三年（2022-2024）高考化學(xué)真題分類匯編（全國）專題06 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化和反應(yīng)機(jī)理（教師卷）

專題06化學(xué)變化中的能量變化和反應(yīng)機(jī)理考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1化學(xué)反應(yīng)中的能量變化◆化學(xué)反應(yīng)中的能量變化：2024安徽卷、2024湖南卷、2023湖北卷、2022天津卷、2022廣東卷、2022浙江卷、2022重慶卷◆化學(xué)反應(yīng)歷程、機(jī)理：2024浙江卷、2024甘肅卷、2024北京卷、2024廣東卷、2024河北卷、2023新課標(biāo)卷、2023湖南卷、2023浙江卷、2022湖南卷、2022山東卷高考中有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)內(nèi)容的考查在選擇題和主觀題中都會涉及，在選擇題中考查的主要形式有兩種：一是考查簡單的化學(xué)反應(yīng)能量變化形式和能源對自然環(huán)境和社會發(fā)展的影響；二是以陌生的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理圖為載體進(jìn)行考查，涉及的知識點較多，如氧化還原反應(yīng)、化學(xué)鍵的判斷、方程式的書寫等。隨著新高考單科卷的實行，對應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)的考查也會有所增加，有關(guān)焓變的比較和熱化學(xué)方程式的判斷會增加考查?？挤?1化學(xué)反應(yīng)中的能量變化1.（2024·安徽卷）某溫度下，在密閉容器中充入一定量的X(g)，發(fā)生下列反應(yīng)：X(g)Y(g)(ΔH1<0)，Y(g)Z(g)(ΔH2<0)，測得各氣體濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。下列反應(yīng)進(jìn)程示意圖符合題意的是A B.C. D.【答案】B【分析】由圖可知，反應(yīng)初期隨著時間的推移X的濃度逐漸減小、Y和Z的濃度逐漸增大，后來隨著時間的推移X和Y的濃度逐漸減小、Z的濃度繼續(xù)逐漸增大，說明X(g)Y(g)的反應(yīng)速率大于Y(g)Z(g)的反應(yīng)速率，則反應(yīng)X(g)Y(g)的活化能小于反應(yīng)Y(g)Z(g)的活化能?！窘馕觥緼．X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)?H都小于0，而圖像顯示Y的能量高于X，即圖像顯示X(g)Y(g)為吸熱反應(yīng)，A項不符合題意；B．圖像顯示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的?H都小于0，且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能，B項符合題意；C．圖像顯示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的?H都小于0，但圖像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，C項不符合題意；D．圖像顯示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的?H都大于0，且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，D項不符合題意；選B。2.（2024·湖南卷）近年來，我國新能源產(chǎn)業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，下列說法錯誤的是A.理想的新能源應(yīng)具有資源豐富、可再生、對環(huán)境無污染等特點B.氫氧燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高、清潔等優(yōu)點C.鋰離子電池放電時鋰離子從負(fù)極脫嵌，充電時鋰離子從正極脫嵌D.