第07讲 化学反应与热能 -2022-2023学年高一化学精讲精练（人教版2019必修第二册）（原卷版）

化学反应与热能考点精讲1．实验探究（1）向Mg与稀盐酸反应的溶液中插入温度计，温度计显示的温度，说明该反应为反应。（2）将20gBa(OH)2·8H2O晶体粉末与10gNH4Cl晶体混合放入烧杯中，将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到有气味时用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部感觉，烧杯与木片间有现象，说明该反应为反应。实验操作实验现象结论①看到有气泡产生②用手触摸反应后的试管，③用温度计测得反应后温度该反应热量闻到刺激性气味，烧杯壁，木片和烧杯，混合物呈糊状该反应热量2．放热反应与吸热反应（1）放热反应：的化学反应，如活泼金属与酸的反应，燃烧反应，中和反应等。（2）吸热反应：的化学反应，如氢氧化钡与氯化铵的反应，盐酸与碳酸氢钠的反应，灼热的炭与二氧化碳的反应。3．化学反应存在能量变化的原因（1）从化学键的变化理解——主要原因 （2）从物质储存化学能的角度理解宏观解释反应示意图反应示意图化学反应化学反应①放热反应可以看成是反应物所具有的能转化为能释放出来。②吸热反应可以看成是能转化为能被生成物所“储存”。4．人类对能源的利用（1）利用的三个阶段　——树枝杂草　　　　　↓——、、　　　↓——（2）化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题①一是其短期内，储量有限；②二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、等是大气污染物的主要来源。5．新能源（1）特点：资源丰富、、对环境等。（2）人们比较关注的新能源：能、能、地热能、海洋能和能等。6．放热反应与吸热反应的比较放热反应吸热反应形成原因反应物具有的总能量生成物具有的总能量反应物具有的总能量生成物具有的总能量与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放的总能量反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量反应物分子断键时吸收的总能量 反应过程图示示例①金属与水或酸的反应②燃烧反应③中和反应④大部分化合反应①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应②C与H2O(g)、CO2的反应③大部分分解反应考点1：放热反应与吸热反应【例1】（放热反应判断）下列变化过程，属于放热反应的是(　　)①液态水变成水蒸气　②酸碱中和反应③浓H2SO4稀释　④固体NaOH溶于水⑤H2在Cl2中燃烧　⑥食物腐败A．②⑤⑥　　　　　　　B．②③④C．①③⑤D．②③④⑤⑥【例2】（吸热反应判断）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苛性钠固体溶于水　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰与水反应生成熟石灰　⑥干冰升华A．①④B．②④C．③⑤D．④⑥正确理解吸热反应和放热反应1．“三个不一定”（1）需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应。（2）放热反应常温下不一定容易发生，如物质燃烧。（3）吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。2．区分吸放热反应和吸放热过程吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。1．下列物质放入水中，会显著放热的是(　　) A．食盐　　B．蔗糖　　　C．酒精　　D．生石灰2．下列过程会吸收热量的是(　　)A．浓硫酸溶于水B．NH4NO3溶于水C．钠与水反应D．镁条燃烧3．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是（）A．灼热的碳与CO2的反应B．铁片和稀硫酸的反应C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应D．甲烷在氧气中的燃烧反应4．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浓硫酸溶于水放出热量属于放热反应　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④B．只有①②C．①②③④D．②③④5．下列变化中属于吸热反应的是()①冰融化成水②胆矾受热分解③浓硫酸加水稀释④高锰酸钾分解制取氧气⑤生石灰与水反应生成熟石灰⑥石灰石高温分解⑦CO2+C2CO⑧Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合⑨C+H2O(g)CO+H2A．②④⑥⑦⑨B．①②④⑥⑦⑧⑨C．②③④⑤⑥⑧D．②④⑥⑦⑧⑨考点2：化学反应中能量变化的原因1．化学反应中能量变化的原因（1）微观角度①变化原因：②实例：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)断开1molH—H键吸收436kJ能量，断开1molCl—Cl键吸收243kJ能量，形成2molH—Cl键释放862kJ能量，则反应中向环境释放能量为(436kJ＋243kJ－862kJ)＝183kJ。 ③结论：化学反应中能量变化的主要原因是化学键的。（2）宏观角度①物质的能量与反应放出、吸收能量的关系反应物总能量>生成物总能量：反应能量；反应物总能量<生成物总能量：反应能量。②结论：化学反应中的能量变化取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。③图示：2．化学反应中能量变化（1）从反应物、生成物总能量角度判断化学反应中的能量变化放出能量吸收能量（2）从化学键角度判断化学反应中的能量变化用Q(吸)表示反应物分子断键时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量。