2022屆高考化學(xué)二輪教學(xué)案-命題區(qū)間八專項(xiàng)特訓(xùn)(八)　反應(yīng)過(guò)程中的能量變化圖像分析

專項(xiàng)特訓(xùn)(八)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化圖像分析(15分鐘)1．(2020·天津，10)理論研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)異構(gòu)化反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．HCN比HNC穩(wěn)定B．該異構(gòu)化反應(yīng)的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能D．使用催化劑，可以改變反應(yīng)的反應(yīng)熱答案D解析A對(duì)，HCN的能量低于HNC的能量，能量越低越穩(wěn)定；B對(duì)，根據(jù)題圖可知反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，該反應(yīng)的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1；C對(duì)，正反應(yīng)的活化能為186.5kJ·mol－1，逆反應(yīng)的活化能為186.5kJ·mol－1－59.3kJ·mol－1＝127.2kJ·mol－1，故正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能；D錯(cuò)，催化劑只能改變反應(yīng)速率，不影響反應(yīng)熱。2．(2020·山西大同聯(lián)考)N2O和CO是環(huán)境污染性氣體，可在Pt2O＋表面轉(zhuǎn)化為無(wú)害氣體，其反應(yīng)原理為N2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化過(guò)程及能量變化過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．ΔH＝ΔH1＋ΔH2B．ΔH＝－226kJ·mol－1C．該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能D．為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化需不斷向反應(yīng)器中補(bǔ)充Pt2O＋和Pt2Oeq\o\al(＋,2)答案D解析A項(xiàng)，①N2O(g)＋Pt2O＋(s)=Pt2Oeq\o\al(＋,2)(s)＋N2(g)ΔH1，②Pt2Oeq\o\al(＋,2)(s)＋CO(g)=Pt2O＋(s)＋CO2(g)ΔH2，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算①＋②得到N2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2，正確；B項(xiàng)，根據(jù)圖分析可知，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)焓變?chǔ)＝Ea－Eb＝134kJ·mol－1－360kJ·mol－1＝－226kJ·mol－1，正確；C項(xiàng)，正反應(yīng)活化能Ea＝134kJ·mol－1小于逆反應(yīng)活化能Eb＝360kJ·mol－1，正確。3．(2020·廣東廣深珠三校聯(lián)考)多相催化反應(yīng)是在催化劑表面通過(guò)吸附、解吸過(guò)程進(jìn)行的。如圖，我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)T℃時(shí)，甲醇(CH3OH)在銅基催化劑上的反應(yīng)機(jī)理如下：反應(yīng)Ⅰ：CH3OH(g)=CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝akJ·mol－1；反應(yīng)Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1(b＞0)；總反應(yīng)：CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)Ⅰ是放熱反應(yīng)B．1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的總能量大于1molCO2(g)和3molH2(g)的總能量C．c＞0D．優(yōu)良的催化劑降低了反應(yīng)的活化能，并減少ΔH3，節(jié)約了能源答案C解析根據(jù)圖像可知反應(yīng)Ⅰ的生成物能量之和大于反應(yīng)物能量之和，因此為吸熱反應(yīng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖像可知1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的總能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的總能量，是吸熱反應(yīng)，所以c＞0，故B項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；優(yōu)良的催化劑會(huì)降低反應(yīng)的活化能，焓變不變，焓變只能由反應(yīng)物和生成物的總能量決定，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．(2021·深圳市高三模擬)乙炔在Pd表面選擇加氫的反應(yīng)機(jī)理如圖所示。其中吸附在Pd表面上的物種用*標(biāo)注。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．乙炔催化加氫的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．該正反應(yīng)歷程中最大能壘(活化能)為85kJ·mol－1C．Pd為固體催化劑，其表面積大小對(duì)催化效果無(wú)影響D．C2Heq\o\al(*,2)＋H*→C2Heq\o\al(*,3)只有化學(xué)鍵的形成過(guò)程答案B解析由圖可知，乙炔的總能量比乙烯高，則乙炔催化加氫時(shí)，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；由圖可知，該正反應(yīng)歷程中最大能壘(活化能)為85kJ·mol－1，故B正確；固體表面積越大，吸附能力越強(qiáng)，固體催化劑Pd的催化效果越好，故C錯(cuò)誤；C2Heq\o\al(*,2)＋H*→C2Heq\o\al(*,3)既有化學(xué)鍵的斷裂過(guò)程，也有形成過(guò)程，故D錯(cuò)誤。5．(2020·山東蒙陰模擬)中國(guó)科學(xué)院大連化物所“CO2催化轉(zhuǎn)化為CO的研究”獲得新進(jìn)展。