太陽能電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置【答案】D【解析】A．理想的新能源應(yīng)具有可再生、無污染等特點，故A正確；B．氫氧燃料電池利用原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，對氫氣與氧氣反應(yīng)的能量進(jìn)行利用，減小了直接燃燒的熱量散失，產(chǎn)物無污染，故具有能量轉(zhuǎn)化率高、清潔等優(yōu)點，B正確；C．脫嵌是鋰從電極材料中出來的過程，放電時，負(fù)極材料產(chǎn)生鋰離子，則鋰離子在負(fù)極脫嵌，則充電時，鋰離子在陽極脫嵌，C正確；D．太陽能電池是一種將太陽能能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，D錯誤；本題選D。3．（2023·湖北卷）2023年5月10日，天舟六號貨運飛船成功發(fā)射，標(biāo)志著我國航天事業(yè)進(jìn)入到高質(zhì)量發(fā)展新階段。下列不能作為火箭推進(jìn)劑的是A．液氮-液氫 B．液氧-液氫 C．液態(tài)-肼 D．液氧-煤油【答案】A【解析】A．雖然氮氣在一定的條件下可以與氫氣反應(yīng)，而且是放熱反應(yīng)，但是，由于鍵能很大，該反應(yīng)的速率很慢，氫氣不能在氮氣中燃燒，在短時間內(nèi)不能產(chǎn)生大量的熱量和大量的氣體，因此，液氮-液氫不能作為火箭推進(jìn)劑，A符合題意；B．氫氣可以在氧氣中燃燒，反應(yīng)速率很快且放出大量的熱、生成大量氣體，因此，液氧-液氫能作為火箭推進(jìn)劑，B不符合題意；C．肼和在一定的條件下可以發(fā)生劇烈反應(yīng)，該反應(yīng)放出大量的熱，且生成大量氣體，因此，液態(tài)-肼能作為火箭推進(jìn)劑，C不符合題意；D．煤油可以在氧氣中燃燒，反應(yīng)速率很快且放出大量的熱、生成大量氣體，因此，液氧-煤油能作為火箭推進(jìn)劑，D不符合題意；綜上所述，本題選A。4．（2022·天津卷）一定條件下，石墨轉(zhuǎn)化為金剛石吸收能量。下列關(guān)于石墨和金剛石的說法正確的是A．金剛石比石墨穩(wěn)定B．兩物質(zhì)的碳碳鍵的鍵角相同C．等質(zhì)量的石墨和金剛石中，碳碳鍵數(shù)目之比為4∶3D．可以用X射線衍射儀鑒別金剛石和石墨【答案】D【解析】A．石墨轉(zhuǎn)化為金剛石吸收能量，則石墨能量低，根據(jù)能量越低越穩(wěn)定，因此石墨比金剛石穩(wěn)定，故A錯誤；B．金剛石是空間網(wǎng)狀正四面體形，鍵角為109°28′，石墨是層內(nèi)正六邊形，鍵角為120°，因此碳碳鍵的鍵角不相同，故B錯誤；C．金剛石是空間網(wǎng)狀正四面體形，石墨是層內(nèi)正六邊形，層與層之間通過范德華力連接，1mol金剛石有2mol碳碳鍵，1mol石墨有1.5mol碳碳鍵，因此等質(zhì)量的石墨和金剛石中，碳碳鍵數(shù)目之比為3∶4，故C錯誤；D．金剛石和石墨是兩種不同的晶體類型，因此可用X射線衍射儀鑒別，故D正確。綜上所述，答案為D。5．（2021·廣東卷）“天問一號”著陸火星，“嫦娥五號”采回月壤。騰飛中國離不開化學(xué)，長征系列運載火箭使用的燃料有液氫和煤油等化學(xué)品。下列有關(guān)說法正確的是A．煤油是可再生能源B．燃燒過程中熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．火星隕石中的質(zhì)量數(shù)為20D．月壤中的與地球上的互為同位素【答案】C【解析】A．煤油來源于石油，屬于不可再生能源，故A錯誤；B．氫氣的燃燒過程放出熱量，將化學(xué)能變?yōu)闊崮?，故B錯誤；C．元素符號左上角數(shù)字為質(zhì)量數(shù)，所以火星隕石中的20Ne質(zhì)量數(shù)為20，故C正確；D．同位素須為同種元素，3He和3H的質(zhì)子數(shù)不同，不可能為同位素關(guān)系，故D錯誤；故選C。6．（2022·浙江卷）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時的相對能量如下表：物質(zhì)(g)OHHOHOO能量/249218391000可根據(jù)計算出中氧氧單鍵的鍵能為。下列說法不正確的是A．的鍵能為B．的鍵能大于中氧氧單鍵的鍵能的兩倍C．解離氧氧單鍵所需能量：D．【答案】C【解析】A．