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2021年新高考化学二轮备考选择题高频热点专项突破--专项突破13 化学反应中的能量变化
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这是一份2021年新高考化学二轮备考选择题高频热点专项突破--专项突破13 化学反应中的能量变化，共21页。试卷主要包含了关于热化学方程式，3 kJ·ml－1，关于盖斯定律，29eV能量，02×1023，6kJ/ml，6kJ·ml-1，0kJ/ml，则等内容，欢迎下载使用。
2021年新高考化学二轮备考选择题高频热点特训
特训13 化学反应中的能量变化及反应机理
考向分析：化学反应与能量是化学反应原理的重要组成部分，一般重点考查通过能量变化图、盖斯定律、键能等创设情景，提供新信息，通过比较分析、计算等方法来求解“△H”值，从而写出判断或书写热化学方程式。考查热点为热化学方程式的正误判断，反应热图像及新能源问题。
（一）必备知识和方法
1.关于热化学方程式：
(1)注意ΔH的符号和单位。若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位为kJ·mol－1。
(2)注意反应热的测定条件。书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件(温度、压强)，但绝大多数的ΔH是在25 ℃、101 kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。
(3)注意热化学方程式中的化学计量数。热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(4)注意物质的聚集状态。反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。
(5)注意ΔH的数值与符号。热化学方程式中的ΔH的值应是表示反应已完成的热量变化。由于ΔH与反应完成的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
(6)注意燃烧热和中和热。燃烧热是指在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，如碳元素生成的是CO2，而不是CO，氢元素生成的是液态水，而不是水蒸气。中和热是指在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热。强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O(l)，ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。弱酸和强碱，强酸和弱碱或弱酸和弱碱反应时，因电离吸热，放出的热量减少，中和热数值偏小。若用浓硫酸(或NaOH固体)，因溶解放热使放出的热量增多，中和热数值偏大。
(7)对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。如①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1③S(单斜，s)===S(正斜，s)ΔH3＝－0.33 kJ·mol－1。
2.关于盖斯定律
盖斯定律指出化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。化学反应的反应热只与反应的始态与终态有关,而与具体的反应途径无关，其主要应用：计算某些难以直接测量的化学反应的反应热。
应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径，同时还需要注意：
①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“−”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。
③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。
④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
3. 关于反应机理
反应机理是用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应，就是把一个复杂反应分解成若干个基元反应，然后按照一定规律组合起来，从而达到阐述复杂反应的内在联系，以及总反应与基元反应内在联系之目的。机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大小等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。过渡状态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须形成活性中间体，即过渡状态，过渡状态的能量较高。从反应物达到这个过渡状态需吸收一定的能量，叫活化能。催化剂能改变中间过渡状态，即反应的活化能，但不能改变总反应的反应热。
例1.H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．反应①、反应②均为放热反应
B．反应①、反应②均为氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1
[解析] 根据图象可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、②均为放热反应，A正确；反应①、②中都存在元素化合价变化，所以反应①、②都是氧化还原反应，B正确；反应①比反应②的速率慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，C错误；反应①、反应②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1，D正确。答案选C。
例2．[2018北京]我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4→CH3COOH过程中，有C―H键发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C―C键
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
[解析] A项，根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4+CO2CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；B项，CH4选择性活化变为①过程中，有1个C—H键发生断裂，B项正确；C项，根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成C—C键，C项正确；D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误；答案选D。
（二）真题演练
1．[2020新课标Ⅰ]铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。
下列叙述错误的是
A．CH3COI是反应中间体
B．甲醇羰基化反应为CH3OH+CO=CH3CO2H
C．反应过程中Rh的成键数目保持不变
D．存在反应CH3OH+HI=CH3I+H2O
2．[2020新课标Ⅱ]据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是
A．OH-参与了该催化循环 B．该反应可产生清洁燃料H2
C．该反应可消耗温室气体CO2 D．该催化循环中Fe的成键数目发生变化
3．[2020浙江7月选考]关于下列ΔH的判断正确的是( )
CO32-(aq)+H+(aq)=HCO3-(aq) ΔH1
CO32-(aq)+H2O(l)⇌ HCO3-(aq)+OH-(aq) ΔH2
OH-(aq)+H+(aq)=H2O(l) ΔH3
OH-(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4
A．ΔH1<0 ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2 C．ΔH3<0 ΔH4>0 D．ΔH3>ΔH4
4．[2020天津卷]理论研究表明，在101kPa和298K下，异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A．HCN比HNC稳定
B．该异构化反应的
C．正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．使用催化剂，可以改变反应的反应热
5．[2019江苏]氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是
A．一定温度下，反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0
B．氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e−4OH−
C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D．反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：
ΔH=反应中形成新共价键的键能之和−反应中断裂旧共价键的键能之和
6．[2018海南]（双选）炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法正确的是
A．每活化一个氧分子吸收0.29eV能量
B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV
C．氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程
D．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂
7．[2018江苏]下列说法正确的是
A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B．反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
D．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
（三） 热点强化训练
1．已知化学反应的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是( )
A．该反应正反应的活化能大于
B．每形成键，将吸收能量
C．加入催化剂，该反应的反应热将减小
D．每生成2分子吸收热量
2．已知25℃、下，水蒸发为水蒸气需要吸热
则反应的反应热为( )
A． B．
C． D．
3．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应a可实现氯的循环利用：
反应a：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ∆H=-115.6kJ/mol
已知：i.
