高中化學魯科版有機化學基礎第一章有機化合物的結構與性質(zhì)烴 課時訓練9化學能與熱能

課時訓練9化學能與熱能一、放熱反應和吸熱反應1.下列說法正確的是()A.吸熱反應需要加熱才能發(fā)生B.放熱反應在常溫下就能進行C.化學反應就是將化學能轉(zhuǎn)化為熱能D.反應是放熱還是吸熱跟是否加熱沒有直接的關系解析:反應是放熱還是吸熱跟是否加熱無直接的關系,D項對;多數(shù)吸熱反應需要加熱,但有的不需要加熱,例如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應,A項錯;放熱反應有的可以不加熱,如白磷的自燃,有的就需加熱(或點燃)引發(fā)反應,如氫氣和氧氣的反應就需點燃,B項錯;化學反應不僅可將化學能轉(zhuǎn)化為熱能,還可轉(zhuǎn)化為電能、光能等,C項錯。答案:D2.吸熱反應一定是()A.釋放能量B.反應物總能量高于生成物總能量C.需要加熱D.反應物總能量低于生成物總能量解析:反應物總能量低于生成物總能量時,才能發(fā)生吸熱反應,吸熱反應不一定需要加熱才能發(fā)生,如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應。答案:D3.下列反應中不屬于氧化還原反應但屬于吸熱反應的是()A.氫氧化鉀與硫酸的反應B.鋅與鹽酸反應放出氫氣C.鎂條在空氣中燃燒(OH)2·8H2O與NH4Cl反應解析:A項是放熱反應且不是氧化還原反應;B、C項既屬于氧化還原反應又屬于放熱反應;D項屬于吸熱反應且不屬于氧化還原反應。答案:D4.下列物質(zhì)加入水中顯著放熱的是()A.生石灰 B.固體NaClC.無水乙醇 D.固體NH4NO3解析:很活潑的金屬(如K、Ca、Na)及其氧化物與水反應都明顯放熱;B、C加入水中無明顯熱量變化;固體NH4NO3溶于水則吸熱。答案:A5.關于吸熱反應的說法正確的是()A.凡需加熱的反應一定是吸熱反應B.只有分解反應才是吸熱反應C.使用催化劑的反應是吸熱反應與CaO化合是放熱反應,則CaCO3分解是吸熱反應解析:反應放熱還是吸熱與是否加熱無直接的關系,與是否使用催化劑也無直接關系,多數(shù)吸熱反應需要加熱,但有的不需要加熱,例如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應是吸熱反應,不需要加熱,且該反應屬于復分解反應,故A、B、C三項錯。放熱反應的逆過程,一定是吸熱反應,D項對。答案:D6.在研究化學反應中的能量變化時,我們通常做下面的實驗:在一只小燒杯里,加入20g已研磨成粉末的Ba(OH)2·8H2O,將小燒杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上,然后向燒杯中加入約10gNH4Cl晶體,根據(jù)實驗步驟,填寫下表,并回答問題。實驗步驟實驗現(xiàn)象及結論將晶體混合,立即快速攪拌有具有刺激性氣味并能使?jié)駶櫟淖仙镌嚰堊兯{的產(chǎn)生

用手摸燒杯下部感覺燒杯變涼說明此反應是反應

用手拿起燒杯燒杯下面帶有幾滴水的玻璃片黏到了燒杯底部將黏有玻璃片的燒杯放在盛有熱水的燒杯上玻璃片與上一燒杯的底部脫離反應后移走多孔塑料片,觀察反應物混合物呈糊狀,證明有生成

(1)寫出實驗過程中發(fā)生反應的化學方程式:

