高中化学必修第2册第6章 第1节 第1课时

第六章第一节第1课时A组·基础达标1．下列有关能量的说法不正确的是()A．化石能源物质内部贮存着大量的能量B．植物的光合作用使太阳能转化为化学能C．由于石墨制金刚石是吸热反应，故石墨的能量比金刚石的能量低D．燃料燃烧时只是将化学能转化为热能【答案】D【解析】化石能源物质内部贮存着大量的能量，燃烧时放热，A正确；植物的光合作用是太阳能转化为化学能的过程，B正确；吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，C正确；燃料燃烧时，化学能主要转化为热能，还有一部分转化为光能等其他形式的能量，D错误。2．有一“自热米饭”的广告播得很火，它介绍在食用时，将一无色液体加入一白色固体中，放上装米饭的盒子，过几分钟，米饭马上就热气腾腾，可以食用了，非常方便。请你推测其白色固体和无色液体可能是如下哪个组合()A．硝酸铵和水 B．浓硫酸和水C．氧化钙和水 D．固体酒精和水【答案】C【解析】硝酸铵溶于水吸热，A错误；浓硫酸具有腐蚀性，且操作不方便，B错误；氧化钙与水反应放出大量的热，C正确；酒精溶于水时热效应不明显，D错误。3．下列图示变化为吸热反应的是()【答案】A【解析】A中生成物的总能量大于反应物的总能量，需吸收能量才能实现；B中为放热反应；C中浓硫酸溶于水放出热量，此过程是物理变化；D中是放热反应。4．白磷、红磷是磷的两种同素异形体。某温度下1mol白磷转化为红磷放出29.2kJ的热量，则下列叙述正确的是()A．白磷比红磷稳定B．红磷比白磷稳定C．1mol白磷比1mol红磷含有的总能量低D．红磷转化为白磷要放热【答案】B【解析】1mol白磷转化为红磷放出29.2kJ的热量，则1mol红磷含有的总能量低，其比白磷稳定，其转化为白磷要吸热。5．由图分析，下列叙述正确的是()A．A(g)=B(g)＋C(g)和B(g)＋C(g)=A(g)两个反应吸收或放出的能量不相等B．A(g)=B(g)＋C(g)是放热反应C．A(g)具有的能量高于B(g)和C(g)具有的总能量D．B(g)＋C(g)=A(g)是放热反应【答案】D【解析】根据能量守恒定律可知，A错误；A(g)具有的能量低于B(g)和C(g)具有的总能量，故A(g)=B(g)＋C(g)为吸热反应，B(g)＋C(g)=A(g)为放热反应，B，C错误，D正确。6．已知反应N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3(g)，有关物质的化学键键能(拆开1mol化学键所需要的能量)如下，则该反应生成2molNH3时的能量变化是()化学键N≡NN—HH—H键能/(kJ·mol－1)945.0391.0436.0A．吸收46.5kJ B．放出46.5kJC．吸收93.0kJ D．放出93.0kJ【答案】D【解析】旧键断裂需要吸收的能量为945.0kJ/mol＋3×436.0kJ/mol＝2253.0kJ/mol。因为1molNH3中含有3molN—H键，化学反应中生成2molNH3，放出的能量为6×391.0kJ/mol＝2346.0kJ/mol。旧键断裂吸收的能量小于新键形成放出的能量，则该反应为放热反应，反应放出的能量为2346.0kJ/mol－2253.0kJ/mol＝93.0kJ/mol，即该反应生成2molNH3时放出的能量为93.0kJ。7．某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。(1)在实验中发现反应后(a)中温度升高，由此可以判断(a)中反应是________热反应；(b)中温度降低，由此可以判断(b)中反应是________热反应。(2)写出铝与盐酸反应的离子方程式：________________________________。(3)根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应该________(填“低于”或“高于”)生成物的总能量。【答案】(1)放吸(2)2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑(3)低于8．如图是某同学设计的放热反应的观察装置，其实验操作如下：①按图示将实验装置连接好；②在U形管内加入少量红墨水，打开T形管的全部弹簧夹，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再关闭弹簧夹c；③向盛有1g氧化钙的小试管中滴入2mL左右的水，观察现象。试回答下列问题：(1)实验前必须进行的第一步实验操作是_______________________________。(2)实验中观察到的现象是_______________________________。(3)该实验的原理是________________________________。(4)写出实验中发生反应的化学方程式：____________________________。(5)说明CaO、H2O的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系：_______________________________。(6)若实验中将CaO换成NaCl，能否观察到相同的现象？________(填“能”或“否”)。【答案】(1)检查装置气密性(2)U形管内红墨水的液面左边下降，右边上升(3)CaO和H2O反应放出热量，使大试管中的空气受热膨胀，引起U形管中红墨水的液面左低右高(4)CaO＋H2O=Ca(OH)2(5)1molCaO与1molH2O的总能量大于1molCa(OH)2的能量(6)否B组·能力提升9．“能源分类相关图”如右图所示，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【答案】C【解析】煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源，A错误；天然气不是新能源，也不是可再生能源，B错误；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，D错误。10．已知反应X＋Y=M＋N为吸热反应，对这个反应，下列说法正确的是()A．X的能量一定低于M，Y的能量一定低于NB．因该反应为吸热反应，故一定要加热，反应才能进行C．