第07讲化学反应与热能(含解析)(讲义)-【寒假自学课】2024年高一化学寒假精品课(人教版2019必修

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第07讲化学反应与热能(含解析)(讲义)-【寒假自学课】2024年高一化学寒假精品课(人教版2019必修

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第07讲 化学反应与热能
实验探究——化学反应中的热量变化
实验操作 在一只试管中加入2mL2mol/L盐酸,并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条。
实验现象 镁条逐渐溶解,有气泡产生,温度计温度上升,用手触摸试管壁,有温热感
反应原理 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
实验结论 该反应放出热量
实验操作 将20gBa(OH)2 8H2O晶体研细后与10gNH4Cl在烧杯中混合,并将烧杯放在滴有几滴水的木片上,用玻璃棒快速搅拌,闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯,用手触摸烧杯下部,试着用手拿起烧杯。
实验现象 有刺激性气味气体产生;木片上的水结成冰,与烧杯底粘在了一起;用手触摸杯壁下部,有凉的感觉
反应原理 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
实验结论 该反应吸收热量
一、吸热反应和放热反应
1.吸热反应:吸收热量的化学反应。
2.放热反应:放出热量的化学反应。
二、常见的放热反应与吸热反应
放热反应 吸热反应
大多数化合反应所有燃烧反应 酸碱中和反应 金属与酸或水的置换反应 铝热反应 大多数分解反应Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应
易错提醒
①吸热反应和放热反应的对象都是化学变化,物理变化除外。
②一个化学反应是吸热还是放热,与反应条件(是否需要加热)没有必然联系。
三、化学反应的本质和特征
1.本质:
(1)化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。
(2)断开化学键要吸收能量,形成化学键要放出能量,吸收的能量与释放的能量不相等。
2.特征:
(1)生成新物质(符合质量守恒定律);
(2)释放能量或吸收能量(符合能量守恒定律)。
四、从化学键的角度分析化学反应的能量变化
1.键能:断开(形成)1mol某化学键所吸收(放出)的能量叫键能。单位:kJ/mol。
例如,断开(形成)1molH-H键吸收(放出)的能量为436.0kJ,那么H-H键的键能是436.0kJ/mol。
2.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因:
(1)若吸收能量E1>释放能量E2,该反应为吸热反应;
(2)若吸收能量E1<释放能量E2,该反应为放热反应。
3.实例
化学键 H﹣H Cl﹣Cl H﹣Cl
键能kJ/mol 436 243 431
从键能角度分析H2+Cl22HCl反应体系中能量变化情况。
五、从总能量的角度分析化学反应的能量变化
1.一个确定的化学反应完成后的结果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。
(1)若反应物总能量E反>生成物总能量E生,该反应为放热反应;
(2)若反应物总能量E反<生成物总能量E生,该反应为吸热反应。
E反>E生,放热反应 E反<E生,吸热反应
2.吸热反应与放热反应的真实能量变化图:
E吸<E放,放热反应 E吸>E放,吸热反应
题型一:吸热/放热反应的判断
1.下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是
A.灼热的碳与CO2的反应 B.锌与稀硫酸反应
C.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应 D.铝热反应
题型二:能量变化辨析
2.下列关于能量的变化及反应热的说法中正确的是
A.任何化学反应都伴随能量变化
B.某些化学键断裂时吸收能量,某些化学键断裂时则放出能量
C.形成新化学键不一定放出能量
D.有热量变化的过程一定有化学键的断裂与形成
题型三:吸热/放热反应的探究实验
3.(1)某化学兴趣小组的同学进行了如图1所示的实验来探究复分解反应的热效应。在一个小烧杯中加入晶体,将小烧杯放在事先滴有4~5滴水的玻璃片上,然后向小烧杯中加入晶体,并用玻璃棒迅速搅拌。稍后用手拿起烧杯时发现玻璃片与烧杯黏结在一起。