。

(2)實驗中要立即用玻璃棒迅速攪拌的原因是

。

解析:該實驗成功的關鍵是在短時間內(nèi)使反應充分進行,使體系溫度快速降低,玻璃片上的水凝固。該反應屬于固體之間的反應,且要求反應時間短,故一定將Ba(OH)2·8H2O晶體研磨成粉末,便于與NH4Cl充分接觸,另外,晶體混合后要立即用玻璃棒快速攪拌混合物。在反應過程中有刺激性氣味的NH3產(chǎn)生,會造成環(huán)境污染,故用浸有稀硫酸的棉花吸收NH3。答案:NH3吸熱水(1)Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O(2)使反應物迅速混合而充分反應,使溫度迅速下降二、放熱反應和吸熱反應的本質(zhì)及計算7.下圖表示吸熱反應的是()解析:解讀圖示可知,A反應過程中反應物總能量低于生成物總能量,B、D反應過程中反應物總能量高于生成物總能量,C項表示反應過程中反應物總能量等于生成物總能量,不存在。因此只有A項可以表示吸熱反應。答案:A與O2發(fā)生反應的過程用模型圖表示如下(“—”表示化學鍵),下列說法不正確的是()A.過程Ⅰ是吸熱過程B.過程Ⅲ一定是放熱過程C.該反應過程所有舊化學鍵都斷裂,且形成了新化學鍵D.該反應的能量轉(zhuǎn)化形式只能以熱能的形式進行解析:過程Ⅰ是舊化學鍵斷裂的過程,為吸熱過程,而過程Ⅲ為新化學鍵形成的過程,是放熱過程,故A、B、C項正確;該反應還可以以光能的形式釋放能量,D項錯誤。答案:D9.化學反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量變化如圖所示,請回答下列問題:(1)圖中A、C分別表示、,反應(填“吸收”或“放出”)能量。

(2)反應過程中斷裂的化學鍵為,(填“吸收”或“放出”)的能量為;形成的化學鍵為,(填“吸收”或“放出”)的能量為。

(3)E2=或(用A、C或E1、E3表示)。

解析:(1)A、C分別表示1molN2(g)和3molH2(g)(反應物)的總能量、2molNH3(g)(生成物)的總能量,由于反應物總能量高于生成物總能量,因此反應放出能量。(2)反應過程中斷裂的化學鍵為1molN≡N鍵和3molH—H鍵,吸收能量為E1;形成的化學鍵為6molN—H鍵,放出能量為E3。答案:(1)1molN2(g)和3molH2(g)的總能量2molNH3(g)的總能量放出(2)1molN≡N鍵和3molH—H鍵吸收E16molN—H鍵放出E3(3)A-CE3-E110.在25℃、101kPa的條件下,斷裂1molH—H鍵吸收436kJ能量,斷裂1molCl—Cl鍵吸收243kJ能量,形成1molH—Cl鍵放出431kJ能量。H2+Cl22HCl的化學反應可用下圖表示:現(xiàn)有1molH2與1molCl2反應,生成2molHCl。請回答下列有關問題:(1)反應物斷鍵吸收的總能量為。

(2)生成物成鍵放出的總能量為。

(3)H2+Cl22HCl中生成2molHCl(填“吸收”或“放出”)的熱量是。

(4)反應物總能量(填“>”或“<”)生成物總能量。

解析:題中Q(吸)=436kJ+243kJ,Q(放)=431kJ×2,Q(放)-Q(吸)=183kJ,反應為放熱反應,放出183kJ熱量。答案:(1)679kJ(2)862kJ(3)放出183kJ(4)>11.鍵能是指在25℃、×105Pa下,將1mol理想氣體分子AB拆開成為中性氣態(tài)原子A和B時所需要的能量。顯然鍵能越大,化學鍵越牢固,含有該鍵的分子越穩(wěn)定。例如,H—H鍵的鍵能是436kJ·mo,是指使1mol氣態(tài)H2分子變成2mol氣態(tài)氫原子需要吸收436kJ的能量。(1)已知H—Cl鍵的鍵能為431kJ·mo,下列敘述中正確的是。

