人教版化学必修第2册同步练习第6章 第1节化学反应与能量变化 第1课时化学反应与热能 （含解析）

第六章　第一节　化学反应与能量变化
第1课时化学反应与热能 (原卷版)
基础达标
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是(　　)
A．煤炭、石油、潮汐能
B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、沼气
D．地热能、海洋能、核能
2．下列反应中，属于氧化还原反应且反应前后能量变化如图所示的是(　　)
A．生石灰溶于水
B．在人体组织里葡萄糖转化为CO2和H2O
C．高温条件下炭粉与二氧化碳的反应
D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl固体的反应
3．一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。
关于此反应说法错误的是(　　)
A．一定属于吸热反应
B．一定属于可逆反应
C．一定属于氧化还原反应
D．一定属于分解反应
4．反应2H2O2(l)??2H2O(l)＋O2(g)能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．由于是分解反应，所以该反应吸热
B．途径b改变了反应的能量变化
C．1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量
D．途径a放出的热量多
5．我国空间站预计建成后可承载试验能力大幅提高，而且长期连续运行。为此，需要提前造好飞船，根据空间站航天员乘组更换要求和货物运输需求，按需发射，“有点像航空公司的航班”。航天飞船可用肼(N2H4)作动力源。已知1 g液态肼和足量的液态过氧化氢反应生成N2和水蒸气时放出20.05 kJ热量，化学方程式如下：N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O。下列说法中错误的是(　　)
A．该反应中肼作还原剂
B．此情况下，液态肼燃烧生成1 mol N2时放出的热量为641.6 kJ
C．肼(N2H4)分子中只存在极性共价键
D．该反应的反应物总能量高于生成物的总能量
二、非选择题
6．某研究性学习小组在探究化学反应中的能量变化时设计了如图所示的实验装置。在小试管里加入2 g新制备的无水硫酸铜，把小试管套在具支试管内，在U形管内加入少量红墨水，打开T形管螺旋夹，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再夹紧螺旋夹，把水滴入小试管内，使白色的无水硫酸铜完全变成蓝色的五水硫酸铜晶体，可观察到U形管右侧的液面立即下降，左侧的液面上升。
(1)①写出上述反应的化学方程式： 。
②该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
③反应中的硫酸铜和水具有的总能量 (填“大于”或“小于”)五水硫酸铜晶体的总能量。
(2)如果U形管内两边的液面处于同一水平面后，在小试管内先加入Ba(OH)2·8H2O晶体，再加入NH4Cl固体，用玻璃棒不断搅拌，则可观察到U形管中的现象为 。
能力提升
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(　　)
A．H2O的分解反应是吸热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
D．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量
2．化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化。下列分析正确的是(　　)
A．将氯气通入H2O2和NaOH的混合溶液中，发出红光，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，放出热量
B．1 mol H2在氯气中完全燃烧，放出180 kJ热量，则键能(E)的关系为E(H—H)＝180 kJ＋2E(H—Cl)－E(Cl—Cl)
C．干燥的碘粉与铝粉混合无明显现象，滴上一滴水会冉冉升起紫色的碘蒸气，最后得到白色AlI3。说明碘和铝发生的反应是放热反应
D．精确实验测得H2O在常温下也能微弱电离，该过程是放热过程
3．下图分别表示白磷、红磷燃烧时的能量变化，下列说法中正确的是(　　)
A．白磷比红磷稳定
B．白磷燃烧产物比红磷燃烧产物稳定
C．白磷转变为红磷吸收热量
D．由图像知4 mol红磷燃烧放出2 954 kJ的热量
二、非选择题
4．(1)汽车尾气是城市污染的一种，在汽车尾气装置中加入适当的催化剂可以实现汽车尾气的无害治理。如图是NO和CO反应生成CO2和N2过程中的能量变化示意图，说明这个反应是 (填“吸热”或“放热”)反应，NO和CO的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)CO2和N2的总能量。
(2)金刚石和石墨互为同素异形体。已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石，吸收1.9 kJ的热量。
①该反应 (填“是”或“不是”)吸热反应。
②石墨和金刚石相比， 能量高， 更稳定。
③推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧， 放出的热量多。
5．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的三套实验装置：