ii.H2O(g)=H2O(l) ΔH2 =-44 kJ·mol-1
下列说法不正确的是
A．反应a中反应物的总能量高于生成物的总能量
B．反应a中涉及极性键、非极性键的断裂和生成
C．4HCl(g) ＋ O2(g) = 2Cl2(g) ＋ 2H2O(l) ΔH3 = -159.6kJ·mol-1
D．断开1 mol H-O 键与断开 1 mol H-Cl 键所需能量相差约为31.9 kJ
4．1 mol白磷(P4，s)和4 mol红磷(P，s)与氧气反应过程中的能量变化如图(E表示能量)。下列说法正确的是( )
A．P4(s，白磷)=4P(s，红磷)△H＞0
B．以上变化中，白磷和红磷所需活化能相等
C．白磷比红磷稳定
D．热化学方程式4P(s，红磷)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-(E2-E3) kJ•mol-1
5．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的，我国学者研究发现T℃时，甲醇(CH3OH)与水在铜基催化剂上的反应机理如图所示：
下列说法中正确的是( )
A．反应Ⅰ的热化学方程式为
B．总反应为
C．从提高转化率的角度考虑，应选择高温高压的条件
D．优良的催化剂降低反应的活化能，并减小，提高了反应速率
6．CO2和H2在催化剂作用下制CH3OH，主要涉及的反应有：
①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0 kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2 kJ/mol
下列说法正确的是
A．①为吸热反应
B．若①中水为液态，则 △H1′＞-49.0 kJ/mol
C．②中反应物的总能量比生成物的总能量高
D．CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-90.2 kJ/mol
7．下列关于热化学反应的描述中正确的是
A．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l) ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ba(OH)2反应H2SO4 (aq)＋Ba(OH)2(aq)＝BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6kJ/mol
B．CO的燃烧热是283.0kJ/mol，则：2CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g) ΔH＝2×(－283.0)kJ/mol
C．两个体积相同的容器中充入等量的NO2发生反应：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0，绝热容器中气体的颜色比铁制容器中颜色深
D．ΔH>0的化学反应一定不能自发进行
8．HI分解反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A．HI(g)分解为H2(g)和I2(g)的反应是吸热反应
B．断裂和形成的共价键类型相同
C．催化剂能降低反应的活化能
D．催化剂不改变反应的焓变和平衡常数
9．氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，是常用的饮用水二级消毒剂，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2Cl、NHCl2和NCl3)。已知部分化学键的键能和化学反应的能量变化如下表和下图所示。下列说法中正确的是
化学键
N-H
N-Cl
H-Cl
键能(kJ/mol)
391.3
x
431.8
A．表中的x＝191.2
B．反应过程中的△H2＝1405.6 kJ·mol－1
C．选用合适的催化剂，可降低反应过程中的H值
D．NH3(g)＋2Cl2(g)＝NHCl2(g)＋2HCl(g) △H＝－22.6 kJ·mol－1
10．卤化铵（NH4X）的能量关系如图所示，下列说法正确的是（）
A．ΔH1>0，ΔH2<0 B．相同条件下，NH4Cl的ΔH2比NH4I的小
C．相同条件下，NH4Cl的ΔH3比NH4I的小 D．ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0
11．以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程如图所示。
相关反应的热化学方程式为：
反应Ⅰ：SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1=-213kJ•mol-1
反应Ⅱ：H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) △H2=+327kJ•mol-1
反应Ⅲ：2HI(aq)=H2(g)+I2(g) △H3=+172kJ•mol-1
下列说法不正确的是（ ）
A．该过程实现了太阳能到化学能的转化
B．SO2和I2对总反应起到了催化作用
C．总反应的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H=+286kJ•mol-1
D．该过程降低了水分解制氢的活化能，但总反应的△H不变
12．（双选）(CH3)3C—Cl水解反应的进程与能量关系如图所示。下列说法正确的是
A．(CH3)3C—Cl水解反应的正反应活化能大于逆反应活化能
B．化学键发生异裂时，可以产生正、负离子
C．H2O分子亲核进攻碳正离子时需要吸收能量
D．在过渡态1、中间体、过渡态2中，过渡态1最稳定
13（双选）．我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了均相NO-CO的反应历程，该反应经历了I、II、III三个过渡态。图中显示的是反应路径中每一阶段内各驻点的能量相对于此阶段内反应物能量的能量之差。下列说法正确的是
A．N2O比更容易与CO发生反应
B．整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大
C．2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ∆H＜0
D．其他条件不变，增大压强或使用催化剂均可以增大反应速率，提高反应物的转化率
14．下列示意图表示正确的是
A．甲图表示C(s) +CO2(g) = 2 CO(g) △H>0 反应的能量变化
B．乙图表示碳的燃烧热
C．丙图表示实验的环境温度20℃，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，测量混合液温度，结果如图(已知Vl+V2=60mL)
D．由丁图可知A、B、C的稳定性由弱到强的顺序为：B < A < C
15．（双选）HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应机理、反应历程与能量的关系如图所示：
下列说法正确的是( )
A．在Pd催化剂表面HCOOH脱氢反应的∆H<0
B．在Pd催化剂表面离解O-H键比C-H键的活化能低
C．用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的产物都有HD和CO2
D．在历程Ⅰ~Ⅴ中，生成Ⅴ的反应速率最快
参考答案
真题演练
1．【答案】C
【解析】题干中明确指出，铑配合物充当催化剂的作用，用于催化甲醇羰基化。由题干中提供的反应机理图可知，铑配合物在整个反应历程中成键数目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观察出，甲醇羰基化反应所需的反应物除甲醇外还需要CO，最终产物是乙酸；因此，凡是出现在历程中的，既非反应物又非产物的物种如CH3COI以及各种配离子等，都可视作中间物种。
A．通过分析可知，CH3COI属于甲醇羰基化反应的反应中间体；其可与水作用，生成最终产物乙酸的同时，也可以生成使甲醇转化为CH3I的HI，A项正确；
B．通过分析可知，甲醇羰基化反应，反应物为甲醇以及CO，产物为乙酸，方程式可写成：，B项正确；
C．通过分析可知，铑配合物在整个反应历程中，成键数目，配体种类等均发生了变化，C项不正确；
D．通过分析可知，反应中间体CH3COI与水作用生成的HI可以使甲醇转化为CH3I，方程式可写成：，D项正确；答案选C。
【点睛】对于反应机理图的分析，最基本的是判断反应物，产物以及催化剂；一般的，催化剂在机理图中多是以完整的循环出现的；反应物则是通过一个箭头进入整个历程的物质；而产物一般多是通过一个箭头最终脱离整个历程的物质。
2．【答案】C