破坏反应物中化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量【答案】D【解析】吸热反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，不能单指某一种反应物与某一种生成物的能量大小，A错误，D正确；吸热反应不一定必须加热才能发生，B错误；从微观角度解释，吸热反应中破坏反应物中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，C错误。11．已知断裂1mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436kJ，I—I：151kJ，H—I：299kJ，下列对H2(g)＋I2(g)eq\o(,\s\up7(△))2HI(g)的反应类型判断错误的是()A．放出能量的反应 B．吸收能量的反应C．氧化还原反应 D．可逆反应【答案】B【解析】依题意，断裂1molH—H键和1molI—I键吸收的能量为436kJ＋151kJ＝587kJ，生成2molH—I键放出的能量为299kJ×2＝598kJ，因为598kJ>587kJ，所以该反应的正反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。12．生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂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年之久，以下是几种化学键的键能：化学键N≡NF—FN—F键能/(kJ·mol－1)941.7154.8283.0下列说法正确的是()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)是吸热反应D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应【答案】B【解析】N2(g)→2N(g)表示断裂化学键的过程，应吸收能量，A错误；N(g)＋3F(g)→NF3(g)表示形成化学键的过程，放出能量，B正确；吸收的总能量(941.7kJ＋154.8kJ×3)＝1406.1kJ＜放出的总能量(283.0kJ×6)＝1698.0kJ，故为放热反应，C错误；化学反应一定有化学键的断裂与生成，若NF3吸收能量后没有化学键的断裂与生成，则一定不发生化学变化，可能发生物理变化，D错误。13．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。【答案】(1)Ⅲ(2)左端液面降低，右端液面升高放热(3)①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可能是放热反应某些物质(如NaOH固体)溶于水放热，但不是放热反应③硝酸铵(或其他合理答案)(4)Ⅰ(或Ⅱ)放热【解析】(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。14．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6分子结构如下图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198kJ·mol－1、P—O：360kJ·mol－1、O=O：498kJ·mol－1，则P4(白磷)＋3O2=P4O6的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，生成1molP4O6________的热量为________。【答案】放热放出1638kJ【解析】断开旧键吸收的能量为198×6kJ·mol－1＋3×498kJ·mol－1＝2682kJ·mol－1，形成新键放出的能量为12×360kJ·mol－1＝4320kJ·mol－1，故该反应为放热反应，生成1molP4O6放出的热量为4320kJ－2682kJ＝1638kJ。综合素养测评一、选择题：本题包括8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。1．据报道，人类拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳光变成激光用于分解海水制氢：2H2Oeq\o(=,\s\up7(激光))2H2↑＋O2↑，下列说法正确的是()A．水的分解反应是放热反应B．氢气是一次能源C．使用氢气作燃料将会增加温室效应D．在这一反应中，光能转化为化学能2．下列说法不正确的是()A．原电池负极被氧化B．任何化学反应都能设计成原电池C．化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变D．化学反应达到平衡状态时，只要条件不改变，各物质的浓度就不再改变3.在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的下列叙述不正确的是()A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大B．a是正极，b是负极C．导线中有电子流动，电子从a极到b极D．a极上发生了氧化反应4．如图所示为800℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是()A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)B．前2minA的分解速率为0.1mol·L－1·min－1C．开始时，正、逆反应同时开始D．2min时，A、B、C的浓度之比为2315．下列图示变化为吸热反应的是()6．最新报道：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。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()A．CO和O生成CO2是吸热反应B．在该过程中，CO断键形成C和OC．CO和O生成了具有极性共价键的CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程7．