①实验中玻璃棒的作用是 ,所发生反应的化学方程式是 。
②若用手触摸烧杯外壁,将会有 的感觉,说明该反应为 反应,反应热 (填“>”“<”或“=”)0.由该实验能否得出复分解反应就是吸热反应或放热反应的结论? (填“能”或“不能”),原因是 。
(2)某反应的反应过程如图2所示。
据图可判断出反应物的总键能 (填“>”“<”或“=”,下同)生成物的总键能,则该反应的反应热 0。
题型三:总能量与吸热/反应反应
4.如图所示,有关化学反应和能量变化的说法正确的是
A.铝热反应属于氧化还原反应,故能量变化不符合该图
B.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应能量变化如图所示
C.反应物总键能小于产物总键能的反应符合该图的能量变化
D.符合该能量变化的化学反应均可用于设计成原电池
题型四:键能的计算
5.已知断裂1mol化学键所需的能量:键为942、键为500、键为154,键为452.5,则断裂1键所需的能量是
A.194 B.316 C.391 D.658
题型五:化学反应的历程
6.臭氧层中氧分解历程如图所示,下列说法正确的是
A.催化反应①②均为放热反应
B.催化剂不能改变该反应的反应热
C.ClO是该反应的催化剂
D.在该反应过程中没有化学键的断裂与生成
7.研究化学反应历程有利于调控化学反应速率。已知反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的反应进程和能量变化图如下:
i:2NO(g) N2O2(g) △H1 活化能Eal
ii:N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) △H2 活化能Ea2
活化能Ea1A.反应i的△H1<0
B.Ea1较小,则反应i平衡转化率小
C.反应ii是决速步骤
D.分离NO2的瞬间对反应ii的正反应速率没有影响
8.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.乙醇的燃烧
C.铝粉与氧化铁粉末反应 D.氧化钙溶于水
9.下列说法中正确的是
A.物质发生化学反应都伴随着能量变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应体系中,反应物的总焓与反应产物的总焓可能相同
D.在一个确定的化学反应体系中,反应物的总焓总是高于反应产物的总焓
10.25℃和101下,的能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.转化为是一个放热过程
B.1和1的总能量比2的总能量高
C.1个分子中的化学键断裂时需要吸收431能量
D.的反应热
11.根据如图提供的信息,下列所得结论不正确的是
A.该反应是吸热反应
B.该反应中旧键断裂吸收的能量高于新键形成放出的能量
C.该反应可能是碳酸钙的分解反应
D.该反应一定需要加热才能发生
12.对于放热反应2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l),下列说法正确的是()
A.产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量
B.反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量
C.反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量
D.反应物H2和O2比产物H2O稳定
13.现代社会生活离不开能量。
(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。制作冷敷袋可以利用 (填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。
(2)“即热饭盒”给人们生活带来方便,它可利用下面 (填序号)反应释放的热量加热食物。
A.生石灰和水 B.Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl
(3)硫在氧气中燃烧是 (填“放热”或“吸热”)反应,其能量变化可用如图中的 (填序号)表示。
14.对于数以千万计的化学物质和为数众多的化学反应,分类法的作用几乎是无可代替的。现有以下物质:①液氯;②Cu;③;④澄清石灰水;⑤溶液;⑥干冰;⑦氢氧化钠溶液;⑧熔融氯化钠;⑨碳酸氢钠固体;⑩胶体。
回答下列问题:
(1)以上物质中属于混合物的是 (填序号,下同),属于电解质的是 ,能导电的化合物是 。
(2)向⑨中加入少量水后,固体溶解,并伴有 (填“吸热”或“放热”)现象。
(3)上述物质中 (填序号,下同)和 反应可用表示。