【解析】题干中明确指出，铁配合物Fe(CO)5充当催化剂的作用。机理图中，凡是出现在历程中，进去的箭头表示反应物，出来的箭头表示生成物，既有进去又有出来的箭头表示为催化剂或反应条件，其余可以看成为中间物种。由题干中提供的反应机理图可知，铁配合物Fe(CO)5在整个反应历程中成键数目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观察出，反应过程中所需的反应物除CO外还需要H2O，最终产物是CO2和H2，同时参与反应的还有OH-，故OH-也可以看成是另一个催化剂或反应条件。
A．从反应机理图中可知，OH-有进入的箭头也有出去的箭头，说明OH-参与了该催化循环，故A项正确；
B．从反应机理图中可知，该反应的反应物为CO和H2O，产物为H2和CO2，Fe(CO)5作为整个反应的催化剂，而OH-仅仅在个别步骤中辅助催化剂完成反应，说明该反应方程式为，故有清洁燃料H2生成，故 B项正确；
C．由B项分析可知，该反应不是消耗温室气体CO2，反而是生成了温室气体CO2，故 C项不正确；
D．从反应机理图中可知，Fe的成键数目和成键微粒在该循环过程中均发生了变化，故 D项正确；
答案选C。
【点睛】对于反应机理图的分析，最重要的是判断反应物，产物以及催化剂；一般催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的；通过一个箭头进入整个历程的物质则是反应物；而通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是产物。
3．【答案】B
【解析】碳酸氢根的电离属于吸热过程，则CO32-(aq)+H+(aq)=HCO3-(aq)为放热反应，所以△H1<0；
CO32-(aq)+H2O(l)⇌HCO3-(aq)+OHˉ(aq)为碳酸根的水解离子方程式，CO32-的水解反应为吸热反应，所以△H2>0；
OHˉ(aq)+H+(aq)=H2O(l)表示强酸和强碱的中和反应，为放热反应，所以△H3<0；
醋酸与强碱的中和反应为放热反应，所以△H4<0；
但由于醋酸是弱酸，电离过程中会吸收部分热量，所以醋酸与强碱反应过程放出的热量小于强酸和强碱反应放出的热量，则△H4>△H3；
综上所述，只有△H1<△H2正确，故答案为B。
4．【答案】D
【解析】A．根据图中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根据能量越低越稳定，因此HCN比HNC稳定，故A正确；
B．根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应的，故B正确；
C．根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正反应的活化能大于逆反应的活化能，故C正确；
D．使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路径，反应热只与反应物和生成物的总能量有关，故D错误。
综上所述，答案为D。
5．【答案】A
【解析】A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能自发说明该反应为放热反应，即∆H<0，故A正确；
B.氢氧燃料电池，氢气作负极，失电子发生氧化反应，中性条件的电极反应式为：2H2 − 4e− =4H+，故B错误；
C.常温常压下，Vm≠22.L/mol，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，故C错误；
D.反应中，应该如下估算：∆H=反应中断裂旧化学键的键能之和−反应中形成新共价键的键能之和，故D错误；故选A。
6．【答案】CD
【解析】A. 由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，故A不符合题意；
B. 由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，故B不符合题意；
C. 由图可知，氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程，故C符合题意；
D. 活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂，故D符合题意；故答案为CD。
7．【答案】C
【解析】A项，氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能，理论上能量转化率高达85%~90%，A项错误；B项，反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)的ΔS<0，该反应常温下可自发进行，该反应为放热反应，B项错误；C项，N2与H2的反应为可逆反应，3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子数小于6 mol，转移电子数小于6×6.02×1023，C项正确；D项，酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用具有的特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，淀粉水解速率减慢，D项错误；答案选C。
点睛：本题考查燃料电池中能量的转化、化学反应自发性的判断、可逆的氧化还原反应中转移电子数的计算、蛋白质的变性和酶的催化特点。弄清化学反应中能量的转化、化学反应自发性的判据、可逆反应的特点、蛋白质的性质和酶催化的特点是解题的关键。
强化训练
1．A
【解析】A．该反应为生成物的总能量高于反应物的总能量，为吸热反应，图中a表示正反应活化能，b表示逆反应活化能，显然正反应活化能a=100+b，则a>100，A正确；
B．每形成键放出能量，B错误；
C．催化剂能降低反应所需的活化能，从而加快反应速率，不能改变反应热，C错误；
D．热化学方程式中化学计量系数表示物质的量，则每生成2molAB吸收热量，不是2分子，D错误；
故答案选A。
2．D
【解析】已知25℃、下，水蒸发为水蒸气需要吸热，则 I、 II、 III，根据盖斯定律III-×II+I得，则反应的反应热为，故D正确；
故选D。
3．C
【解析】A．由反应a：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ∆H=-115.6kJ/mol，该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，故A不选；
B．由4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)可知，反应a中涉及极性键、非极性键的断裂和生成，故B不选；
C．根据盖斯定律可知，4HCl(g) ＋ O2(g) = 2Cl2(g) ＋ 2H2O(l) ΔH3 = -203.6kJ·mol-1，故选C；
D．设H-O的键能为，H-Cl的键能为，由题意有，则，故D不选。
答案选C。
4．D
【解析】A．由图示可知1 mol白磷的能量比4 mol红磷的能量高，因此白磷转化为等质量的红磷时，释放能量，则P4(s，白磷)=4P(s，红磷)△H＜0，A错误；
B．根据图示可知：红磷的活化能比白磷的活化能高，故在以上变化中，白磷和红磷所需活化能不相等，B错误；
C．物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。由图可知白磷的能量比等质量的红磷能量高，因此红磷比白磷稳定，C错误；
D．红磷燃烧反应是放热反应，则其反应的热化学方程式为：4P(s，红磷)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-(E2-E3) kJ•mol-1，D正确；
故合理选项是D。
5．B
【解析】A．据图可知反应Ⅰ的实质是CH3OH分解分解生成H2和CO，水没有参与，A错误；
B．据图可知反应I中CH3OH分解分解生成H2和CO，反应Ⅱ中H2O和CO反应生成CO2和H2，且生成物的能量高于反应物，为吸热反应，所以总反应为，B正确；
C．该反应为气体系数之和增大的反应，高压不利于平衡正向移动，C错误；
D．催化剂可以降低反应活化能，但不能改变焓变，D错误；
综上所述答案为B。
6．D
【解析】A．反应①的△H1＜0，说明该反应是放热反应，A错误；
B．物质由气态转化为液态时放出热量，反应放出是热量越多，反应热就越小。由于反应①的△H1＜0，若①中水为液态，则 △H1′＜-49.0 kJ/mol，B错误；
C．反应②中△H2＞0，说明反应物的总能量比生成物的总能量低，C错误；
D．根据盖斯定律，将反应①-②，整理可得CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-90.2 kJ/mol，D正确；
故合理选项是D。
7．C
