《课时1 化学反应与能量变化》素养提升
选择题
[广西南宁2019高一期中]下列关于能量变化的说法，正确的是( )
A.物质发生化学反应时不一定伴随着能量变化
B.反应中，生成物的总能量高于反应物的总能量
C.放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量
D.有化学键断裂的是吸热过程，并且一定发生了化学变化
2.[河南漯河中学2019高一期中]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浓硫酸稀释
④生石灰与水反应生成熟石灰
⑤水煤气的制取反应
⑥二氧化碳与灼热的碳反应生成一氧化碳
А.①⑥
B.②③⑤
C.①④
D.②⑤⑥
3.[湖南常德淮阳中学2020高一期中]金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质。在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ能量。据此，判断在100 kPa时，下列结论正确的是( )
A.金刚石比石墨稳定
B.1 mol石墨比1 mol金刚石的总能量低
C.1 mol石墨比1 mol金刚石的总能量高
D.1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能低
4.已知反应NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A.图中A—B的过程为放热过程
B.1 mol NO2和1 mol CO的键能总和大于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和
C.该反应为氧化还原反应
D.I mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量低于1mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量
5.[浙江宁波效实中学2020高一期中]下列设备工作时，将化学能转化为热能的是( )
A.A
B.B
C.C
D.D
6.[江苏启东中学2020高一期中]已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol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氯化氛中的化学键释放的能量为Q3kJ，下列关系式中正确的是( )
A.Q1+Q2>Q3
B.Q1+Q2
D.Q1+Q2>2Q3
7.[湖南衡阳一中2019高一月考]反应A+B→C(放热)分两步进行:①A+B→X(吸热)，②X→C(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
A.
B.
C.
D.
8.[山东滕州一中2020高一月考]化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ.mol-):P—P键:198 P—O键:360 键:498，则依据反应P4(白磷)+3O2P4O6生成1 mol P4O6时的能量变化为( )
A.吸收1638 kJ的能量
B.放出1638 kJ的能量
C.吸收126 kJ的能量
D.放出126 kJ的能量
9.[黑龙江绥化2020高一期末]SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。在反应能量280 kJ，断裂1 mol F—F键需吸收的能量为160 kJ，则断裂1 mol S—F键需吸收的能量为( )
A.500 kJ
B.450 kJ
C.430 kJ
D.330 kJ
10.将V1mL1.0 mol·L-1盐酸和V2mL末知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1mL+V2mL=50 mL)。下列叙述正确的是( )
A.做该实验时的环境温度为22 ℃
B.该实验表明化学能可转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为1.0 mol·L-1
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
11.[广东深圳四校2019高一联考]利用二氧化铈(CeO2)在太阳能的作用下将H2O、CO2转变成O2、H2和CO。其过程如下:，下列说法不正确的是( )
A.(m-x)CeO2·xCe是该反应的催化剂
B.整个过程没有消耗CeO2
C.该过程实现了太阳能向化学能的转化
D.O2在第一个反应中作氧化产物
12.[山东新泰一中2020高一期末]N2和H2在催化剂表面生成NH3的微观历程及能量变化如图甲、乙所示，用分别表示N2、H2、NH3，下列说法正确的是( )
A.催化剂与气体间以化学键相结合
B.在该过程中，N2分子、H2分子断键形成N原子和H原子
C.在该过程中，N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3
D.该反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量
13.[河北部郸2020高一期中]H2和I2在一定条件下能发生反应:，生成2 mol HI(g)反应放出热量akJ(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1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量大于断开2mol H—I键所需能量
C.向密闭容器中加入H2(g)和I2(s)，生成2 mol HI(g)放出的热量等于2akJ D.断开2 mol H—I键所需能量为(c+b+a)kJ
二、填空题
14.为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如图所示三套实验装置:
(1)上述3个装置中，不能用于探究“镁与稀盐酸反应是吸热反应还是放热反应”的是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(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)，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，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(在甲试管中进行)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是 ；
②若观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水 (填“一定是放热反应"“一定是吸热反应”或“可能是放热反应")；
③若实验过程中观察到烧杯里的导管内形成一段水柱，则M可能是 。
(4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应()是放热反应还是吸热反应。
方法①:选择上述装置 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，若观察到棉花燃烧，则说明该反应是 (填"吸热"或“放热")反应。
参考答案
1.答案:C
解析:物质发生化学反应是旧键断裂和新键形成的过程，旧键断裂吸热，新键形成放热，所以化学反应一定伴随着能量变化，A错误；，是放热反应，该反应生成物的总能量低于反应物的总能量，B错误；放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，C正确；氯化钠熔化，离子键断裂，没有新物质产生，故有化学键断裂的是吸热过程，但不一定发生了化学变化，D错误。