(4)写出过量的⑥和④发生反应的总的离子方程式: 。
(5)1.28 g某气体含有的分子数目为,则该气体的摩尔质量为 。
(6)在标准状况下,和CO的混合气体密度是的密度的19倍,则与CO的体积比为 。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【详解】A.灼热的碳与CO2反应产生CO,反应前后元素化合价发生了变化,因此该反应属于氧化还原反应;反应发生吸收热量,因此该反应又属于吸热反应,A符合题意;
B.锌与稀硫酸发生置换反应产生ZnSO4、H2,反应前后元素化合价发生了变化,因此该反应属于氧化还原反应;反应发生放出热量,因此该反应又属于放热反应,B不符合题意;
C.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl发生复分解反应产生BaCl2、NH3 H2O,反应过程中元素化合价不变,因此不属于氧化还原反应,C不符合题意;
D.铝热反应是金属间的置换反应,反应前后元素化合价发生了变化,因此该反应属于氧化还原反应;反应发生放出热量,因此该反应又属于放热反应,D不符合题意;
故合理选项是A。
2.A
【详解】A.化学反应的实质是反应物化学键断裂和生成物中化学键的形成,过程中一定伴随能量变化,所以任何化学反应都伴随能量变化,故A正确;
B.化学键断裂时是吸收能量,不能放出能量,故B错误;
C.化学反应的实质是反应物化学键断裂和生成物中化学键的形成,断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,故C错误;
D.有热量变化的反应不一定有化学键的断裂与形成,如氢氧化钠溶解过程中化学键断裂,无化学键形成,故D错误;
故选A。
3. 使反应物充分接触并发生反应 冰凉 吸热 > 不能 只进行了一个复分解反应的实验,不能科学地得出结论 < <
【详解】(1)①反应物为固体,使用玻璃棒搅拌,可以使反应物充分接触并发生反应;Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl发生复分解反应,即反应方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O;故答案为可以使反应物充分接触并发生反应;Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O;
②玻璃片和小烧杯之间滴有水,一段时间后用手拿起烧杯时发现玻璃片与烧杯黏结在一起,说明该反应为吸热反应,用手触摸烧杯外壁,将会有冰凉的感觉;反应热>0;只进行了一个复分解反应的实验,不能科学地得出结论;故答案为冰凉;吸热;>;不能;只进行了一个复分解反应的实验,不能科学地得出结论;
(2)根据图象,反应物的总能量大于生成物的总能量,说明该反应为放热反应,即<0;断键吸收能量,形成化学键释放能量,利用=反应物键能总和-生成物键能总和,因为该反应为放热反应,<0,因此反应物的键能总和小于生成物的键能总和;故答案为<;<。
4.C
【分析】图示反应物的总能量高于生成物的总能量,故为放热反应。
【详解】A.铝热反应属于放热反应,故能量变化符合该图,错误;
B.Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应为吸热反应,能量变化不符合图示,错误;
C.反应物总键能小于产物总键能的反应属于放热反应,符合该图的能量变化,正确;
D.放热反应不一定可用于设计成原电池,如酸碱中和反应,设计成原电池的反应还必须是氧化还原反应,错误;
故选C。
5.C
【详解】依据题图分析,反应为,反应的焓变,反应的焓变=反应物断键吸收的能量 生成物成键放出的能量,设断裂1键吸收的能量为x,则,解得:;故C符合题意。
综上所述,答案为C。
6.B
【详解】A.从图上可知,①反应中生成物总能量高于反应物总能量,①是吸热反应,故A错误;
B.催化剂不影响反应物和生成物总能量的高低,不能改变反应热,故B正确;
C.从方程式可以看出,Cl反应前后不变,所以Cl是催化剂,ClO是中间产物,故C错误;
D.任何化学反应都是旧键断裂与新键生成的过程,故D错误;
故选B。
7.B
【详解】A. 由图可知,反应ⅰ的反应物总能量大于生成物总能量,则反应ⅰ为放热反应,反应i的△H1<0,故A正确;
B. Ea1较小,说明反应ⅰ速率快,但不能说明反应ⅰ平衡转化率小,故B错误;
C. 由图可知反应ⅱ的活化能大于反应ⅰ,则反应ⅱ是决速步骤,故C正确;
D. 分离NO2的瞬间,此时反应ⅱ的反应物的浓度不变,即反应ⅱ的正反应速率不变,故D正确;
故选:B。
8.A
【分析】吸热反应为生成物的总能量大于反应物的总能量;而放热反应为生成物的总能量小于反应物的总能量。