【解析】硫酸和氢氧化钡的反应中由硫酸钡白色沉淀生成，存在溶解平衡，溶解是吸热的，所以A不正确；CO2分解是吸热反应，△H大于0，B不正确；C中反应是放热反应，应用容器是绝热的，所以温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO2的浓度增大，颜色加深，C正确；反应是否自发进行和熵变及焓变都是有关系的，D不正确，答案选C。
考点：考查热化学方程式的判断、外界条件对平衡状态的影响等
点评：本题容易错选A，这是由于没有考虑到生成的硫酸钡存在溶解平衡导致的，所以除了熟练掌握基础知识外，还需要灵活运用基础知识。
8．B
【解析】A．由图中可知，生成物的总能量比反应物的总能量高，所以HI(g)分解为H2(g)和I2(g)的反应是吸热反应，A正确；
B．HI发生分解时，断裂的是H-I极性共价键，形成的是H-H、I-I非极性共价键，共价键类型不相同，B错误；
C．催化剂能改变反应的途径，使活化分子的能量降低，从而降低反应的活化能，C正确；
D．催化剂能改变反应的活化能，但不改变反应物和生成物的总能量，也不改变反应物的转化率，所以不改变反应的焓变和平衡常数，D正确；
故选B。
9．A
【分析】根据图中所示可知关系，，代入数值即可求；反应热等于反应物断键键能减去生成物成键键能。
【解析】A．该反应方程式为，反应过程中断了一个键，一个键，成了一个键和一个键，设键键能为y，则，根据可知，联立可求x=191.2，A项正确；
B．，代入和数值可知，B项错误；
C．催化剂能改变反应所需的活化能，即图中的，无法改变反应最终的反应热，C项错误；
D．根据键能与反应热的关系可知Cl每取代一个H的反应热为，所以，D项错误；
答案为A。
10．C
【解析】A．卤化铵的分解为吸热反应，ΔH2对应的为HX化学键断裂过程，断裂化学键吸收热量，焓变也为正值，则ΔH1>0、ΔH2>0，故A错误；
B．氯原子半径小于碘原子，所以H-Cl的键能大于H-I的键能，断键吸收热量焓变大于0，所以相同条件下，NH4Cl的ΔH2比NH4I的大，故B错误；
C．ΔH3为原子变为离子的过程，Cl(g)®Cl-(aq)比I(g)®I-(aq)放出的热量多，所以相同条件下，NH4Cl的ΔH3比NH4I的小，故C正确；
D．途径5与途径1、2、3、4之和的起点和终点相同，结合盖斯定律可知ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=ΔH5，故D错误；
故选：C。
11．C
【解析】A、通过流程图，反应II和III，实现了太阳能到化学能的转化，故A说法正确；
B、根据流程总反应为H2O=H2↑＋1/2O2↑，SO2和I2起到催化剂的作用，故B说法正确；
C、反应I+反应II+反应III，得到H2O(l)=H2(g)＋1/2O2(g) ，根据盖斯定律， △H=△H1 +△H2 +△H3 =(－213＋327＋172)kJ·mol－1=＋286kJ·mol－1，或者2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) △H=＋572kJ·mol－1，故C说法错误；
D、△H只与始态和终态有关，该过程降低了水分解制氢的活化能，△H不变，故D说法正确。
12．BC
【解析】A．反应物的能量比生成物高，该反应为放热反应，说明(CH3)3C—Cl水解反应的正反应活化能小于逆反应活化能，A错误；
B．根据图示可知化学键发生异裂时，可以产生正、负离子，然后它们重新结合产生新的物质，B正确；
C．根据图示可知碳正离子与水分子结合产生的过渡态2时能量增加，说明H2O分子作为亲核试剂进攻碳正离子时需要吸收能量，C正确；
D．物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知在在过渡态1、中间体、过渡态2中，中间体的能量最低，因此中间体最稳定，D错误；
故合理选项是BC。
13．BC
【分析】整个反应分为三个基元反应阶段，①NO(g)+ NO(g)= ∆H = +312kJ·moI-1；②+CO(g) =CO2 (g)+N2O (g) ∆H = -513 kJ·moI-1；③CO2 (g) +N2O (g) +CO (g) =2CO2 (g) +N2 (g) ∆H = -356 kJ·moI-1；结合活化能、焓等知识分析。
【解析】A． 由②+CO(g) =CO2 (g)+N2O (g) ∆H = -513 kJ·moI-1；③CO2 (g) +N2O (g) +CO (g) =2CO2 (g) +N2 (g) ∆H = -356 kJ·moI-1；可知反应②放出的能量更多，生成物更稳定，则比N2O更容易与CO发生反应，A错误；
B． 由图可知，整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大，为451 kJ·moI-1，B正确；
C． 由盖斯定律可知，由①+②+③可得2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)，∆H=+312kJ·moI-1+(-513 kJ·moI-1)+( -356 kJ·moI-1)= -557 kJ·moI-1，则∆H＜0，C正确；
D．其他条件不变，增大压强或使用催化剂均可以增大反应速率，且该反应为2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)气体物质的量减小的反应，则其他条件不变，增大压强，平衡正向移动，可提高反应物的转化率，但是使用催化剂均可以同等程度的增大正逆反应速率，则平衡不移动，不能提高反应物的转化率，D错误；
故选BC。
14．D
【解析】A．甲图中反应物的总能量比生成物高，反应为放热反应，而CO2(g)+C(s)=2CO(g)(ΔH＞0)为吸热反应，A表示错误；
B．碳的燃烧热是指1molC完全燃烧放出的热量，产物为二氧化碳，且为放热反应，与图不符，B表示错误；
C．酸碱中和反应为放热反应，物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，V1+V2=60mL，则V1=20mL，V2=40mL时硫酸与氢氧化钠恰好完全反应，放出的热量最多，温度最高，与图象不相符，C表示错误；
D．物质的总能量越低，越稳定，所以三种化合物的稳定性顺序：B＜A＜C，D表示正确；
故选D。
15．AC
【解析】A．由图示知，甲酸在Pd催化剂表面脱氢反应，反应物的总能量高于最终产物的总能量，为放热热量，即∆H<0，故A正确；
B．由图可知，第Ⅰ步解离O-H，活化能为44.7kJ/mol，第Ⅲ步解离C-H，活化能为36.7kJ/mol-8.9kJ/mol=27.8kJ/mol，故B错误；
C．由图可知，HCOOH在Pd催化剂下，C-H、O-H键均发生断裂，最终生成H2和CO2，因此用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的产物都有HD和CO2，故C正确；
D．由图可知，生成Ⅴ的过程活化能最高，则反应速率最慢，故D错误；
综上所述，说法正确的是AC项，故答案为AC。
2021年新高考化学二轮备考选择题高频热点特训
特训13 化学反应中的能量变化及反应机理
考向分析：化学反应与能量是化学反应原理的重要组成部分，一般重点考查通过能量变化图、盖斯定律、键能等创设情景，提供新信息，通过比较分析、计算等方法来求解“△H”值，从而写出判断或书写热化学方程式。考查热点为热化学方程式的正误判断，反应热图像及新能源问题。
（一）必备知识和方法
1.关于热化学方程式：
(1)注意ΔH的符号和单位。若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位为kJ·mol－1。
(2)注意反应热的测定条件。书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件(温度、压强)，但绝大多数的ΔH是在25 ℃、101 kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。
(3)注意热化学方程式中的化学计量数。热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
(4)注意物质的聚集状态。反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。
(5)注意ΔH的数值与符号。热化学方程式中的ΔH的值应是表示反应已完成的热量变化。由于ΔH与反应完成的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
(6)注意燃烧热和中和热。燃烧热是指在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，如碳元素生成的是CO2，而不是CO，氢元素生成的是液态水，而不是水蒸气。中和热是指在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态H2O时的反应热。强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O(l)，ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。弱酸和强碱，强酸和弱碱或弱酸和弱碱反应时，因电离吸热，放出的热量减少，中和热数值偏小。若用浓硫酸(或NaOH固体)，因溶解放热使放出的热量增多，中和热数值偏大。
