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高中化学人教版选修4:第1章第一节第1课时知能优化训练


1.(2011 年湖北武汉高二质检)下列各图中,表示正反应是吸热反应的图是(

)

解析:选 A。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反 应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。当反应物总能量>生成物总能量,反应放出能 量;当反应物总能量<生成物总能量,反应吸收能量。 2.(2011 年临沂高二检测)下列说法正确的是(双选)( ) A.干冰蒸发需要吸收大量的热,这就是化学反应中的吸热反应 B.酒精常被用作酒精灯和内燃机的燃料,说明酒精燃烧是放热反应 C.木炭常温下不燃烧,加热才能燃烧,说明木炭燃烧是吸热反应 D.人们用氢氧焰焊接或切割金属,主要利用了氢气和氧气化合时所放出的能量 解析:选 BD。干冰升华是物理变化,A 不正确;酒精之所以能作燃料,是因为它燃烧 放热,B 正确;木炭燃烧需要加热引发反应,但反应开始后,反应放出的热可使木炭继续 燃烧,说明反应放热,C 不正确;D 正确。 3.下列反应属于放热反应的是( ) A.Al 与 HCl(稀)反应 B.C+CO2=====2CO C.KClO3 受热分解 D.NaOH 溶于水 解析:选 A。金属与酸的反应是放热反应,故 A 正确;C 与 CO2 生成 CO 的反应是吸 热反应,故 B 错误;C 项为吸热反应;NaOH 溶于水虽然放热,但不是化学反应,故不属 于放热反应,D 错。 4.下列说法正确的是( ) A.化学反应中的能量变化,都表现为热量变化 B.物理变化过程中,也可能有热量的变化 C.ΔH 的大小与反应时的温度、反应物的多少无关 D.放热反应中,任何一种反应物的能量一定大于任何一种生成物的能量 解析:选 B。A 项,化学反应中的能量变化有热能,也可能有光能、电能等其他形式; B 项,物理变化也有可能伴随能量变化,如物质的液化、汽化等;C 项,ΔH 的大小与反应 温度有关,与化学方程式中的化学计量数有关;D 项,放热反应是指反应物的总能量大于 生成物的总能量,但具体到某一物质,反应物的能量不一定大于生成物的能量。 5. 已知破坏 1 mol N≡N 键、 H—H 键和 N—H 键分别需吸收的能量为 946 kJ、 kJ、 436 391 kJ。计算 1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)完全转化为 NH3(g)时反应热的理论值。 解析:N2(g)与 H2(g)反应的化学方程式为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。使 1 mol N≡N 键断裂吸收 946 kJ 的能量, 3 mol H—H 键断裂共需吸收 436 kJ/mol×3 mol=1308 kJ 的 使 能量,因此使 1 mol N2(g)和 3 mol H2(g)中的化学键断裂共需吸收的能量为 946 kJ+1308 kJ
高温