根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，的鍵能為218×2=436，A正確；B．由表格中的數(shù)據(jù)可知的鍵能為：249×2=498，由題中信息可知中氧氧單鍵的鍵能為，則的鍵能大于中氧氧單鍵的鍵能的兩倍，B正確；C．由表格中的數(shù)據(jù)可知HOO=HO+O，解離其中氧氧單鍵需要的能量為249+39-10=278，中氧氧單鍵的鍵能為，C錯誤；D．由表中的數(shù)據(jù)可知的，D正確；故選C7．（2022·重慶卷）“千畦細(xì)浪舞晴空”，氮肥保障了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的豐收。為探究(NH4)2SO4的離子鍵強(qiáng)弱，設(shè)計如圖所示的循環(huán)過程，可得△H4/(kJ?mol-1)為A．+533 B．+686 C．+838 D．+1143【答案】C【解析】①；②；③；④；⑤；⑥；則⑤+①-⑥-②+③得④，得到+838kJ?mol-1，所以ABD錯誤，C正確，故選C。考法02化學(xué)反應(yīng)歷程、機(jī)理8.（2024·浙江卷）酯在NaOH溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，歷程如下：已知：①②RCOOCH2CH3水解相對速率與取代基R的關(guān)系如下表：取代基RCH3ClCH2Cl2CH水解相對速率12907200下列說法不正確的是A.步驟I是OH-與酯中Cδ+作用B.步驟III使I和Ⅱ平衡正向移動，使酯在NaOH溶液中發(fā)生的水解反應(yīng)不可逆C.酯的水解速率：FCH2COOCH2CH3>ClCH2COOCH2CH3D.與OH-反應(yīng)、與18OH-反應(yīng)，兩者所得醇和羧酸鹽均不同【答案】D【解析】【解析】A．步驟Ⅰ是氫氧根離子與酯基中的作用生成羥基和O-，A正確；B．步驟Ⅰ加入氫氧根離子使平衡Ⅰ正向移動，氫氧根離子與羧基反應(yīng)使平衡Ⅱ也正向移動，使得酯在NaOH溶液中發(fā)生的水解反應(yīng)不可逆，B正確；C．從信息②可知，隨著取代基R上Cl個數(shù)的增多，水解相對速率增大，原因為Cl電負(fù)性較強(qiáng)，對電子的吸引能力較強(qiáng)，使得酯基的水解速率增大，F(xiàn)的電負(fù)性強(qiáng)于Cl，F(xiàn)CH2對電子的吸引能力更強(qiáng)，因此酯的水解速率，C正確；D．與氫氧根離子反應(yīng)，根據(jù)信息①可知，第一步反應(yīng)后18O既存在于羥基中也存在于O-中，隨著反應(yīng)進(jìn)行，最終18O存在于羧酸鹽中，同理與18OH-反應(yīng)，最終18O存在于羧酸鹽中，兩者所得醇和羧酸鹽相同，D錯誤；故答案選D。9．(2024·甘肅卷)甲烷在某含催化劑作用下部分反應(yīng)的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是A. B.步驟2逆向反應(yīng)的C.步驟1的反應(yīng)比步驟2快 D.該過程實現(xiàn)了甲烷的氧化【答案】C【解析】【解析】A．由能量變化圖可知，，A項正確；B．由能量變化圖可知，步驟2逆向反應(yīng)的，B項正確；C．由能量變化圖可知，步驟1的活化能，步驟2的活化能，步驟1的活化能大于步驟2的活化能，步驟1的反應(yīng)比步驟2慢，C項錯誤；D．該過程甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇，屬于加氧氧化，該過程實現(xiàn)了甲烷的氧化，D項正確；故選C。10．（2024·北京卷）可采用催化氧化法將工業(yè)副產(chǎn)物制成，實現(xiàn)氯資源的再利用。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：。下圖所示為該法的一種催化機(jī)理。下列說法不正確的是（）A．Y為反應(yīng)物，W為生成物B．反應(yīng)制得，須投入C．升高反應(yīng)溫度，被氧化制的反應(yīng)平衡常數(shù)減小D．圖中轉(zhuǎn)化涉及的反應(yīng)中有兩個屬于氧化還原反應(yīng)【答案】B【解析】結(jié)合反應(yīng)機(jī)理分析，X、Y、Z、W依次是、、、，A正確；在反應(yīng)中作催化劑，會不斷循環(huán)，適量即可，B錯誤；總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其他條件一定，升溫平衡逆向移動，平衡常數(shù)減?。