(7)对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。如①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1③S(单斜，s)===S(正斜，s)ΔH3＝－0.33 kJ·mol－1。
2.关于盖斯定律
盖斯定律指出化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。化学反应的反应热只与反应的始态与终态有关,而与具体的反应途径无关，其主要应用：计算某些难以直接测量的化学反应的反应热。
应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径，同时还需要注意：
①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“−”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。
③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。
④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
3. 关于反应机理
反应机理是用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应，就是把一个复杂反应分解成若干个基元反应，然后按照一定规律组合起来，从而达到阐述复杂反应的内在联系，以及总反应与基元反应内在联系之目的。机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大小等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。过渡状态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须形成活性中间体，即过渡状态，过渡状态的能量较高。从反应物达到这个过渡状态需吸收一定的能量，叫活化能。催化剂能改变中间过渡状态，即反应的活化能，但不能改变总反应的反应热。
例1.H2与ICl的反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．反应①、反应②均为放热反应
B．反应①、反应②均为氧化还原反应
C．反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D．反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1
[解析] 根据图象可知，反应①和反应②中反应物总能量都大于生成物，则反应①、②均为放热反应，A正确；反应①、②中都存在元素化合价变化，所以反应①、②都是氧化还原反应，B正确；反应①比反应②的速率慢，说明反应①中正反应的活化能较大，反应②中正反应的活化能较小，C错误；反应①、反应②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①、反应②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1，D正确。答案选C。
例2．[2018北京]我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B．CH4→CH3COOH过程中，有C―H键发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C―C键
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
[解析] A项，根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4+CO2CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；B项，CH4选择性活化变为①过程中，有1个C—H键发生断裂，B项正确；C项，根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成C—C键，C项正确；D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误；答案选D。
（二）真题演练
1．[2020新课标Ⅰ]铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。
下列叙述错误的是
A．CH3COI是反应中间体
B．甲醇羰基化反应为CH3OH+CO=CH3CO2H
C．反应过程中Rh的成键数目保持不变
D．存在反应CH3OH+HI=CH3I+H2O
2．[2020新课标Ⅱ]据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是
A．OH-参与了该催化循环 B．该反应可产生清洁燃料H2
C．该反应可消耗温室气体CO2 D．该催化循环中Fe的成键数目发生变化
3．[2020浙江7月选考]关于下列ΔH的判断正确的是( )
CO32-(aq)+H+(aq)=HCO3-(aq) ΔH1
CO32-(aq)+H2O(l)⇌ HCO3-(aq)+OH-(aq) ΔH2
OH-(aq)+H+(aq)=H2O(l) ΔH3
OH-(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COO-(aq)+H2O(l) ΔH4
A．ΔH1<0 ΔH2<0 B．ΔH1<ΔH2 C．ΔH3<0 ΔH4>0 D．ΔH3>ΔH4
4．[2020天津卷]理论研究表明，在101kPa和298K下，异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A．HCN比HNC稳定
B．该异构化反应的
C．正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．使用催化剂，可以改变反应的反应热
5．[2019江苏]氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是
A．一定温度下，反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0
B．氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e−4OH−
C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.02×1023
D．反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH可通过下式估算：
ΔH=反应中形成新共价键的键能之和−反应中断裂旧共价键的键能之和
6．[2018海南]（双选）炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法正确的是
A．每活化一个氧分子吸收0.29eV能量
B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV
C．氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程
D．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂
7．[2018江苏]下列说法正确的是
A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B．反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
D．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
（三） 热点强化训练
1．已知化学反应的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是( )
A．该反应正反应的活化能大于
B．每形成键，将吸收能量
C．加入催化剂，该反应的反应热将减小
D．每生成2分子吸收热量
2．已知25℃、下，水蒸发为水蒸气需要吸热
则反应的反应热为( )
A． B．
C． D．
3．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应a可实现氯的循环利用：
反应a：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ∆H=-115.6kJ/mol
已知：i.