=2254 kJ。而 2 mol NH3(g)中含 6 mol N—H 键,形成 6 mol N—H 键时放出的能量为 391 kJ/mol×6 mol=2346 kJ。因此该反应的反应热应等于生成物分子形成时所释放的总能量 (2346 kJ)与反应物分子的化学键断裂时所吸收的总能量(2254 kJ)的差, 即放出了 92 kJ 的能 量,即 ΔH=-92 kJ/mol。 答案:ΔH=-92 kJ/mol 1.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是( ) A.铝片与稀硫酸反应 B.Ba(OH)2· 2O 与 NH4Cl 反应 8H C.灼热的炭与 CO2 反应 D.甲烷在 O2 中的燃烧反应 解析:选 C。已知为吸热反应的是 B 和 C,但 B 反应方程式为 Ba(OH)2· 2O+ 8H 2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O,是非氧化还原反应,C 反应方程式为 C+CO2===== 2CO,是氧化还原反应。 2.下列说法不正确的是( ) . A.化学变化过程是原子的重新组合过程 B.化学反应可分为吸热反应和放热反应 C.化学反应中能量变化多少与参加反应的反应物的量有关 D.化学变化中的能量变化都是以热能形式表现出来的 解析:选 D。化学反应中能量变化除以热能形式表现出来以外,还常以电能、光能等 形式表现出来。化学反应过程就是旧键的断裂、新键的形成,原子重新组合的过程。 3.(2011 年湖北孝感调研)下列物质间的反应,其能量变化符 合右图的是( ) A.由铝和盐酸制氢气 B.灼热的炭与二氧化碳反应 C.Ba(OH)2· 2O 晶体和 NH4Cl 晶体混合 8H D.碳酸钙的分解 解析: A。 选 该图示为放热反应能量图。 为典型放热反应, A B、C 是吸热反应的典型代表;D 项高温持续加热,说明是吸热 反应。 4.下列过程一定释放出能量的是( ) A.化合反应 B.分解反应 C.分子拆成原子 D.原子组成分子 解析:选 D。形成化学键释放能量,原子结合成分子放出能量,化合、分解反应有可 能是放热反应,也有可能是吸热反应。 5.下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( ) A.碳酸钙受热分解 B.乙醇燃烧 C.铝粉与氧化铁粉末反应 D.氧化钙溶于水 解析:选 A。当生成物的总能量高于反应物的总能量时表现为吸热反应。B、C、D 均 为放热反应。 6.(2011 年如东中学高二检测)下列变化为放热的化学反应的是( ) A.H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol B.2HI(g)===H2(g)+I2(g) ΔH=+14.9 kJ/mol C.形成化学键时共放出能量 862 kJ 的化学反应 D.能量变化如图所示的化学反应
高温

解析:选 D。H2O(g)===H2O(l)是物理变化,A 错误;2HI(g)===H2(g)+I2(g) ΔH>0 为 吸热反应,B 错误;由于旧化学键断裂时吸收的能量未知,故不能确定该反应是吸热反应 还是放热反应,C 错误;反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,D 正 确。 7. (2011 年山西大同高二检测)由图分析,下列说法正确的是 ( ) A.A→B+C 和 B+C→A 两个反应吸收或放出的能量不等 B.A→B+C ΔH<0 C.A 具有的焓高于 B 和 C 具有的焓总和 D.A→B+C ΔH>0,则 B+C→A ΔH<0 解析:选 D。由题目中图象可知:A→B+C 为吸热反应,ΔH>0, 则 B+C→A 为放热反应,ΔH<0,B 错误,D 正确;两个反应吸收或放出的能量相同,A 错误;由图象知 A 具有的焓低于 B 和 C 具有的焓总和,C 错误。 8. 已知在相同状况下, 同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键放出的能量。 下列说法正确的是(双选)( ) A.电解熔融的 Al2O3 可以制得金属铝和氧气,该反应是一个放出能量的反应 B.水分解产生氢气和氧气时放出能量 C.相同状况下,反应 2SO2+O2===2SO3 是一个放热反应,则反应 2SO3===2SO2+O2 是一个吸热反应 D.氯化氢分解成氢气和氯气时需要吸收能量 解析:选 CD。由题意可以推测,如果一个反应过程放出能量,那么使反应逆向进行则 需要吸收能量,所以 C 正确。另外氢气和氧气反应、氢气和氯气反应、铝和氧气反应都是 放出能量的反应, 与它们相反的反应: 水、 2O3 和氯化氢的分解都应该是吸收能量的反应。 Al 9.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 氢气分子中的化 学键消耗的能量为 Q1 kJ, 破坏 1 mol 氯气分子中的化学键消耗的能量为 Q2 kJ, 形成 1 mol 氯化氢分子中的化学键释放的能量为 Q3 kJ。下列关系式中,正确的是( ) A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3 C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2<2Q3 解析:选 D。氢气在氯气中燃烧时放出能量,所以形成 2 mol 氯化氢分子中的化学键 释放的能量大于破坏 1 mol 氢气分子中的化学键和破坏 1 mol 氯气分子中的化学键消耗的能 量总和。 10. (2011 年 广 州 高 二检 测 )已 知 化 学 反 应 2C(s)+ O2(g)===== 2CO(g); 2CO(g) + O2(g)=====2CO2(g)都是放热反应。据此推断,下列说法不正确的是(相同条件下)( .
点燃 点燃