公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)①若ΔQ>0，说明反应物分子断键时吸收的总能量>生成物分子成键时放出的总能量，即反应吸收能量。②若ΔQ<0，说明反应物分子断键时吸收的总能量<生成物分子成键时放出的总能量，即反应放出能量。图示：　　E1为断键吸收的能量　　E2为成键释放的能量 【例3】（化学反应中能量变化的原因的理解）下列说法不正确的是(　　)A．反应的能量变化与反应过程无关B．有的化学反应没有能量变化C．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因D．化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化【例4】（化学反应中能量变化的原因的辨析）已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是(　　)A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量D．反应物X和Y的总能量一定高于生成物M和N的总能量【例5】硅是太阳能电池的重要材料。工业冶炼纯硅的原理是：粗硅冶炼：①SiO2＋2CSi＋2CO↑。精炼硅：②Si＋3HClSiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2Si＋3HCl。化学反应与能量变化如图所示，回答下列问题：（1）①是_____________反应，②是_____________反应，③是______________反应。(填“吸热”或“放热”)（2）反应②破坏反应物中的化学键所吸收的能量______(填“大于”或“小于”)形成生成物中化学键所放出的能量。放热反应和吸热反应的判断方法1．根据反应物和生成物的总能量大小判断——反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。2．根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断——破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。3．根据经验规律判断——用常见吸热和放热的反应类型来判断。4 ．根据生成物和反应物的相对稳定性判断——由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。1．下列有关能量转化的说法中正确的是(　　)A．Na与H2O的反应属于吸热反应B．“H—Cl―→H＋Cl”过程中放出热量C．干冰升华过程放出热量D．反应“C＋H2O(g)CO＋H2”中的能量变化可以用如图表示2．下列说法正确的是(　　)A．物质发生化学变化都伴随着能量变化B．任何反应中的能量变化都表现为热量变化C．物质变化时若伴有能量变化，则一定是化学变化D．没有物质的化学变化，也就没有能量的变化3．下列说法正确的是()A．如图可以表示吸收能量的过程B．化学反应过程中必然伴随着能量变化C．该反应可能是氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应D．H2O(g)=H2O(l)过程中放出大量的热，该过程属于放热反应4．如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是() A．图a表示的是吸热反应的能量变化B．图b中生成物比反应物稳定C．图b可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化D．图a不需要加热就一定能发生，图b一定需要加热才能发生5．如图所示，把试管放入盛有25℃饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再滴入5mL稀盐酸。回答下列问题：（1）实验中观察到的现象是________________。（2）产生上述现象的原因是________________。（3）写出有关反应的离子方程式____________。（4）由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”、“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。考点3：能源的利用【例6】（能源分类）“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【例7】（解决能源问题的措施）有专家提出，如果利用太阳能将燃料CH4、CH3OH、NH3等燃烧后的产物如CO2、H2O、N2等组合，使之重新变成CH4、CH3OH、NH3等的构思（如图所示）能够实现，那么在很大程度上可以缓解能源危机，在此过程中太阳能最终转化为（） A．化学能B．生物质能C．热能D．电能解决能源问题的措施①提高能源的利用效率：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。1．有关能源的下列说法不正确的是(　　)A．煤、石油、天然气均为化石能源B．化石能源是非再生能源C．氢能是可再生能源D．氢能、核能均是无污染的高效能源2．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源的是(　　)①天然气　②煤　③核能　④石油　⑤太阳能　⑥生物质能　⑦风能　⑧氢能A．①②③④B．③④⑤⑥⑦⑧　C．③⑤⑥⑦⑧D．⑤⑥⑦⑧3．有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。如图所示。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为(　　)A．化学能　　　　　　　　B．热能C．生物质能D．电能 4.