A.每形成1molH—Cl鍵放出431kJ能量B.每形成1molH—Cl鍵吸收431kJ能量C.每拆開1molH—Cl鍵放出431kJ能量D.每拆開1molH—Cl鍵吸收431kJ能量(2)已知鍵能:H—H鍵為436kJ·mol-1;H—F鍵為565kJ·mol-1;H—Cl鍵為431kJ·mol-1;H—Br鍵為366kJ·mol-1。則下列分子受熱最穩(wěn)定的是。

解析:由鍵能的概念可知,25℃、×105Pa下,1mol理想氣體分子AB拆開成為中性氣態(tài)原子A和B吸收能量,則在相同條件下,由A、B原子形成AB分子時,所釋放的能量與拆開AB時所吸收的能量相同。故(1)中選項A、D正確。在HF、HCl、HBr、H2中,鍵能最大的HF化學鍵最牢固,受熱時表現(xiàn)得最穩(wěn)定。答案:(1)AD(2)A12.用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl。利用反應A,可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用。反應A:4HCl+O22Cl2+2H2O已知:i.反應A中,4molHCl被氧化,放出kJ的熱量。ii.(1)H2O的電子式是。

(2)斷開1molH—O鍵與斷開1molH—Cl鍵所需能量相差約為kJ,H2O中H—O鍵比HCl中H—Cl鍵(填“強”或“弱”)。

解析:由題給條件可知,4molHCl被氧化,放出熱量為kJ,可知ΔH=kJ·mol-1;由ΔH=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和,即4E(H—Cl)+E()-2E(Cl—Cl)-4E(H—O)=kJ·mol-1,可得E(H—O)-E(H—Cl)=×kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2×243kJ·mol-1)=kJ·mol-1。鍵能越大,化學鍵越穩(wěn)定、越強,所以水中的H—O鍵比氯化氫中的H—Cl鍵強。答案:(1)H∶∶H(2)32強(建議用時:30分鐘)1.有人認為人體實際上是一架緩慢氧化著的“高級機器”,人體在生命過程中也需要不斷地補充“燃料”。按照這種觀點,你認為人們通常攝入的下列物質(zhì)不能看作“燃料”的是()A.淀粉類物質(zhì) B.水C.脂肪類物質(zhì) D.蛋白質(zhì)解析:淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)均可燃燒釋放出熱量,而水不能作為燃料,故不可能在人體中釋放能量。答案:B2.下列說法不正確的是()A.化學反應除了生成新物質(zhì)外,還伴隨著能量的變化B.水汽化需要吸收能量,所以水汽化屬于吸熱反應C.可燃物的燃燒都是放熱反應D.反應物的鍵能總和大于生成物的鍵能總和,反應吸熱解析:化學反應一定有新物質(zhì)生成,同時伴隨著能量的變化,A項正確;水汽化是物理變化,不是化學反應,B項錯;燃燒都是放熱反應,C項正確;反應物的鍵能總和大于生成物的鍵能總和時,說明破壞反應物的化學鍵需要吸收的能量大于形成生成物的化學鍵所放出的能量,反應吸熱,D項正確。答案:B3.下圖是H2與Cl2發(fā)生反應生成HCl的途徑和三個狀態(tài)的能量,有關說法錯誤的是()A.步驟2是放熱反應B.三個狀態(tài)的能量E2最大C.要實現(xiàn)步驟1的轉(zhuǎn)化,必須加熱D.該反應放出的熱量為E1-E3解析:步驟1為舊化學鍵斷裂的過程,該過程吸收能量,步驟2為新化學鍵的形成過程,該過程放出能量,故三個階段中能量最高的是E2,該反應可通過燃燒實現(xiàn),為放熱反應,放出的熱量為E1-E3,要實現(xiàn)步驟1的轉(zhuǎn)化可以通過加熱或光照等,故只有C項錯誤。答案:C4.已知反應A+BC+D為放熱反應,對該反應的下列說法正確的是()的能量一定高于C的能量一定高于D和B的總能量一定高于C和D的總能量D.該反應為放熱反應,故不必加熱就一定能發(fā)生解析:根據(jù)反應是吸熱還是放熱,只能判斷反應物的總能量與生成物總能量的相對大小,不能判斷具體某種物質(zhì)的能量的相對大小,C項對。放熱反應有的可以不加熱,如白磷的自燃,有的就必須加熱(或點燃)引發(fā)反應,如氫氣和氧氣的反應就需點燃,D項錯。答案:C5.炎熱的夏季里,能喝上一口冰鎮(zhèn)飲料是非常愜意的事情。目前,一種人稱“搖搖冰”的即冷即用飲料已經(jīng)上市。所謂“搖搖冰”,是指吸食前將飲料隔離層中的制冷物質(zhì)和水混合搖動能使罐中飲料冷卻。若該制冷物質(zhì)可以在下列物質(zhì)中選擇,它應該是()A.氯化鈉 B.固體硝酸銨 C.固體氧化鈉 D.