)

A.56 g CO 和 32 g O2 所具有的总能量大于 88 g CO2 所具有的总能量 B.12 g C 所具有的能量一定高于 28 g CO 所具有的能量 C.12 g C 和 32 g O2 所具有的总能量大于 44 g CO2 所具有的总能量 D.将两份碳燃烧,生成 CO2 的反应比生成 CO 的反应放出的热量多 解析:选 B。根据两个化学反应都是放热反应得出:反应物的总能量大于生成物的总 1 点燃 能量,故由 2C(s)+O2(g)=====2CO(g)为放热反应,得出 C(s)+ O2(g)===CO(g)也为放热反 2 应, 所以 12 g C 的总能量与 16 g O2 的总能量之和大于 28 g CO 的总能量, 错; 2CO(g) B 对 +O2(g)=====2CO2(g)而言, g CO 的总能量与 32 g O2 的总能量之和大于 88 g CO2 的总能 56 量,故 A 正确;由常识知 C 燃烧生成 CO2 也是放热反应,且充分燃烧时放出的热量比不充 分燃烧时放热多,故 C、D 正确。 11.如图是一个简易测量物质反应是吸热还是放热的实验装置,利用此装置可以很方便 地测得某反应是放热反应还是吸热反应。请根据装置回答下列问题:
点燃

(1)将铝片加入小试管内,然后注入足量的盐酸,有关反应的离子方程式是__________, 试管中看到的现象是______________________________________________________。 (2)弯管中 A 端液面________(填“上升”或“下降”),原因是__________________ ________________________________________________________________________; 说明此反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。 解析:小试管内反应产生的热量使锥形瓶内温度升高,空气膨胀、压强增大,使右侧 弯管内液面左低右高。 + + 答案:(1)2Al+6H ===2Al3 +3H2↑ 剧烈反应,有大量气泡产生 (2)下降 锥形瓶内气体压强增大,大于外界大气压,从而使 A 端液面下降 放热 12.(2011 年河南焦作高二检测)在一定条件下,A 和 B 反应可生成 C 和 D,其能量变 化如下: A+B C+D 发生反应A+B===C+D ― — — — — — — — 总能量为E1 ― — — — — — — — → 总能量为E2 (反应前) (反应后) (1)下列关于反应 A+B===C+D 的说法正确的是________。 A.反应前后原子的种类和数目一定不变 B.该反应若有热量变化,则一定是氧化还原反应 C.若该反应为放热反应,则不需加热反应就一定能自发进行 D.反应物的总质量与生成物的总质量一定相等,且该反应遵循能量守恒 (2)若 E1<E2,则该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应,该反应的反应热为 ________。 解析:(1)每个反应都遵循质量守恒和能量守恒,故 A、D 两项正确,任何反应都伴随 着能量变化,B 项错误。某一反应是放热反应还是吸热反应与反应条件无关,加热是为了 使旧化学键断裂,引发反应,C 项错误。 (2)