ii.H2O(g)=H2O(l) ΔH2 =-44 kJ·mol-1
下列说法不正确的是
A．反应a中反应物的总能量高于生成物的总能量
B．反应a中涉及极性键、非极性键的断裂和生成
C．4HCl(g) ＋ O2(g) = 2Cl2(g) ＋ 2H2O(l) ΔH3 = -159.6kJ·mol-1
D．断开1 mol H-O 键与断开 1 mol H-Cl 键所需能量相差约为31.9 kJ
4．1 mol白磷(P4，s)和4 mol红磷(P，s)与氧气反应过程中的能量变化如图(E表示能量)。下列说法正确的是( )
A．P4(s，白磷)=4P(s，红磷)△H＞0
B．以上变化中，白磷和红磷所需活化能相等
C．白磷比红磷稳定
D．热化学方程式4P(s，红磷)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-(E2-E3) kJ•mol-1
5．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的，我国学者研究发现T℃时，甲醇(CH3OH)与水在铜基催化剂上的反应机理如图所示：
下列说法中正确的是( )
A．反应Ⅰ的热化学方程式为
B．总反应为
C．从提高转化率的角度考虑，应选择高温高压的条件
D．优良的催化剂降低反应的活化能，并减小，提高了反应速率
6．CO2和H2在催化剂作用下制CH3OH，主要涉及的反应有：
①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0 kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2 kJ/mol
下列说法正确的是
A．①为吸热反应
B．若①中水为液态，则 △H1′＞-49.0 kJ/mol
C．②中反应物的总能量比生成物的总能量高
D．CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-90.2 kJ/mol
7．下列关于热化学反应的描述中正确的是
A．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l) ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ba(OH)2反应H2SO4 (aq)＋Ba(OH)2(aq)＝BaSO4(s)＋2H2O(l) ΔH＝－114.6kJ/mol
B．CO的燃烧热是283.0kJ/mol，则：2CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g) ΔH＝2×(－283.0)kJ/mol
C．两个体积相同的容器中充入等量的NO2发生反应：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0，绝热容器中气体的颜色比铁制容器中颜色深
D．ΔH>0的化学反应一定不能自发进行
8．HI分解反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A．HI(g)分解为H2(g)和I2(g)的反应是吸热反应
B．断裂和形成的共价键类型相同
C．催化剂能降低反应的活化能
D．催化剂不改变反应的焓变和平衡常数
9．氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，是常用的饮用水二级消毒剂，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺(NH2Cl、NHCl2和NCl3)。已知部分化学键的键能和化学反应的能量变化如下表和下图所示。下列说法中正确的是
化学键
N-H
N-Cl
H-Cl
键能(kJ/mol)
391.3
x
431.8
A．表中的x＝191.2
B．反应过程中的△H2＝1405.6 kJ·mol－1
C．选用合适的催化剂，可降低反应过程中的H值
D．NH3(g)＋2Cl2(g)＝NHCl2(g)＋2HCl(g) △H＝－22.6 kJ·mol－1
10．卤化铵（NH4X）的能量关系如图所示，下列说法正确的是（）
A．ΔH1>0，ΔH2<0 B．相同条件下，NH4Cl的ΔH2比NH4I的小
C．相同条件下，NH4Cl的ΔH3比NH4I的小 D．ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0
11．以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程如图所示。
相关反应的热化学方程式为：
反应Ⅰ：SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) △H1=-213kJ•mol-1
反应Ⅱ：H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) △H2=+327kJ•mol-1
反应Ⅲ：2HI(aq)=H2(g)+I2(g) △H3=+172kJ•mol-1
下列说法不正确的是（ ）
A．该过程实现了太阳能到化学能的转化
B．SO2和I2对总反应起到了催化作用
C．总反应的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H=+286kJ•mol-1
D．该过程降低了水分解制氢的活化能，但总反应的△H不变
12．（双选）(CH3)3C—Cl水解反应的进程与能量关系如图所示。下列说法正确的是
A．(CH3)3C—Cl水解反应的正反应活化能大于逆反应活化能
B．化学键发生异裂时，可以产生正、负离子
C．H2O分子亲核进攻碳正离子时需要吸收能量
D．在过渡态1、中间体、过渡态2中，过渡态1最稳定
13（双选）．我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了均相NO-CO的反应历程，该反应经历了I、II、III三个过渡态。图中显示的是反应路径中每一阶段内各驻点的能量相对于此阶段内反应物能量的能量之差。下列说法正确的是
A．N2O比更容易与CO发生反应
B．整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大
C．2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) ∆H＜0
D．其他条件不变，增大压强或使用催化剂均可以增大反应速率，提高反应物的转化率
14．下列示意图表示正确的是
A．甲图表示C(s) +CO2(g) = 2 CO(g) △H>0 反应的能量变化
B．乙图表示碳的燃烧热
C．丙图表示实验的环境温度20℃，将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，测量混合液温度，结果如图(已知Vl+V2=60mL)
D．由丁图可知A、B、C的稳定性由弱到强的顺序为：B < A < C
15．（双选）HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应机理、反应历程与能量的关系如图所示：
下列说法正确的是( )
A．在Pd催化剂表面HCOOH脱氢反应的∆H<0
B．在Pd催化剂表面离解O-H键比C-H键的活化能低
C．用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的产物都有HD和CO2
D．在历程Ⅰ~Ⅴ中，生成Ⅴ的反应速率最快
参考答案
真题演练
1．【答案】C
【解析】题干中明确指出，铑配合物充当催化剂的作用，用于催化甲醇羰基化。由题干中提供的反应机理图可知，铑配合物在整个反应历程中成键数目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观察出，甲醇羰基化反应所需的反应物除甲醇外还需要CO，最终产物是乙酸；因此，凡是出现在历程中的，既非反应物又非产物的物种如CH3COI以及各种配离子等，都可视作中间物种。
A．通过分析可知，CH3COI属于甲醇羰基化反应的反应中间体；其可与水作用，生成最终产物乙酸的同时，也可以生成使甲醇转化为CH3I的HI，A项正确；
B．通过分析可知，甲醇羰基化反应，反应物为甲醇以及CO，产物为乙酸，方程式可写成：，B项正确；