(1)上述三个装置中，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（）(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”“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 (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。第六章　第一节　化学反应与能量变化
第1课时化学反应与热能 (解析版)
基础达标
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是(　C 　)
A．煤炭、石油、潮汐能
B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、沼气
D．地热能、海洋能、核能
解析：A项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B项，天然气不是新能源，也不是可再生能源；D项，地热能是来自地球内部的能源，核能不是可再生能源，也不是来自太阳的能源。
2．下列反应中，属于氧化还原反应且反应前后能量变化如图所示的是(　B　)
A．生石灰溶于水
B．在人体组织里葡萄糖转化为CO2和H2O
C．高温条件下炭粉与二氧化碳的反应
D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl固体的反应
解析：根据图示可知该反应是放热反应。A项，生石灰溶于水是放热反应，但是没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误；B项，在人体组织里葡萄糖转化为CO2和H2O的反应是放热反应，也是氧化还原反应，正确；C项，高温条件下炭粉与二氧化碳的反应是氧化还原反应，同时属于吸热反应，错误；D项，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl固体的反应是复分解反应，属于非氧化还原反应，同时是吸热反应，错误。
3．一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。
关于此反应说法错误的是(　A　)
A．一定属于吸热反应
B．一定属于可逆反应
C．一定属于氧化还原反应
D．一定属于分解反应
4．反应2H2O2(l)??2H2O(l)＋O2(g)能量变化如图所示，下列说法正确的是(　C　)
A．由于是分解反应，所以该反应吸热
B．途径b改变了反应的能量变化
C．1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量
D．途径a放出的热量多
解析：由图可知，2H2O2(l)??2H2O(l)＋O2(g)为放热反应，分解反应不一定是吸热反应，A项错误；途径b、a的能量变化相同，B、D项均错误；C项，2H2O2(l)??2H2O(l)＋O2(g)为放热反应，则1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量，正确。
5．我国空间站预计建成后可承载试验能力大幅提高，而且长期连续运行。为此，需要提前造好飞船，根据空间站航天员乘组更换要求和货物运输需求，按需发射，“有点像航空公司的航班”。航天飞船可用肼(N2H4)作动力源。已知1 g液态肼和足量的液态过氧化氢反应生成N2和水蒸气时放出20.05 kJ热量，化学方程式如下：N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O。下列说法中错误的是(　C　)
A．该反应中肼作还原剂
B．此情况下，液态肼燃烧生成1 mol N2时放出的热量为641.6 kJ
C．肼(N2H4)分子中只存在极性共价键
D．该反应的反应物总能量高于生成物的总能量
解析：反应中N2H4中－2价N元素被氧化成N2，N2H4在反应中作还原剂，A项正确；生成1 mol N2需要1 mol N2H4，即32 g N2H4，此时共放热20.05 kJ×32＝641.6 kJ，B项正确；在N2H4中既存在N—H极性键又存在N—N非极性键，C项不正确；该反应为放热反应，说明反应物总能量高于生成物总能量，D项正确。
二、非选择题
6．某研究性学习小组在探究化学反应中的能量变化时设计了如图所示的实验装置。在小试管里加入2 g新制备的无水硫酸铜，把小试管套在具支试管内，在U形管内加入少量红墨水，打开T形管螺旋夹，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再夹紧螺旋夹，把水滴入小试管内，使白色的无水硫酸铜完全变成蓝色的五水硫酸铜晶体，可观察到U形管右侧的液面立即下降，左侧的液面上升。
(1)①写出上述反应的化学方程式：CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O。
②该反应是放热(填“吸热”或“放热”)反应。
③反应中的硫酸铜和水具有的总能量大于(填“大于”或“小于”)五水硫酸铜晶体的总能量。
(2)如果U形管内两边的液面处于同一水平面后，在小试管内先加入Ba(OH)2·8H2O晶体，再加入NH4Cl固体，用玻璃棒不断搅拌，则可观察到U形管中的现象为U形管右侧的液面立即上升，左侧的液面下降。
解析：(1)①硫酸铜与水反应生成五水硫酸铜，反应方程式为CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O，②把水滴入小试管内，使白色的无水硫酸铜完全变成蓝色的五水硫酸铜晶体，可观察到U形管右侧的液面立即下降，左侧的液面上升，说明试管中温度升高，硫酸铜与水的反应为放热反应，③该反应为放热反应，则反应中的硫酸铜和水具有的总能量大于五水硫酸铜晶体的总能量。(2)如果U形管内两边的液面处于同一水平面后，在小试管内先加入Ba(OH)2·8H2O晶体，再加入NH4Cl固体，用玻璃棒不断搅拌，该反应为吸热反应，则可观察到U形管右侧的液面立即上升，左侧的液面下降。
能力提升
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(　AD　)