瓹正確；圖中涉及的兩個氧化還原反應(yīng)是和，D正確。11．(2024·北京卷)苯在濃和濃作用下，反應(yīng)過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是（）A．從中間體到產(chǎn)物，無論從產(chǎn)物穩(wěn)定性還是反應(yīng)速率的角度均有利于產(chǎn)物ⅡB．X為苯的加成產(chǎn)物，Y為苯的取代產(chǎn)物C．由苯得到M時，苯中的大鍵沒有變化D．對于生成Y的反應(yīng)，濃作催化劑【答案】C【解析】生成產(chǎn)物Ⅱ的反應(yīng)的活化能更低，反應(yīng)速率更快，且產(chǎn)物Ⅱ的能量更低即產(chǎn)物Ⅱ更穩(wěn)定，以上2個角度均有利于產(chǎn)物Ⅱ，A正確；根據(jù)前后結(jié)構(gòu)對照，X為米的加成產(chǎn)物，Y為苯的取代產(chǎn)物，B正確；M的六元環(huán)中與相連的C為雜化，苯中大鍵發(fā)生改變，C錯誤；苯的硝化反應(yīng)中濃作催化劑，D正確。12.（2024·廣東卷）對反應(yīng)(I為中間產(chǎn)物)，相同條件下：①加入催化劑，反應(yīng)達(dá)到平衡所需時間大幅縮短；②提高反應(yīng)溫度，增大，減小?；谝陨鲜聦?，可能的反應(yīng)歷程示意圖(——為無催化劑，------為有催化劑)為A. B. C. D.【答案】A【解析】【解析】提高反應(yīng)溫度，增大，說明反應(yīng)的平衡逆向移動，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，減小，說明S生成中間產(chǎn)物I的反應(yīng)平衡正向移動，屬于吸熱反應(yīng)，由此可排除C、D選項，加入催化劑，反應(yīng)達(dá)到平衡所需時間大幅縮短，即反應(yīng)的決速步驟的活化能下降，使得反應(yīng)速率大幅加快，活化能大的步驟為決速步驟，符合條件的反應(yīng)歷程示意圖為A，故A正確，故選A。13.（2024·河北卷）我國科技工作者設(shè)計了如圖所示的可充電電池，以為電解質(zhì)，電解液中加入1，3-丙二胺()以捕獲，使放電時還原產(chǎn)物為。該設(shè)計克服了導(dǎo)電性差和釋放能力差的障礙，同時改善了的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。對上述電池放電時的捕獲和轉(zhuǎn)化過程開展了進(jìn)一步研究，電極上轉(zhuǎn)化的三種可能反應(yīng)路徑及相對能量變化如圖(*表示吸附態(tài))。下列說法錯誤的是A.捕獲的反應(yīng)為B.路徑2是優(yōu)先路徑，速控步驟反應(yīng)式為C.路徑1、3經(jīng)歷不同的反應(yīng)步驟但產(chǎn)物相同；路徑2、3起始物相同但產(chǎn)物不同D.三個路徑速控步驟均涉及轉(zhuǎn)化，路徑2、3的速控步驟均伴有再生【答案】D【解析】．根據(jù)題給反應(yīng)路徑圖可知，(1，3-丙二胺)捕獲的產(chǎn)物為，因此捕獲的反應(yīng)為，故A正確；B．由反應(yīng)進(jìn)程－相對能量圖可知，路徑2的最大能壘最小，因此與路徑1和路徑3相比，路徑2是優(yōu)先路徑，且路徑2的最大能壘為的步驟，據(jù)反應(yīng)路徑2的圖示可知，該步驟有參與反應(yīng)，因此速控步驟反應(yīng)式為，故B正確；C．根據(jù)反應(yīng)路徑圖可知，路徑1、3的中間產(chǎn)物不同，即經(jīng)歷了不同的反應(yīng)步驟，但產(chǎn)物均為，而路徑2、3的起始物均為，產(chǎn)物分別為和，故C正確；D．根據(jù)反應(yīng)路徑與相對能量的圖像可知，三個路徑的速控步驟中都參與了反應(yīng)，且由B項分析可知，路徑2的速控步驟伴有再生，但路徑3的速控步驟為得電子轉(zhuǎn)化為和，沒有的生成，故D錯誤；故答案為：D。14．（2023·新課標(biāo)卷）“肼合成酶”以其中的配合物為催化中心，可將與轉(zhuǎn)化為肼()，其反應(yīng)歷程如下所示。下列說法錯誤的是A．、和均為極性分子B．反應(yīng)涉及、鍵斷裂和鍵生成C．