如圖是使用不同催化劑(NiPc和CoPc)時(shí)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的能量變化。下列說(shuō)法不合理的是()A．*CO2經(jīng)還原反應(yīng)得到*COOHB．該研究成果將有利于緩解溫室效應(yīng)，并解決能源轉(zhuǎn)化問(wèn)題C．相同基團(tuán)的物種分別吸附在NiPc和CoPc表面，其能量可能不同D．催化劑可以改變CO2轉(zhuǎn)化為CO反應(yīng)的焓變答案D解析A項(xiàng)，*CO2轉(zhuǎn)化為*COOH的過(guò)程中，碳元素的化合價(jià)降低，因此*CO2得到*COOH的反應(yīng)是還原反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，該過(guò)程中，CO2轉(zhuǎn)化為CO，可減少空氣中CO2的含量，緩解溫室效應(yīng)，同時(shí)反應(yīng)生成的CO具有可燃性，可解決能源轉(zhuǎn)化問(wèn)題，正確；C項(xiàng)，由圖可知，*COOH吸附在NiPc上的能量高于吸附在CoPc上的能量，因此相同基團(tuán)的物種分別吸附在NiPc和CoPc表面，其能量可能不同，正確；D項(xiàng)，催化劑只影響反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)焓變，錯(cuò)誤。6．(2021·福建漳州高三一模)碳單質(zhì)在生產(chǎn)生活中用途廣泛。炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*)，活化氧可以快速氧化SO2，從而消除霧霾。其活化過(guò)程中的能量變化如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．活性炭可去除水中的懸浮雜質(zhì)B．生成活化氧的ΔH＞0C．活化過(guò)程中有水時(shí)的活化能降低了D．氧化SO2的過(guò)程中，炭黑起催化作用答案B解析活性炭具有吸附性，可去除水中的懸浮雜質(zhì)，A正確；根據(jù)圖像，生成活化氧時(shí)，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，為放熱反應(yīng)，ΔH<0，B錯(cuò)誤；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑顆粒可以活化氧分子產(chǎn)生活化氧，所以炭黑顆粒是大氣中SO2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑，故D正確。7．(2021·濱州二模)“氯化反應(yīng)”通常指將氯元素引入化合物中的反應(yīng)。計(jì)算機(jī)模擬單個(gè)乙炔分子和氯化氫分子在催化劑表面的反應(yīng)歷程如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．該反應(yīng)歷程中活化能為1.68×10－24eVB．M1為C2H2與HgCl2形成的中間體C．反應(yīng)物或產(chǎn)物在催化劑表面只進(jìn)行吸附和脫離D．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為HC≡CH(g)＋HCl(g)→H2C=CHCl(g)ΔH＝－2.24×10－24eV·mol－1答案B解析該反應(yīng)歷程中活化能應(yīng)為[1.68－(－0.433)]×10－24eV＝2.113×10－24eV，故A錯(cuò)誤；由圖中反應(yīng)機(jī)理可知，M1為C2H2與HgCl2形成的中間體，故B正確；反應(yīng)物或產(chǎn)物在催化劑表面不止進(jìn)行吸附和脫離，還發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；題目中模擬的是單個(gè)乙烯分子，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為HC≡CH(g)＋HCl(g)→H2C=CHCl(g)ΔH＝－2.24×10－24×NAeV·mol－1，故D錯(cuò)誤。8．在Co＋的催化作用下，CO(g)還原N2O(g)的反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示(逸出后物質(zhì)認(rèn)為狀態(tài)不發(fā)生變化，在圖中略去)。已知總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)。該反應(yīng)分兩步進(jìn)行：第一步：Co＋(s)＋N2O(g)CoO＋(s)＋N2(g)ΔH1＝＋15.9kJ·mol－1；第二步：；ΔH2＝；(1)填寫(xiě)第二步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，并根據(jù)反應(yīng)歷程圖計(jì)算ΔH2的數(shù)值。(2)該反應(yīng)的最高能壘(活化能)為。答案(1)CoO＋(s)＋CO(g)Co＋(s)＋CO2(g)－374.5kJ·mol－1(2)143.8kJ·mol－1解析(1)總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)；第一步反應(yīng)為Co＋(s)＋N2O(g)CoO＋(s)＋N2(g)ΔH1＝＋15.9kJ·mol－1；第二步反應(yīng)＝總反應(yīng)－第一步反應(yīng)，所以第二步反應(yīng)為CoO＋(s)＋CO(g)Co＋(s)＋CO2(g)；據(jù)圖可知該反應(yīng)初始時(shí)的相對(duì)能量為＋15.9kJ·mol－1，末態(tài)的相對(duì)能量為－358.6kJ·mol－1，所以該反應(yīng)的ΔH2＝－358.6kJ·mol－1－15.9kJ·mol－1＝－374.5kJ·mol－1。(2)根據(jù)反應(yīng)歷程圖像中的數(shù)據(jù)可知，由－127.9kJ·mol－1到＋15.9kJ·mol－1這兩個(gè)能量狀態(tài)之間轉(zhuǎn)化過(guò)程中能壘最高，為143.8kJ·mol－1。9．我國(guó)科學(xué)家利用計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，分別研究反應(yīng)CH3OH(g)＋SO3(g)=CH3OSO3H(g)ΔH＝－63.4kJ·mol－1在無(wú)水和有水條件下的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中分子間的靜電作用力用“…”表示。(1)分子間的靜電作用力最強(qiáng)的是(填“a”“b”或“c”)。(2)水將反應(yīng)的最高能壘由eV降為eV。(3)d到f轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)為質(zhì)子轉(zhuǎn)移，該過(guò)程斷裂的化學(xué)鍵為(填字母)