化学能与热能习题解析版

化学与热能

1．下列对化学反应的认识正确的是( ) A ．氧化还原反应都是放热反应

B ．化学反应过程中一定有化学键的断裂和形成

C ．伴随能量变化的变化都是化学变化

D ．化学反应过程中，分子的种类和数目一定发生改变 答案 B

解析 氧化还原反应不一定都是放热反应，如C ＋CO 2=====高温

2CO 是吸热反应，A 错误；化学反应过程是旧键的断裂和新键的形成过程，B 正确；伴随能量变化的变化不一定是化学变化，如核变化，C 错误；化学反应过程是原子间的重新组合，原子的种类和数目一定不变，但分子的种类一定发生改变，而分子的数目可能改变，也可能不变，D 错误。

2. 下列反应一定属于放热反应的是( )

A ．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应

B ．能量变化如图所示的反应

C ．化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应

D ．不需要加热就能发生的反应 答案 C

解析 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应；生成物的总能量比反应物的总能量大的反应为吸热反应；化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应为放热反应；不需要加热就能发生的反应可能为吸热反应，也可能为放热反应。

3．下列说法中错误的是( )

A ．化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化

B ．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

C ．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

D．反应物总能量和生成物总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能量

答案C

解析反应是吸热反应还是放热反应与反应的条件无关，如铝热反应需要加热才能发生，却为放热反应，C错误。

4.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是()

A.铝片与稀硫酸的反应

B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

C.灼热的炭与CO

2的反应 D.甲烷在O

2

中的燃烧反应

【解析】选C。解答本题,需要了解常见化学反应的能量变化。B项和C项涉

及的反应是吸热反应,但B项的化学方程式为Ba(OH)

2·8H

2

O+2NH

4

Cl BaCl

2

+

2NH

3↑+10H

2

O,是非氧化还原反应,C项的化学方程式为C+CO

2

2CO,是氧化还原

反应。

5．下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢的过程中能量变化的示意图是()

答案B

解析氢气与氯气的反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物断键先吸收能量，总能量增大，然后形成化学键时放出能量。

6．某反应由两步反应A?B?C构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是()

A．两步反应均为吸热反应

B．三种化合物中C最稳定

C．A与C的能量差为E4

D．A?B反应，反应条件一定要加热

答案B

解析根据反应能量曲线图可知，能量大小为B>A>C，故两步反应分别为吸热反应、放热反应，其中A、C的能量差为ΔH，C的能量最低，C最稳定，A、C错误，B正确；吸热反应不一定需要加热，D错误。

7．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)生成1 mol H2O(l)放出热量57.3 kJ，下列

反应中放出57.3 kJ热量的是()

A．1 mol稀硫酸与足量NaOH溶液反应

B．稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O

C．稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 mol水

D．稀NaOH溶液与98.3%的硫酸反应生成1 mol水

答案C

解析A项1 mol H2SO4与足量NaOH溶液反应生成2 mol H2O，放出热量为57.3 kJ×2＝114.6 kJ；B项NH3·H2O为弱碱，与稀盐酸反应不符合离子反应H＋＋OH－===H2O；C项符合离子反应H＋＋OH－===H2O，生成1 mol H2O放出57.3 kJ热量；D项浓硫酸溶于水放出大量的热，故反应生成1 mol H2O时放出热量大于57.3 kJ，因此选C。

8．肼(H2N—NH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N键为942、O===O键为500、N—N 键为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是()

A．194 B．391 C．516 D．658

答案B

解析利用图示可知1 mol肼和1 mol氧气变成原子时断键需要的能量为2752 kJ－534 kJ＝2218 kJ。肼和氧气断键变为原子时要断裂1个N—N键、4个N—H键和1个O===O键，所以1×154 kJ＋4×E(N—H)＋1×500 kJ＝2218 kJ，解得断裂1 mol N—H键所需的能量为391 kJ。

9.将盛有NH

4HCO

3

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。由此可知( )