催化中心的被氧化為，后又被還原為D．將替換為，反應(yīng)可得【答案】D【解析】A．NH2OH，NH3，H2O的電荷分布都不均勻，不對稱，為極性分子，A正確；B．由反應(yīng)歷程可知，有N－H，N－O鍵斷裂，還有N－H鍵的生成，B正確；C．由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)過程中，F(xiàn)e2+先失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe3+，后面又得到電子生成Fe2+，C正確；D．由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)過程中，生成的NH2NH2有兩個氫來源于NH3，所以將NH2OH替換為ND2OD，不可能得到ND2ND2，得到ND2NH2和HDO，D錯誤；故選D。15．（2023·湖南卷）是一種強(qiáng)還原性的高能物質(zhì)，在航天、能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。我國科學(xué)家合成的某(Ⅱ)催化劑(用表示)能高效電催化氧化合成，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。

下列說法錯誤的是A．(Ⅱ)被氧化至(Ⅲ)后，配體失去質(zhì)子能力增強(qiáng)B．M中的化合價為C．該過程有非極性鍵的形成D．該過程的總反應(yīng)式：【答案】B【解析】A．(Ⅱ)被氧化至(Ⅲ)后，中的帶有更多的正電荷，其與N原子成鍵后，吸引電子的能力比(Ⅱ)強(qiáng)，這種作用使得配體中的鍵極性變強(qiáng)且更易斷裂，因此其失去質(zhì)子（）的能力增強(qiáng)，A說法正確；B．(Ⅱ)中的化合價為+2，當(dāng)其變?yōu)?Ⅲ)后，的化合價變?yōu)?3，(Ⅲ)失去2個質(zhì)子后，N原子產(chǎn)生了1個孤電子對，的化合價不變；M為，當(dāng)變?yōu)镸時，N原子的孤電子對拆為2個電子并轉(zhuǎn)移給1個電子，其中的化合價變?yōu)?，因此，B說法不正確；C．該過程M變?yōu)闀r，有鍵形成，是非極性鍵，C說法正確；D．從整個過程來看，4個失去了2個電子后生成了1個和2個，(Ⅱ)是催化劑，因此，該過程的總反應(yīng)式為，D說法正確；綜上所述，本題選B。16．（2023·浙江卷）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知和的相對能量為0]，下列說法不正確的是A．B．可計算鍵能為C．相同條件下，的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ>歷程ⅠD．歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：【答案】C【分析】對比兩個歷程可知，歷程Ⅱ中增加了催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，加快了反應(yīng)速率?！窘馕觥緼．催化劑能降低活化能，但是不能改變反應(yīng)的焓變，因此，A正確；B．已知的相對能量為0，對比兩個歷程可知，的相對能量為，則鍵能為，B正確；C．催化劑不能改變反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，因此相同條件下，的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ=歷程Ⅰ，C錯誤；D．活化能越低，反應(yīng)速率越快，由圖像可知，歷程Ⅱ中第二步反應(yīng)的活化能最低，所以速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：，D正確；故答案為：C。17．（2022·湖南卷）反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如下圖所示：下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說法正確的是A．進(jìn)程Ⅰ是放熱反應(yīng) B．平衡時P的產(chǎn)率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．進(jìn)程Ⅳ中，Z沒有催化作用【答案】AD【解析】A