2.答案:D
解析:①液态水汽化，即水由液态变为气态，需要吸热，是物理变化过程，不是化学反应，错误；②胆矾加热失去结晶水变成白色粉末，为吸热反应，需要吸热，正确；③浓硫酸稀释放出大量的热，是放热过程，错误；④生石灰与水反应生成熟石灰会放出大量的热，为放热反应，错误；⑤制取水煤气的反应是碳与水蒸气的反应，是吸热反应，正确；⑥二氧化碳与灼热的碳反应，是吸热反应，正确；属于吸热反应的有②⑤⑥，故选D。
3.答案:B
解析:石墨转化为金刚石，需要吸收能量，1 mol石墨的总能量比1 mol金刚石的总能量低。物质的能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定，A错误；石墨转化为金刚石为吸热反应，则1 mol石墨比1 mol金刚石的总能量低，B正确，C错误；化学反应中，断开化学键吸收能量，形成化学键释放能量，石墨转化为金刚石为吸热反应，则断键吸收的能量比成键释放的能量多，1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能高，D错误。
4.答案:C
解析:A状态的能量低于B状态，则图中A—B的过程为吸热过程，A错误；反应物总能量高于生成物总能量，反应为放热反应，即断键吸收的能量低于成键放出的能量，则1 mol NO2和1 mol CO的键能总和小于1 mol NO和1 mol CO2的键能总和，B错误；反应中C和N元素化合价发生变化，则该反应为氧化还原反应，C正确；由题图可知，反应物总能量高于生成物总能量，则1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)的总能量高于1 mol NO(g)和1 mol CO2(g)的总能量，D错误。
5.答案:D
解析:硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，A错误；锂离子电池将化学能转化为电能，B错误；太阳能集热器将太阳能转化为热能，C错误；燃气灶将化学能转化为热能，D正确。
6.答案:C
解析:氢气在氯气中燃烧，燃烧反应为放热反应，说明断键吸收的能量小于成键放出的能量，即得Q1+Q2<2Q3，C项正确。
7.答案:A
解析:由反应A+B→C(放热)分两步进行:①A+B→X(吸热)、②X→C(放热)可以看出，A+B→C是放热反应，A和B的能量之和大于C的能量，A+B→X是吸热反应，X→C是放热反应，故X的能量大于A和B的能量之和，且X的能量大于C的能量，A中图像符合。
8.答案:B
解析:由题意可知，生成1 mol P4O6时，断裂1 mol P4(白磷)中P—P键和3 mol O2中O=O键共吸收6mol ×198 kJ·mol-1 +3 mol × 498 kJ·mol-1 =2 682 kJ能量，形成1mol P4O6中P—O键放出12 mol × 360 kJ·mol-1=4 320 kJ能量，故生成1 mol P4O6时总共放出(4320-2682)kJ=1638 kJ能量，B正确。
9.答案:D
解析:每生成1 mol SF6(g)释放出1220 kJ的热量，说明生成1 mol SF6(g)的反应中生成物化学键形成释放的能量比反应物化学键断裂吸收的能量多1220 kJ，设断裂1 mol S—F键需吸收的能量为xkJ，则有6x kJ-1220 kJ=280 kJ+3×160 kJ，解得x=330，故选D。
10.答案:B
解析:由图像可知，22℃不是环境温度，因为温度为22℃的状态下已发生HCl(aq)和NaOH(aq)的反应，故A错误；实验结果表明此反应是放热反应，表明化学能可转化为热能，故B正确；当加入盐酸体积为30 mL时，温度最高，说明此时反应完全，设NaOH溶液浓度为c mol·L-1，则V2=20，30×10-3L×1.0mol·L-1=20×10-3L×c mol·L-1，解得c=1.5，故C错误；Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应生成水，但此反应是吸热反应，故D错误。
11.答案:A
解析:(m-x)CeO2·xCe是中间产物，该反应的催化剂是CeO2，A错误；由反应①+反应②得总反应:，可知整个过程没有消耗CeO2，B正确；二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为O2、H2、CO，实现了太阳能向化学能的转化，C正确；第一个反应中氧元素化合价升高，O2在第一个反应中作氧化产物，D正确。
12.答案:B
解析:气体吸附在催化剂表面，没有形成化学键，故A错误；在②→③过程中，存在H-H键、键的断裂，形成N原子和H原子，故B正确；NH3中只含有N—H极性键，故C错误；合成氨反应为放热反应，则反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量，故D错误。
13.答案:D
解析: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；因为该反应的正反应为放热反应，所以断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需要的能量小于断开2 mol H—I键所需要的能量，故B错误；I2(s)→I2(g)吸收热量，则H2(g)和I2(s)反应生成2 mol HI(g)放出的热量小于2akJ，故C错误；设断开2 mol H—I键所需能量为xkJ，则x-(b+c)=a，解得x=c+b+a，故D正确。
14.解析:(1)装置Ⅰ可通过U形管中左右两侧红墨水液面的高度差变化判断镁与稀盐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镁与稀盐酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置Ⅲ是一个镁与稀盐酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能判断镁与稀盐酸的反应是放热反应还是吸热反应。
(2)氢氧化钡与硫酸的反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U形管左端液面降低，右端液面升高。
(3)①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放出的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段水柱。②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量，是放热过程，但不一定发生化学反应，如氢氧化钠溶于水放热，无新物质生成。③若实验过程中观察到烧杯里的导管内形成一段水柱，说明装置中气体的压强减小，则M可能是硝酸铵，硝酸铵溶于水吸收热量，温度降低，大试管内气体压强减小。
(4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应()是放热反应还是吸热反应。方法①:选择装置Ⅰ(或Ⅱ)进行实验，装置Ⅰ右边U形管中左端液面降低，右端液面升高(或装置Ⅱ烧杯中导管口有气泡冒出)，证明该反应为放热反应。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，若观察到棉花燃烧，则说明该反应放出大量热，达到棉花着火点，使棉花燃烧。
答案:
(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，烧杯里的导管内形成一段液柱
②可能是放热反应
③NH4NO3
(4)Ⅰ或Ⅱ/放热
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