下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是()A．抗氧化剂B．调味剂C．着色剂D．增稠剂8．一定温度下，10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A．0～6min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol/(L·min)B．6～10min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2mol/(L·min)C．反应至6min时，c(H2O2)＝0.30mol/LD．反应至6min时，H2O2分解了50%二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。9．已知2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484kJ，且氧气中1molO=O键完全断裂时吸收能量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．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ10．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g)2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()A．c(Z)＝0.3mol·L－1B．c(Y2)＝0.5mol·L－1C．c(X2)＝0.2mol·L－1D．c(Y2)＝0.6mol·L－111．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是()A．铜电极上发生还原反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡12．某种以30%KOH溶液为电解质的氢氧燃料电池的公共汽车已在北京街头出现。下列有关该氢氧燃料电池的说法中，正确的是()A．H2在负极发生氧化反应B．供电时的总反应为2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2OC．氢氧燃料电池中H2和O2燃烧放出的热量转变为电能D．氢氧燃料电池不仅能量转化率高，而且产物是水，属于环境友好电池三、非选择题(本题包括4小题，共52分)13．(13分)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，然后回答下列问题。(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________(填序号，下同)，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碳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14．(13分)工业合成氨反应：N2＋3H22NH3是一个放热的可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知形成1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键放出的能量分别为436kJ、391kJ、946kJ。则：(1)若1molN2完全反应生成NH3可________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ。(2)如果将1molN2和3molH2混合，使其充分反应，放出的热量总小于上述数值，其原因是____________________________。(3)实验室模拟工业合成氨时，在容积为2L的密闭容器内，反应经过10min后，生成10molNH3，则用N2表示的化学反应速率为________mol·L－1·min－1。(4)一定条件下，当合成氨的反应达到化学平衡时，下列说法正确的是________。a．正反应速率和逆反应速率相等b．正反应速率最大，逆反应速率为0c．N2的转化率达到最大值d．N2和H2的浓度相等e．N2、H2和NH3的体积分数相等f．反应达到最大限度15．(13分)【实验目的】利用所学知识，设计原电池装置。【实验用品】电极：镁条、铜片、铁片等。【电解质】果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。【其他】导线、金属夹、发光二极管、500mL烧杯。【实验方案】①Cu—Mg原电池，电解质溶液为橙汁；②Cu—Fe原电池，电解质溶液为苹果汁；③Fe—Mg原电池，电解质溶液为柠檬汁。【实验操作】用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500mL的烧杯中，将发光二极管两端分别接在三种方案中金属活动性不同的金属夹上。观察现象，连接方式如图所示。【实验现象】三种方案中发光二极管均发光。【实验结论】原电池把化学能转变为电能。回答问题：(1)连接装置时活泼金属接二极管的________极上，较不活泼金属接二极管的________极上。(2)在方案①②中铜作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在方案①③中镁作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在方案②③中铁作电极情况：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)在方案③中负极反应为________________________________________________________________________，正极反应为________________________________________________________________________，总电池反应方程式为________________________________________________________________________。16