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的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2mol液态H2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值考点4：化学反应中能量变化的计算【例8】已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量121kJ，且氧气中1molOO键完全断裂时需要吸收能量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出能量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收能量为(　　)A．920kJ　　　　　　　B．557kJC．436kJD．188kJ【例9】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1mol化学键所需的能量(kJ)：键为942、O==O键为500、N—N键为154，则断裂1molN—H键所需的能量(kJ)是(　　)A.194B．391C.516D．658利用反应热计算键能时，需将热化学方程式中的各物质的化学式改写为结构式，以便于弄清各分子中所含有的化学键数，防止在共价键数目的计算时出错。1．金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质。100kPa下，1mol石墨转化成1mol金刚石需要吸收热量1.895kJ。据此，判断下列结论正确的是（）A．金刚石比石墨稳定B．1mol石墨比1mol金刚石总能量高C．1mol金刚石比1mol石墨总能量高 D．石墨和金刚石是碳元素的同位素2．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为和反应生成过程中的能量变化，下列说法中正确的是A．和完全反应放出的能量为180kJB．通常情况下，和混合能直接生成NOC．和具有的总能量小于具有的总能量D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水3．已知断开1molH-H键吸收的能量为436kJ，形成1molN-H键放出的能量为391kJ，根据化学方程式N2+3H22NH3可知，高温、高压条件下，1molN2完全反应放出的能量为92.4kJ，则断开1molNN键吸收的能量是（）A．431kJB．649kJC．869kJD．945.6kJ4．下图为反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图。下列说法正确的是A．拆开2molH2(g)和1molO2(g)中的化学键成为H、O原子，共放出1368kJ能量B．由H、O原子形成2molH2O(g)，共吸收1852kJ能量C．2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(1)，共吸收484kJ能量D．2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2moIH2O(g)，共放出484kJ能量 1．现在人类直接利用的主要的化石能源是(　　)A．太阳能B．核能C．氢能D．煤2．关于化学反应热现象的说法不正确的是(　　)①放热反应发生时不必加热　②化学反应过程中一定有能量变化　③吸热反应需要加热后才能发生　④化学反应吸收或放出热量的多少与参加反应的物质的多少有关A．①②B．②③C．①③D．②④3．下列属于氧化还原反应，且为吸热反应的是(　　)A．CaO＋H2O===Ca(OH)2B．C＋H2OCO＋H2C．Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑D．2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O4.如图为某化学反应的能量—反应过程图，由此可判断该反应(　　)A．为放热反应B．为吸热反应C．属于燃烧反应D．属于中和反应5．下列属于吸热反应的是(　　)A．金属钠与水的反应B．氢气燃烧C．浓硫酸的稀释D．Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl(固体)混合6．下列实验现象或图像信息不能充分说明对应的化学反应是放热反应的是(　　)选项ABCD反应装置或图像 实验现象或图像信息反应开始后，针筒活塞向右移动反应物总能量大于生成物总能量反应开始后，甲处液面低于乙处液面温度计的水银柱不断上升7．金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质。100kPa下，1mol石墨转化成金刚石需要吸收热量1.895kJ。据此，判断下列结论正确的是(　　)A．金刚石比石墨稳定B．1mol石墨比1mol金刚石总能量高C．1mol金刚石比1mol石墨总能量高D．石墨和金刚石是碳元素的同位素8．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(　　)A．Q1＋Q2>Q3B．Q1＋Q2>2Q3C．Q1＋Q2<Q3D．Q1＋Q2<2Q39．下列说法不正确的是(　　)A．化石燃料在任何条件下都能充分燃烧B．化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体C．直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好D．固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更高10．已知断开1molH2(g)中H—H键需要吸收436kJ能量。根据能量变化示意图，下列说法或热化学方程式不正确的是(　　)A．断开1molHCl(g)中的H—Cl键要吸收432kJ能量B．生成1molCl2(g)中的Cl—Cl键放出243kJ能量C．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－864kJ·mol－1D．HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)ΔH＝＋92.5kJ·mol－111.如图所示，对于A生成C的反应，下列所得结论正确的是(　　) A．该反应为吸热反应B．该反应进行时，一定有能量放出C．A物质比C物质稳定D．