(2)吸热 ΔH=(E2-E1) kJ/mol 1 13.已知:H2(g)+ O2(g)===H2O(g),反应过程中能量变化如图所示。 2 答案:(1)AD

(1)a、b、c 分别代表什么意义? a. ________________________________________________________________________;

b. ________________________________________________________________________; c. ________________________________________________________________________。 (2)该反应是________反应(填“吸热”或“放热”),ΔH________0(填“>”或“<”)。 1 1 解析:(1)H2(g)和 O2(g)与 2H(g)和 O(g)之间的能量差是 H2― →2H(g)和 O2― →O(g)过 2 2 程中断开 H—H 键和 O===O 键需吸收的能量和。所以 a 代表旧键断裂吸收的能量,b 代表 2H(g)+O(g)结合成 H2O(g)所放出的能量,c 则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量 之差,即反应热。(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量,所以该反应为放 热反应,ΔH<0。 答案:(1)旧键断裂吸收的能量 生成新键放出的能量 反应热 (2)放热 < 14.盐酸或硫酸和氢氧化钠溶液的中和反应没有明显的现象。某学习兴趣小组的同学 为了证明氢氧化钠溶液与盐酸或硫酸发生了反应,从中和反应的热效应出发,设计了下面 几种实验方案。请回答有关问题。

(1)方案一:如图组装好实验装置,图中小试管用细线吊着,细线的上端拴在细铁丝上。 开始时使右端 U 形管两端红墨水相平。实验开始,向下插细铁丝,使小试管内盐酸和广口 瓶内氢氧化钠溶液混合,此时观察到的现象是____________________________________ ________________________________________________________________________, 原因是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)方案二:该小组同学借助反应溶液温度的变化来判断反应的发生。如果氢氧化钠溶 液与盐酸混合前后有温度的变化,则证明发生了化学反应。该小组同学将不同浓度的氢氧 化钠溶液和盐酸各 10 mL 混合,用温度计测量反应前后温度的变化,测得的部分数据如下 表: 编号 盐酸 氢氧化钠 Δt/℃ - - 1 0.1 mol· 1 L 0.05 mol· 1 L 3.5 -1 -1 x 2 0.1 mol· L 0.1 mol· L - - 3 14 0.2 mol· 1 L 0.2 mol· 1 L

则 x=________。 (3)方案三:该小组还设计了如图所示装置来证明氢氧化钠溶液确实与稀硫酸发生了反 应。他们认为若洗气瓶中导管口有气泡冒出,则说明该反应放出热量,从而证明发生了反 应。

①实验时,打开分液漏斗活塞,发现导管流出液体不畅,原因可能是 ________________________________________________________________________。 ②从原理上讲,该实验设计的不合理之处为_________________________________ ________________________________________________________________________。 请你在此实验装置的基础上提出修改方案___________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)方案一中盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应会放出热量,使广口瓶内气体温

度升高,气体受热膨胀,压强增大,U 形管内液面左边下降、右边升高。(2)方案二中由反 应的氢氧化钠和盐酸的物质的量来看,1 号反应中参加反应的氢氧化钠和盐酸都是 0.5×10 -3 - mol,温度升高 3.5 ℃,3 号反应中参加反应的氢氧化钠和盐酸都是 2×10 3 mol,为 1 号 反应量的 4 倍,而温度变化也是 4 倍,由此看出参加反应的物质的量与温度变化量成正比。 2 号反应中参加反应的氢氧化钠和盐酸的物质的量是 1 号反应量的 2 倍, 故温度变化也应为 2 倍,为 7 ℃。(3)方案三中稀硫酸具有一定的体积,冒出气泡的原因可能是加入稀硫酸使 锥形瓶内压强增大引起的。可以在分液漏斗上部塞子和锥形瓶之间连接一导管,即维持分 液漏斗和锥形瓶内气压相等,便于液体顺利流下。如图:

答案:(1)U 形管内液面左边下降、右边升高 盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应放出 热量,使瓶内气体温度升高,压强增大 (2)7 (3)①没打开分液漏斗上部塞子 ②稀硫酸具有一定的体积,冒出气泡的原因可能是加入稀 硫酸使锥形瓶内压强增大引起的 在分液漏斗上部塞子和锥形瓶之间连接一导管


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