固體氫氧化鈉解析:氯化鈉溶于水時,溶液溫度沒有明顯的變化;強酸、強堿溶于水時放出大量的熱;強酸或中強酸對應的氧化物,如SO3、P2O5等與水反應時,也放出大量的熱;強堿或中強堿對應的堿性氧化物,如Na2O、CaO與水反應時,也放出大量的熱;硝酸銨溶于水時,吸收大量的熱而使溶液的溫度明顯降低。答案:B6.(2023北京理綜,9)最新報道:科學家首次用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如下:下列說法正確的是()和O生成CO2是吸熱反應B.在該過程中,CO斷鍵形成C和O和O生成了具有極性共價鍵的CO2D.狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應的過程解析:A項,根據(jù)圖像可知,反應物的總能量高于生成物的總能量,因此正反應是放熱反應,A項錯誤;B項,根據(jù)狀態(tài)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以看出整個過程中的CO沒有斷裂成C和O,B項錯誤;C項,CO2中的共價鍵是不同的非金屬元素之間形成的,因此是極性鍵,C項正確;D項,狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示的是CO與O形成CO2的過程,D項錯誤。答案:C7.在研究物質(zhì)變化時,人們可以從不同的角度、不同的層面來認識物質(zhì)變化時所引起的化學鍵及能量變化,據(jù)此判斷以下敘述中錯誤的是()A.金屬鈉與氯氣反應生成氯化鈉后,其結構的穩(wěn)定性增強,體系的能量降低B.物質(zhì)燃燒可看成“儲存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學能)轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來C.氮分子內(nèi)部存在著很強的共價鍵,故通常狀況下氮氣化學性質(zhì)很活潑D.需要加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸收能量的反應解析:鈉原子最外層只有1個電子,氯原子最外層有7個電子,兩者通過得失電子能生成具有8電子穩(wěn)定結構的Na+和Cl-,Na+和Cl-通過離子鍵相互結合成NaCl,故A項正確;物質(zhì)燃燒把化學能轉(zhuǎn)化成熱能,B項正確;氮分子內(nèi)部存在很強的共價鍵,很難被破壞,所以化學性質(zhì)很穩(wěn)定,C項錯;D項正確。答案:C8.已知反應H2(g)+Br2(l)2HBr(g)在25℃、101kPa下進行,消耗1molH2(g)放出熱量為72kJ,蒸發(fā)1molBr2(l)獲得1molBr2(g)需要吸收的能量為30kJ,其他相關數(shù)據(jù)如下表:H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ436a369則表中a為() 解析:化學反應的實質(zhì)是舊鍵斷裂(吸收能量)和新鍵形成(放出能量),反應放出的熱量等于形成化學鍵放出的能量減去破壞化學鍵吸收的能量,故有369×2kJ-(436kJ+30kJ+akJ)=72kJ,a=200,D項正確。答案:D9.某反應由兩步反應ABC構成,它的反應能量曲線如圖。下列敘述正確的是()A.兩步反應均為吸熱反應B.三種化合物中C最穩(wěn)定與C的能量差為E4反應,反應條件一定要加熱解析:根據(jù)反應能量曲線圖可知,能量大小為B>A>C,故兩步反應分別為吸熱反應、放熱反應,其中A、C的能量差為ΔH,C的能量最低,C最穩(wěn)定,A、C項錯誤,B項正確;吸熱反應不一定需要加熱,D項錯誤。答案:B10.將V1mLmol·L-1HCl溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度,實驗結果如圖所示(實驗中始終保持V1+V2=50)。下列敘述正確的是()A.做該實驗時環(huán)境溫度為22℃B.該實驗表明化學能可以轉(zhuǎn)化為熱能溶液的濃度約是mol·L-1D.該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應解析:圖像中曲線起點表明5mLmol·L-1HCl溶液與(50-5)mL未知濃度NaOH溶液混合反應后的溫度為22℃,而不是實驗環(huán)境溫度,A項錯誤;當30mLmol·L-1HCl溶液與(50-30)mLNaOH溶液混合反應后溫度達到最高點,說明反應放熱且兩者恰好反應后放熱最多,c(NaOH)==mol·L-1,B項正確,C項錯誤;曲線不能說明其他有水生成的反應中的能量和溫度變化,D項錯誤。答案:B11.某學習小組設計以下實驗,探究化學反應中的熱效應,把試管放入盛有25℃的飽和石灰水的燒杯中,試管中開始放入幾小塊鎂片,再用滴管往其中滴加5mL稀鹽酸。試回答下列問題:(1)實驗中觀察到的現(xiàn)象是