该反应肯定很容易，不需要加热就可以进行12．下列说法正确的是(　　)A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化C．任何放热反应在常温下一定能发生D．反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热13.已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A===A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是(　　)A．该反应的进行一定需要加热或点燃B．该反应若生成2molAB2(g)，则放出的热量为(E1－E2)kJC．该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量D．生成2molB—A键放出E2kJ能量14．据人民网报道，有一集团拟在太空建立巨大的激光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢气，其反应式可表示为2H2O2H2↑＋O2↑。有下列几种说法：①水的分解反应是放热反应；②氢气是一级能源；③使用氢气作燃料有助于控制温室效应；④若用生成的氢气与空气中多余的二氧化碳反应生成甲醇储存起来，可改善人类的生存环境。以上叙述中正确的是(　　)A．①②　　　　　　　　B．②③C．③④D．①②③④15．NF3是一种温室气体，其储存能量的能力是CO2的12000～20000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能：化学键NNF—FN—F键能/(kJ·mol－1)946.0154.8283.0下列说法中正确的是(　　)A．过程N2(g)→2N(g)放出能量 B．过程N(g)＋3F(g)→NF3(g)放出能量C．反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)为吸热反应D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成，仍可能发生化学反应16．白磷与氧气可发生反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P：akJ·mol－1、P—O：bkJ·mol－1、PO：dkJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算1mol白磷反应放出的热量，其中正确的是(　　)A．(6a＋5d－4c－12b)kJB．(4c＋12b－6a－5d)kJC．(4c＋12b－4a－5d)kJD．(4a＋5d－4c－12b)kJ17．根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是(　　)A．H2O分解为H2与O2时放出热量B．生成1molH2O时吸收热量245kJC．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙D．氢气和氧气的总能量小于水的能量18．在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ·mol－1表示。请认真观察下图，然后回答问题。（1）图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。（2）已知拆开1molH—H键、1molI—I键、1molH—I键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、299kJ。则由1mol氢气和1mol 碘反应生成HI会________(填“放出”或“吸收”)________kJ的热量。在化学反应过程中，是将________转化为________________。（3）下列反应中，属于放热反应的是________，属于吸热反应的是______________。①物质燃烧　②炸药爆炸　③酸碱中和反应　④二氧化碳通过炽热的炭　⑤食物因氧化而腐败　⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应　⑦铁粉与稀盐酸反应19．某化学反应，设反应物总能量为E1，生成物总能量为E2，如果把化学反应中能量的变化看成是物质内部的能量与热能之间进行转变。则：（1）若E1＞E2，则该反应为____热反应，该反应的过程可看成是“储存”在物质内部的能量转化为________能而被释放出来的过程。（2）若E1＜E2，则该反应为________热反应，那么在发生化学反应时，反应物需要_________才能转化成生成物。该反应过程可看成是______________________________的过程。20．已知2mol氢气燃烧生成液态水时放出572kJ热量，反应的方程式是2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)。请回答下列问题：（1）该反应的生成物能量总和________(填“大于”“小于”或“等于”)反应物能量总和。（2）若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量________(填“＞”“＜”或“＝”)572kJ。（3）与化石燃料相比，利用氢能源有很多优点，请说出其中一点__________________________。21．为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下图所示的三套实验装置：（1）上述3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”的是装置________(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”或“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：选择装置________(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。