C．通过分析可知，铑配合物在整个反应历程中，成键数目，配体种类等均发生了变化，C项不正确；
D．通过分析可知，反应中间体CH3COI与水作用生成的HI可以使甲醇转化为CH3I，方程式可写成：，D项正确；答案选C。
【点睛】对于反应机理图的分析，最基本的是判断反应物，产物以及催化剂；一般的，催化剂在机理图中多是以完整的循环出现的；反应物则是通过一个箭头进入整个历程的物质；而产物一般多是通过一个箭头最终脱离整个历程的物质。
2．【答案】C
【解析】题干中明确指出，铁配合物Fe(CO)5充当催化剂的作用。机理图中，凡是出现在历程中，进去的箭头表示反应物，出来的箭头表示生成物，既有进去又有出来的箭头表示为催化剂或反应条件，其余可以看成为中间物种。由题干中提供的反应机理图可知，铁配合物Fe(CO)5在整个反应历程中成键数目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观察出，反应过程中所需的反应物除CO外还需要H2O，最终产物是CO2和H2，同时参与反应的还有OH-，故OH-也可以看成是另一个催化剂或反应条件。
A．从反应机理图中可知，OH-有进入的箭头也有出去的箭头，说明OH-参与了该催化循环，故A项正确；
B．从反应机理图中可知，该反应的反应物为CO和H2O，产物为H2和CO2，Fe(CO)5作为整个反应的催化剂，而OH-仅仅在个别步骤中辅助催化剂完成反应，说明该反应方程式为，故有清洁燃料H2生成，故 B项正确；
C．由B项分析可知，该反应不是消耗温室气体CO2，反而是生成了温室气体CO2，故 C项不正确；
D．从反应机理图中可知，Fe的成键数目和成键微粒在该循环过程中均发生了变化，故 D项正确；
答案选C。
【点睛】对于反应机理图的分析，最重要的是判断反应物，产物以及催化剂；一般催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的；通过一个箭头进入整个历程的物质则是反应物；而通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是产物。
3．【答案】B
【解析】碳酸氢根的电离属于吸热过程，则CO32-(aq)+H+(aq)=HCO3-(aq)为放热反应，所以△H1<0；
CO32-(aq)+H2O(l)⇌HCO3-(aq)+OHˉ(aq)为碳酸根的水解离子方程式，CO32-的水解反应为吸热反应，所以△H2>0；
OHˉ(aq)+H+(aq)=H2O(l)表示强酸和强碱的中和反应，为放热反应，所以△H3<0；
醋酸与强碱的中和反应为放热反应，所以△H4<0；
但由于醋酸是弱酸，电离过程中会吸收部分热量，所以醋酸与强碱反应过程放出的热量小于强酸和强碱反应放出的热量，则△H4>△H3；
综上所述，只有△H1<△H2正确，故答案为B。
4．【答案】D
【解析】A．根据图中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根据能量越低越稳定，因此HCN比HNC稳定，故A正确；
B．根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应的，故B正确；
C．根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正反应的活化能大于逆反应的活化能，故C正确；
D．使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路径，反应热只与反应物和生成物的总能量有关，故D错误。
综上所述，答案为D。
5．【答案】A
【解析】A.体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向，该反应属于混乱度减小的反应，能自发说明该反应为放热反应，即∆H<0，故A正确；
B.氢氧燃料电池，氢气作负极，失电子发生氧化反应，中性条件的电极反应式为：2H2 − 4e− =4H+，故B错误；
C.常温常压下，Vm≠22.L/mol，无法根据气体体积进行微粒数目的计算，故C错误；
D.反应中，应该如下估算：∆H=反应中断裂旧化学键的键能之和−反应中形成新共价键的键能之和，故D错误；故选A。
6．【答案】CD
【解析】A. 由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，故A不符合题意；
B. 由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，故B不符合题意；
C. 由图可知，氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程，故C符合题意；
D. 活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂，故D符合题意；故答案为CD。
7．【答案】C
【解析】A项，氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能，理论上能量转化率高达85%~90%，A项错误；B项，反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)的ΔS<0，该反应常温下可自发进行，该反应为放热反应，B项错误；C项，N2与H2的反应为可逆反应，3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子数小于6 mol，转移电子数小于6×6.02×1023，C项正确；D项，酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用具有的特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，淀粉水解速率减慢，D项错误；答案选C。
点睛：本题考查燃料电池中能量的转化、化学反应自发性的判断、可逆的氧化还原反应中转移电子数的计算、蛋白质的变性和酶的催化特点。弄清化学反应中能量的转化、化学反应自发性的判据、可逆反应的特点、蛋白质的性质和酶催化的特点是解题的关键。
强化训练
1．A
【解析】A．该反应为生成物的总能量高于反应物的总能量，为吸热反应，图中a表示正反应活化能，b表示逆反应活化能，显然正反应活化能a=100+b，则a>100，A正确；
B．每形成键放出能量，B错误；
C．催化剂能降低反应所需的活化能，从而加快反应速率，不能改变反应热，C错误；
D．热化学方程式中化学计量系数表示物质的量，则每生成2molAB吸收热量，不是2分子，D错误；
故答案选A。
2．D
【解析】已知25℃、下，水蒸发为水蒸气需要吸热，则 I、 II、 III，根据盖斯定律III-×II+I得，则反应的反应热为，故D正确；
故选D。
3．C
【解析】A．由反应a：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ∆H=-115.6kJ/mol，该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，故A不选；
B．由4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)可知，反应a中涉及极性键、非极性键的断裂和生成，故B不选；
C．根据盖斯定律可知，4HCl(g) ＋ O2(g) = 2Cl2(g) ＋ 2H2O(l) ΔH3 = -203.6kJ·mol-1，故选C；
D．设H-O的键能为，H-Cl的键能为，由题意有，则，故D不选。
答案选C。
4．D
【解析】A．由图示可知1 mol白磷的能量比4 mol红磷的能量高，因此白磷转化为等质量的红磷时，释放能量，则P4(s，白磷)=4P(s，红磷)△H＜0，A错误；
B．根据图示可知：红磷的活化能比白磷的活化能高，故在以上变化中，白磷和红磷所需活化能不相等，B错误；
C．物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。由图可知白磷的能量比等质量的红磷能量高，因此红磷比白磷稳定，C错误；
D．红磷燃烧反应是放热反应，则其反应的热化学方程式为：4P(s，红磷)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-(E2-E3) kJ•mol-1，D正确；