A.NH

4HCO

3

和盐酸的反应是放热反应

B.该反应中,热能转化为生成物内部的能量

C.反应物的总能量高于生成物的总能量

D.NH

4HCO

3

的能量一定低于NH

4

Cl的能量

【解析】选B。醋酸逐渐凝固,说明NH

4HCO

3

与盐酸反应使醋酸的温度降低,因此

该反应为吸热反应,A错误;吸热反应中反应物吸收能量,吸收的能量转化为生成

物内部的能量储存在生成物中,B正确;由于NH

4HCO

3

和盐酸的反应是吸热反应,故

反应物的总能量低于生成物的总能量,C错误;NH

4HCO

3

粉末与盐酸的反应是吸热

反应,是各反应物的总能量低于各生成物的总能量,而NH

4HCO

3

仅是两种反应物之

一、NH

4Cl仅是三种生成物之一,故无法得出NH

4

HCO

3

的能量一定低于NH

4

Cl的能

量的结论,D错误。

10.石墨和金刚石都是碳的单质,石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化为金刚石时,要吸收akJ的能量。下列说法中正确的是( )

①石墨不如金刚石稳定②金刚石不如石墨稳定③等质量的石墨和金刚石完全燃烧,金刚石放出的能量多④等质量的石墨和金刚石完全燃烧,石墨放出的能量多

A.①②

B.②③

C.①④

D.③④

【解析】选B。由石墨完全转化为金刚石时吸热,说明石墨的能量比金刚石低,石墨比金刚石更稳定;等质量的石墨和金刚石完全燃烧时,消耗氧气的量相同,生成同样多的二氧化碳,由于金刚石的能量高,所以金刚石燃烧后放出的能量多。

11．如图所示，将少量液体X加入烧瓶中，观察到气球逐渐膨胀。下表中液体X和固体Y的组合，不符合题意的是()

①②③④

X水水稀硫酸水

Y硝酸铵氢氧化钠氯化钠生石灰

A．①③B．②④C．①②D．③④

解析：液体X与固体Y混合放出热量或产生气体，才能使气球逐渐膨胀，硝酸铵与H2O混合吸收热量，氢氧化钠加H2O放出热量，稀硫酸与氯化钠混合无热量变化，生石灰加水属放热反应，①③不符合题意，选A。

12.下列说法正确的是( )

①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应②放热反应在常温下一定很容易发生③反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小④有的放热反应加热到一定温度引发后,停止加热反应也能继续进行

A.只有③④

B.只有①②

C.①②③④

D.②③④【解析】选A。加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如铜在氯气中燃烧;放热

反应在常温下不一定容易发生,如N

2与H

2

合成NH

3

;反应是放热还是吸热取决于反

应物、生成物所具有的总能量的相对大小;需要加热才能发生的放热反应,如果反应放出的热量达到反应所需要的热量,停止加热反应也能继续进行,如Fe+S FeS。

13．据有关报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程如图所示：

下列说法中正确的是()

A．状态Ⅰ→状态Ⅲ是放热过程

B．该过程中，CO先断键形成C和O，再生成CO2

C．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O2反应，生成了CO2

D．状态Ⅰ→状态Ⅱ表示催化剂对反应没有起作用

答案A

解析状态Ⅰ的能量大于状态Ⅲ，所以状态Ⅰ→状态Ⅲ是放热过程，A正确；由图可知不存在CO的断键过程，B错误；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O形成CO2的过程，C错误；状态Ⅰ→状态Ⅱ表示CO与O在催化剂表面形成CO2，故催化剂对反应起作用，D错误。

14．实验室利用如下装置模拟工业生产制备少量硝酸。

(1)实验时先用酒精喷灯预热催化剂，然后通入反应气体，当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700 ℃。下列图示能够正确表示该反应过程中能量变化的是________(填序号)。

(2)高温时，2NO 2(g)===2NO(g)＋O 2(g)，因此氨气与氧气反应难以生成NO 2。根据下列数据计算，当2 mol NO 2分解时，反应会________(填“吸收”或“放出”)________kJ 能量。

①NO 2(g)――→931 kJ/mol N(g)＋2O(g) ②NO(g)――→628 kJ/mol N(g)＋O(g) ③O 2(g)――→493 kJ/mol 2O(g) 答案 (1)A (2)吸收 113

解析 (1)当催化剂红热后撤离酒精喷灯，催化剂始终保持红热，温度可达到700 ℃，说明该反应放出大量的热，生成气态水，故A 项正确。

(2)①由题给信息可知，断裂2 mol NO 2(g)中的所有化学键需吸收能量2×931 kJ ，共吸收能量1862 kJ ，由N(g)和O(g)形成2 mol NO(g)需放出能量2×628 kJ ，由O(g)形成1 mol O 2(g)需放出能量493 kJ ，即共放出能量(2×628＋493) kJ ＝1749 kJ ，故当2 mol NO 2分解时，反应会吸收113 kJ 能量。