A．H2O的分解反应是吸热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
D．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量
2．化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化。下列分析正确的是(　AC　)
A．将氯气通入H2O2和NaOH的混合溶液中，发出红光，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，放出热量
B．1 mol H2在氯气中完全燃烧，放出180 kJ热量，则键能(E)的关系为E(H—H)＝180 kJ＋2E(H—Cl)－E(Cl—Cl)
C．干燥的碘粉与铝粉混合无明显现象，滴上一滴水会冉冉升起紫色的碘蒸气，最后得到白色AlI3。说明碘和铝发生的反应是放热反应
D．精确实验测得H2O在常温下也能微弱电离，该过程是放热过程
解析：A项，该现象说明反应物的总能量高于生成物的总能量；B项，正确的关系式是E(H—H)＝2E(H—Cl)－E(Cl—Cl)－180 kJ，注意是键能和能量的关系；D项，电离过程有化学键的断裂，是吸热的过程。
3．下图分别表示白磷、红磷燃烧时的能量变化，下列说法中正确的是(　D　)
A．白磷比红磷稳定
B．白磷燃烧产物比红磷燃烧产物稳定
C．白磷转变为红磷吸收热量
D．由图像知4 mol红磷燃烧放出2 954 kJ的热量
解析：由图知等质量的白磷和红磷完全燃烧时释放的能量白磷比红磷多，白磷能量高于红磷，能量越低越稳定，所以红磷稳定，白磷转变为红磷放出热量，故A、C错误；两者燃烧产物相同，状态相同，所以产物稳定性相同，故B错误；由图知红磷燃烧是放热反应，4 mol红磷燃烧放出的热量为738.5 kJ×4＝2 954 kJ，故D正确。
二、非选择题
4．(1)汽车尾气是城市污染的一种，在汽车尾气装置中加入适当的催化剂可以实现汽车尾气的无害治理。如图是NO和CO反应生成CO2和N2过程中的能量变化示意图，说明这个反应是放热(填“吸热”或“放热”)反应，NO和CO的总能量大于(填“大于”“小于”或“等于”)CO2和N2的总能量。
(2)金刚石和石墨互为同素异形体。已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石，吸收1.9 kJ的热量。
①该反应是(填“是”或“不是”)吸热反应。
②石墨和金刚石相比，金刚石能量高，石墨更稳定。
③推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧，金刚石放出的热量多。
解析：(1)根据图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热；(2)1 mol石墨可转化为金刚石，该反应吸收1.9 kJ的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定，石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。
5．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的三套实验装置：
(1)上述三个装置中，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Ⅲ(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左端液面降低，右端液面升高，说明该反应属于放热(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若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水可能是放热反应(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)，理由是某些物质(如NaOH固体)溶于水放热，但不是放热反应。
③若观察到烧杯中的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是硝酸铵(或其他合理答案)。
(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Ⅰ(或Ⅱ)(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，则说明该反应是放热(填“吸热”或“放热”)反应。
解析：(1)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，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NaOH和H2，该反应是放热反应，放出的热量使大试管中气体温度升高，气压增大，所以右边烧杯中有气泡产生；冷却后大试管中温度降低，气压减小，右边烧杯中的导管内会形成一段水柱。②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量。有热量放出的过程不一定属于放热反应，如浓硫酸、NaOH固体溶于水会放出热量，但是不属于放热反应。③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水吸收热量，溶于水能够吸收热量的物质有NH4NO3等。(4)方法①：选择上述装置Ⅰ(或Ⅱ)进行实验，Ⅰ装置U形管中左端液面降低，右端液面升高(或装置Ⅱ烧杯内导管口有气泡冒出)，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，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应放出大量热，使脱脂棉燃烧，证明该反应是放热反应。