3，设两种固体质量均为m，消耗盐酸的质量为x、y。NaHCO3HCl=NaClH2OCO2；84 g36.5 gmxNa2CO32HCl=2NaClH2OCO2106 g73 gmyx36.5m73mx36.5m10653，y，。84106y8473m84一、化学键在反应热计算中的应用1化学反应的热效应来源于化学反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化。2当破坏旧化学键所吸收的能量小于形成新化学键所释放的能量时，为放热反应。3当破坏旧化学键所吸收的能量大于形成新化学键所释放的能量时，为吸热反应。利用化学键的键能可粗略计算化学反应过程中的能量变化，即反应热。点燃以 H2Cl2=2HCl 为例：1mol H2与 1mol Cl2完全反应生成 2mol HCl 放出热量为 2mol431kJ/mol1mol436kJ/mol1mol243kJ/mol183kJ。温馨提示：有些物质的变化过程虽然也有热量变化，但不一定是吸热反应或放热反应。如 NaOH 溶于水，虽然放出热量，但不是放热反应，NH4NO3溶于水吸收热量，但不是吸热反应。因为该过程只有旧化学键断裂，没有新化学键生成，不是化学反应。二、中和热的测定1原理：中和热cmt其中：c为体系的热容，m指体系的质量，t为反前后的温度差。2所用仪器及主要操作(1)在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平，然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料板(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如图所示。(2)将酸和碱倒入中间小烧杯中，并用环形玻璃棒搅拌，使之迅速混合，测量反应前后的温差，即可计算中和热。3注意事项(1)酸碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液(0.1mol/L0.5mol/L)测定中和热不能用浓酸或浓碱，因浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。测定中和热时不能用弱酸或弱碱，因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离，若改用弱酸或弱碱，它们电离时要吸收一部分热量。(2)要使用同一支温度计。(3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。(4)操作时动作要快，尽量减少热量的散失。典例透析【典例】(2012试题调研)把温度为13、浓度为1.0molL的酸溶液和1.1molL11的碱溶液各50 mL混合溶液密度均为1 g/mL，所生成溶液的比热容c4.184 J/(g)，轻轻搅动。测得酸碱混合液的温度变化数据如下：起始温度终了温度中和热/kJmolH1H21反应物t1/13.013.0t2/19.819.3HClNaOHHClNH3H2O(1)试计算上述两组实验测出的中和热：H1_；H2_。(2)实验中碱液过量的目的是_。(3)两组实验结果有差异的原因是_。【解析】(1)根据给出的酸和碱的物质的量，酸为 0.050mol，碱为 0.055mol，碱是过量的，应以酸计算，算出生成0.050mol 水放出的热量，进而得出生成1mol 水放出的热量，即可得出两组实验测出的中和热数值。|H1|4.184 J/g50 g50 g19.813.01.0 mol/L0.050 L5.6910 J/mol56.9kJ/mol|H2|4.184 J/g50 g50 g19.313.01.0 mol/L0.050 L45.2710 J/mol52.7kJ/mol(2)碱液过量是为了提高实验准确度，因NaOH溶液吸收CO2，而使NaOH浓度下降；NH3H2O易挥发，也使 NH3H2O 浓度下降。(3)NaOH 是强碱，在水溶液中完全电离，跟HCl 中和时放热较多，NH3H2O 是弱碱，只有小部分电离，继续发生电离时要吸热，中和时放热较少。【答案】(1)56.9kJmol52.7kJmol(2)提高实验的准确度(3)NaOH 是强电解质，NH3H2O 是弱电解质，继续电离时吸收热量【点拨】解答本题时要注意以下三点：(1)根据实验数据，计算生成1mol 水放出的热量。(2)根据 NaOH 和 NH3H2O 的性质分析碱过量的原因。(3)根据强弱电解质的电离分析两者差异。变式训练(2012经典习题选萃)在 25、101 kPa 的条件下，断裂 1mol HH 键吸收 436kJ能量，断裂 1mol ClCl 键吸收 243kJ 能量，形成 1mol HCl 键放出 431kJ 能量。H2Cl2=2HCl的化学反应可用下图表示：114请回答下列有关问题：(1)反应物断键吸收的总能量为_。(2)生成物成键放出的总能量为_。(3)判断 H2Cl2=2HCl是吸收能量还是放出能量。_。(4)反应物总能量_(填“”或“”)生成物总能量。解析：(1)反应物断键吸收的总能量应该是1mol HH 与 1mol ClCl 键之和，即436kJ243kJ679kJ。(2)生成物成键放出总能量为2431kJ862kJ。(3)、(4)由于吸收的总能量小于放出的总能量，所以为放热即反应物的总能量大于生成物的总能量。答案：(1)679kJ(2)862kJ(3)放出(4)三、多角度认识化学反应的过程从原子与分子关系的角度来说，化学反应过程是旧的分子分裂成原子，原子又重新结合为新的分子的过程。从化学键的角度来说，化学反应过程是旧化学键断裂和新化学键形成的过程，这是化学反应过程的实质。从能量变化的角度来说，化学反应过程是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来，或者说“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来的过程。点燃化学能转化为热能的实例有CH42O2 CO22H2O。高温热能转化为化学能的实例有CaCO3=CaOCO2。化学能转化为电能的实例有干电池的放电等。通电电能转化为化学能的实例有2H2O=2H2O2。化学能转化为光能的实例有蜡烛燃烧发出光。光照光能转化为化学能的实例有2HClO=2HClO2四、重要的化学定律(1)质量守恒定律在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。(2)阿伏加德罗定律在同温同压下，相同体积的气体里所含物质分子的数目相同。气体摩尔体积是阿伏加德罗定律的特例。(3)元素周期律随着元素原子数目的递增，元素的性质呈周期性变化。元素性质的周期性变化是由元素原子结构的周期性变化所决定的(元素周期律的实质)。(4)电荷守恒定律在通常状况下，原子、分子或其他物质(包括电解质溶液)里，正电荷总数等于负电荷总数。化合物分子里正、负化合价的代数和等于0，氧化还原反应里得、失电子数相等，都可归属到电荷守恒定律上来。(5)能量守恒定律任何物质(或物体)都具有一定的能量，能量的形式有多种。能量可以从一种形式转化为另一种形式，但能量的总量保持不变。