15、下表中的数据是破坏1 mol 物质中的化学键所消耗的能量:

根据上述数据回答下列问题:

(1)下列物质本身具有的能量最低的是________。 A.H 2 B.Cl 2 C.Br 2 D.I 2

(2)下列氢化物中最稳定的是________。

A.HCl

B.HBr

C.HI

(3)X

2+H

2

2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应?________。

(4)相同条件下,X

2

(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是________。

【解析】(1)(2)破坏 1 mol物质中的化学键所消耗的能量越大,则物质越稳定,所具有的能量越低。(3)(4)以氯元素为例计算断开1 mol Cl—Cl键和H—H键需吸收能量:243 kJ+436 kJ=679 kJ,而形成2 mol HCl放出的能量为

2×432 kJ=864 kJ,所以在Cl

2+H

2

2HCl反应中放出864 kJ-679 kJ=185 kJ的

热量,同理可计算在Br

2+H

2

2HBr、I

2

+H

2

2HI反应中分别放出103 kJ、9 kJ

的热量。

答案:(1)A (2)A (3)放热反应(4)Cl

2

16、请根据化学反应与热能的有关知识,填写下列空白:

(1)在一个小烧杯里,加入20 g Ba(OH)

2·8H

2

O粉末,将小烧杯放在事先已滴

有4～5滴水的玻璃片上。然后加入10 g NH

4

Cl晶体,并用玻璃棒迅速搅拌。

①实验中玻璃棒的作用是______________________________。

②写出有关的反应方程式:_______________________ _________。

③实验中观察到的现象有_________________________和反应混合物呈糊状。

(2)下列过程中不一定释放能量的是________(填编号) 。

①形成化学键②燃料燃烧③化合反应

④葡萄糖在体内的氧化反应⑤酸碱中和⑥炸药爆炸

(3)等质量的下列物质分别完全燃烧,放出热量较多的是______(填编号)。

①固体硫②硫蒸气

(4)已知:通常条件下,酸碱稀溶液中和生成1 mol水放出的热量为中和热。

稀溶液中 1 mol H

2SO

4

和NaOH恰好反应时放出Q kJ热量,则其中和热为

______kJ·mol-1。

【解析】(1)用玻璃棒迅速搅拌,可以知道玻璃棒的作用是搅拌使混合物充分接触并反应;氯化铵属于铵盐,能和强碱氢氧化钡反应生成氨气、水以及氯化钡,化学

方程式为Ba(OH)

2·8H

2

O+2NH

4

Cl BaCl

2

+2NH

3

↑+10H

2

O。氯化铵和Ba(OH)

2

·8H

2

O

的反应是吸热反应,温度降低能让水结冰,导致烧杯和玻璃片粘在一起,同时生成的氨气具有刺激性气味。

(2)一般的化合反应放热,但有的化合反应吸热,如二氧化碳和碳反应生成一氧化碳。

(3)固态变为气态需要吸收能量,所以硫蒸气的能量大于固体硫,等质量的固体硫、硫蒸气分别完全燃烧,放出热量较多的是硫蒸气。

(4)稀溶液中1 mol H

2SO

4

和NaOH恰好反应时生成2 mol水,放出Q kJ热量,所以

中和热为Q/2 kJ·mol-1。

答案:(1)①搅拌,使混合物充分接触并反应

②Ba(OH)

2·8H

2

O+2NH

4

Cl BaCl

2

+2NH

3

↑+10H

2

O

③玻璃片与烧杯之间结冰粘在一起,有少许刺激性气味的气体放出

(2)③(3)②(4) Q/2

17．工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO(g)＋2H 2(g) CH3OH(g)，反应过程中的能量变化情况如图所示。

(1)曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。计算当反应生成 1.5 mol CH3OH(g)时，能量变化值是________kJ。

(2)选择适宜的催化剂________(填“能”或“不能”)改变该反应的反应热。

(3)推测反应CH 3OH(g)CO(g)＋2H2(g)是______(填“吸热”或“放热”)反应。

【解析】(1)由题图知反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应，能量差值为510 kJ·mol－1－419 kJ·mol－1＝91 kJ·mol－1，则反应生成1.5 mol CH3OH(g)时，能量变化值是1.5 mol×91 kJ·mol－1＝136.5 kJ。(2)从图中可知，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ中反应物总能量与生成物总能量的差值不变，即催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应热。(3)可逆反应的正反应是放热反应，则其逆反

应为吸热反应。

【答案】(1)放热136.5(2)不能(3)吸热