故合理选项是D。
5．B
【解析】A．据图可知反应Ⅰ的实质是CH3OH分解分解生成H2和CO，水没有参与，A错误；
B．据图可知反应I中CH3OH分解分解生成H2和CO，反应Ⅱ中H2O和CO反应生成CO2和H2，且生成物的能量高于反应物，为吸热反应，所以总反应为，B正确；
C．该反应为气体系数之和增大的反应，高压不利于平衡正向移动，C错误；
D．催化剂可以降低反应活化能，但不能改变焓变，D错误；
综上所述答案为B。
6．D
【解析】A．反应①的△H1＜0，说明该反应是放热反应，A错误；
B．物质由气态转化为液态时放出热量，反应放出是热量越多，反应热就越小。由于反应①的△H1＜0，若①中水为液态，则 △H1′＜-49.0 kJ/mol，B错误；
C．反应②中△H2＞0，说明反应物的总能量比生成物的总能量低，C错误；
D．根据盖斯定律，将反应①-②，整理可得CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-90.2 kJ/mol，D正确；
故合理选项是D。
7．C
【解析】硫酸和氢氧化钡的反应中由硫酸钡白色沉淀生成，存在溶解平衡，溶解是吸热的，所以A不正确；CO2分解是吸热反应，△H大于0，B不正确；C中反应是放热反应，应用容器是绝热的，所以温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO2的浓度增大，颜色加深，C正确；反应是否自发进行和熵变及焓变都是有关系的，D不正确，答案选C。
考点：考查热化学方程式的判断、外界条件对平衡状态的影响等
点评：本题容易错选A，这是由于没有考虑到生成的硫酸钡存在溶解平衡导致的，所以除了熟练掌握基础知识外，还需要灵活运用基础知识。
8．B
【解析】A．由图中可知，生成物的总能量比反应物的总能量高，所以HI(g)分解为H2(g)和I2(g)的反应是吸热反应，A正确；
B．HI发生分解时，断裂的是H-I极性共价键，形成的是H-H、I-I非极性共价键，共价键类型不相同，B错误；
C．催化剂能改变反应的途径，使活化分子的能量降低，从而降低反应的活化能，C正确；
D．催化剂能改变反应的活化能，但不改变反应物和生成物的总能量，也不改变反应物的转化率，所以不改变反应的焓变和平衡常数，D正确；
故选B。
9．A
【分析】根据图中所示可知关系，，代入数值即可求；反应热等于反应物断键键能减去生成物成键键能。
【解析】A．该反应方程式为，反应过程中断了一个键，一个键，成了一个键和一个键，设键键能为y，则，根据可知，联立可求x=191.2，A项正确；
B．，代入和数值可知，B项错误；
C．催化剂能改变反应所需的活化能，即图中的，无法改变反应最终的反应热，C项错误；
D．根据键能与反应热的关系可知Cl每取代一个H的反应热为，所以，D项错误；
答案为A。
10．C
【解析】A．卤化铵的分解为吸热反应，ΔH2对应的为HX化学键断裂过程，断裂化学键吸收热量，焓变也为正值，则ΔH1>0、ΔH2>0，故A错误；
B．氯原子半径小于碘原子，所以H-Cl的键能大于H-I的键能，断键吸收热量焓变大于0，所以相同条件下，NH4Cl的ΔH2比NH4I的大，故B错误；
C．ΔH3为原子变为离子的过程，Cl(g)®Cl-(aq)比I(g)®I-(aq)放出的热量多，所以相同条件下，NH4Cl的ΔH3比NH4I的小，故C正确；
D．途径5与途径1、2、3、4之和的起点和终点相同，结合盖斯定律可知ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=ΔH5，故D错误；
故选：C。
11．C
【解析】A、通过流程图，反应II和III，实现了太阳能到化学能的转化，故A说法正确；
B、根据流程总反应为H2O=H2↑＋1/2O2↑，SO2和I2起到催化剂的作用，故B说法正确；
C、反应I+反应II+反应III，得到H2O(l)=H2(g)＋1/2O2(g) ，根据盖斯定律， △H=△H1 +△H2 +△H3 =(－213＋327＋172)kJ·mol－1=＋286kJ·mol－1，或者2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) △H=＋572kJ·mol－1，故C说法错误；
D、△H只与始态和终态有关，该过程降低了水分解制氢的活化能，△H不变，故D说法正确。
12．BC
【解析】A．反应物的能量比生成物高，该反应为放热反应，说明(CH3)3C—Cl水解反应的正反应活化能小于逆反应活化能，A错误；
B．根据图示可知化学键发生异裂时，可以产生正、负离子，然后它们重新结合产生新的物质，B正确；
C．根据图示可知碳正离子与水分子结合产生的过渡态2时能量增加，说明H2O分子作为亲核试剂进攻碳正离子时需要吸收能量，C正确；
D．物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知在在过渡态1、中间体、过渡态2中，中间体的能量最低，因此中间体最稳定，D错误；
故合理选项是BC。
13．BC
【分析】整个反应分为三个基元反应阶段，①NO(g)+ NO(g)= ∆H = +312kJ·moI-1；②+CO(g) =CO2 (g)+N2O (g) ∆H = -513 kJ·moI-1；③CO2 (g) +N2O (g) +CO (g) =2CO2 (g) +N2 (g) ∆H = -356 kJ·moI-1；结合活化能、焓等知识分析。
【解析】A． 由②+CO(g) =CO2 (g)+N2O (g) ∆H = -513 kJ·moI-1；③CO2 (g) +N2O (g) +CO (g) =2CO2 (g) +N2 (g) ∆H = -356 kJ·moI-1；可知反应②放出的能量更多，生成物更稳定，则比N2O更容易与CO发生反应，A错误；
B． 由图可知，整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大，为451 kJ·moI-1，B正确；
C． 由盖斯定律可知，由①+②+③可得2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)，∆H=+312kJ·moI-1+(-513 kJ·moI-1)+( -356 kJ·moI-1)= -557 kJ·moI-1，则∆H＜0，C正确；
D．其他条件不变，增大压强或使用催化剂均可以增大反应速率，且该反应为2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)气体物质的量减小的反应，则其他条件不变，增大压强，平衡正向移动，可提高反应物的转化率，但是使用催化剂均可以同等程度的增大正逆反应速率，则平衡不移动，不能提高反应物的转化率，D错误；
故选BC。
14．D
【解析】A．甲图中反应物的总能量比生成物高，反应为放热反应，而CO2(g)+C(s)=2CO(g)(ΔH＞0)为吸热反应，A表示错误；
B．碳的燃烧热是指1molC完全燃烧放出的热量，产物为二氧化碳，且为放热反应，与图不符，B表示错误；
C．酸碱中和反应为放热反应，物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，V1+V2=60mL，则V1=20mL，V2=40mL时硫酸与氢氧化钠恰好完全反应，放出的热量最多，温度最高，与图象不相符，C表示错误；
D．物质的总能量越低，越稳定，所以三种化合物的稳定性顺序：B＜A＜C，D表示正确；
故选D。
15．AC
【解析】A．由图示知，甲酸在Pd催化剂表面脱氢反应，反应物的总能量高于最终产物的总能量，为放热热量，即∆H<0，故A正确；
B．由图可知，第Ⅰ步解离O-H，活化能为44.7kJ/mol，第Ⅲ步解离C-H，活化能为36.7kJ/mol-8.9kJ/mol=27.8kJ/mol，故B错误；
C．由图可知，HCOOH在Pd催化剂下，C-H、O-H键均发生断裂，最终生成H2和CO2，因此用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的产物都有HD和CO2，故C正确；
D．由图可知，生成Ⅴ的过程活化能最高，则反应速率最慢，故D错误；
综上所述，说法正确的是AC项，故答案为AC。
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