【详解】A.碳酸钙受热分解生成二氧化碳和氧化钙,反应是吸热反应,是生成物的总能量大于反应物的总能量,故A符合题意;
B.乙醇的燃烧反应是一个放热反应,是生成物的总能量小于反应物的总能量,故B不符题意;
C.铝与氧化铁粉未反应是一个放热反应,是生成物的总能量小于反应物的总能量,故C与题意不符;
D.氧化钙溶于水是一个放热反应,是生成物的总能量小于反应物的总能量,故D与题意不符。
故选A。
9.A
【详解】A.化学反应中,反应物的总能量与生成物的总能量一定不相同,所以化学变化中都伴随能量变化,且遵守能量守恒原理,故A正确;
B.物质三态变化中有能量变化,但无新物质产生,则伴有能量变化的物质变化不都是化学变化,故B错误;
C.化学反应中,反应物的总能量与生成物的总能量一定不相同,所以在一个确定的化学反应体系中,反应物的总焓与反应产物的总焓不可能相同,故C错误;
D.对于放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,对于吸热反应,反应物的总能量低于生成物的总能量,所以在一个确定的化学反应体系中,反应物的总焓不可能总是高于反应产物的总焓,故D错误;
故选A。
10.B
【分析】根据图示可知,1mol氢气分子吸收436kJ能量,共价键断裂生成氢原子,1mol氯气分子吸收243kJ能量共价键断裂生成氯原子,氢原子和氯原子结合生成2molHCl,释放862kJ能量,释放的能量大于吸收的能量,反应为放热反应。
【详解】A.转化为,共价键断裂,吸收热量,A错误;
B.由题图可知该反应为放热反应,1和1的总能量比2的总能量高,B正确;
C.由题图可知1HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431能量,C错误;
D.题图所示反应的,与其逆过程的焓变的数值相同、符号相反,则的反应热,D错误;
故答案选B。
11.D
【分析】图中反应物总能量小于生成物总能量,所以该反应是吸热反应。
【详解】A. 根据图中反应物总能量小于生成物总能量,所以该反应是吸热反应,A正确;
B. 该反应是吸热反应,所以旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量,B正确;
C. 碳酸钙的分解反应为吸热反应,C正确;
D. 吸热反应不一定需要加热才能发生,如氯化铵和氢氧化钡反应不需要加热也能进行,D错误。
答案选D。
【点睛】当反应物总能量小于生成物总能量,反应是吸热反应,反应物总能量大于生成物总能量,反应是放热反应;吸热反应时旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量,放热反应时旧键断裂吸收的能量小于新键形成放出的能量。
12.B
【详解】反应2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l)是放热反应,则说明反应物氢气和氧气的总能量高于生成物水的总能量。
答案选B。
13.(1)吸热
(2)A
(3) 放热 A
【详解】(1)根据冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途可判断,制作冷敷袋可以利用吸热的化学变化或物理变化。
(2)“即热饭盒”给人们生活带来方便,说明使用过程中需要放热,生石灰溶于水放热,Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl混合反应吸热,答案选A。
(3)硫在氧气中燃烧生成二氧化硫是放热反应,反应物总能量高于生成物总能量,其能量变化可用如图中的A表示。答案选A。
14.(1) ④⑤⑦⑩ ③⑧⑨ ⑧
(2)吸热
(3) ⑤ ⑦
(4)
(5)64
(6)5∶3
【详解】(1)溶液和胶体属于混合物,故选④⑤⑦⑩;、熔融氯化钠、碳酸氢钠固体在熔融状态下均能导电,为电解质,选③⑧⑨;能导电的化合物为:熔融氯化钠,选⑧;
(2)碳酸氢钠固体溶于水时,伴随着吸热现象;
(3)硫酸氢钠溶液中氢离子能完全电离出来,与氢氧化钠溶液反应时可用离子方程式表示,故选⑤和⑦;
(4)过量的二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸氢 ,可溶,离子方程式为:;
(5)1.28 g某气体含有的分子数目为,其物质的量为:,则该气体的摩尔质量为:;
(6)在标准状况下,和CO的混合气体密度是的密度的19倍,混合气体的平均相对分子质量为,设和CO的物质的量为xmol和ymol,则,与CO的体积比等于两者的物质的量之比,故x:y=5:3。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页

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