。

(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是

。

(3)寫出有關反應的離子方程式。

(4)由實驗推知,MgCl2和H2的總能量(填“大于”“小于”或“等于”)鎂片和HCl的總能量。

(5)如果將本題中“25℃的飽和石灰水”換成“20℃碳酸飲料”進行實驗探究,實驗中觀察到的另一現(xiàn)象是,其原因是。

解析:鎂與稀鹽酸的反應是放熱反應,鎂與稀鹽酸反應產(chǎn)生的熱量使石灰水的溫度升高,Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小。氣體的溶解度也隨溫度的升高而減小。答案:(1)試管中鎂片逐漸溶解,并有氣體產(chǎn)生,燒杯中石灰水變渾濁(2)鎂與稀鹽酸的反應是放熱反應,該反應放出的熱量使石灰水溫度升高,Ca(OH)2溶解度隨溫度的升高而減小,故變渾濁(3)Mg+2H+Mg2++H2↑(4)小于(5)燒杯中液體放出氣泡的速率逐漸加快氣體的溶解度隨著溫度的升高而減小12.下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學鍵所消耗的能量:物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量/kJ243193151432366298436根據(jù)上述數(shù)據(jù)回答(1)~(3)題。(1)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是() (2)下列氫化物中最穩(wěn)定的是() (3)相同條件下,X2(X代表Cl、Br、I)分別與氫氣反應,當消耗等物質(zhì)的量的氫氣時,放出或吸收的熱量最多的是。

解析:能量越低越穩(wěn)定。在以上物質(zhì)中,H2最穩(wěn)定,所以自身能量最低;根據(jù)斷鍵時所吸收的能量可知(2)中HCl最穩(wěn)定,斷開化學鍵,所消耗能量越高,越穩(wěn)定。答案:(1)A(2)A(3)Cl213.物質(zhì)爆炸都伴隨著能量變化,請回答下列問題:(1)氯酸鉀、火藥及白磷(P4,固體)等組成的混合物極易爆炸。由于KClO3受熱分解釋放出O2,引發(fā)白磷的燃燒而導致火藥爆炸。31gP4完全燃燒生成五氧化二磷固體釋放出akJ熱量。下列說法不正確的是。

的分解過程中只有共價鍵斷裂沒有共價鍵生成B.火藥爆炸會使周圍空氣體積迅速膨脹C.若白磷完全燃燒釋放出8akJ熱量,則需要標準狀況下的O2體積為224LD.易燃易爆物應遠離火源(2)天然氣已經(jīng)成為我國主要的民用清潔能源,但天然氣與空氣混合達到一