新高考化学二轮复习高频考点21 化学反应中的能量变化图（含解析）

高频考点19  化学反应中的能量变化图象

1．（双选）（2022·湖南卷）反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：

下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（   ）

A．进程Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ

C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用

1.AD  A．由图中信息可知，进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程I是放热反应，A说法正确；B．进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B说法不正确；C．进程Ⅲ中由S•Y转化为P•Y的活化能高于进程Ⅱ中由S•X转化为P•X的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ，Ｃ说法不正确；D．由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S•Z，然后S•Z转化为产物P•Z，由于P•Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确；综上所述，本题选AD。

2．（2021·山东卷）18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：+OH-+CH3O-能量变化如图所示。已知为快速平衡，下列说法正确的是（   ）

A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步

B．反应结束后，溶液中存在18OH-

C．反应结束后，溶液中存在CH318OH

D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变

2.B  A．一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图可知，反应I和反应IV的活化能较高，因此反应的决速步为反应I、IV，故A错误；

B．反应I为加成反应，而与为快速平衡，反应II的成键和断键方式为或，后者能生成18OH-，因此反应结束后，溶液中存在18OH-，故B正确；

C．反应III的成键和断键方式为或，因此反应结束后溶液中不会存在CH318H，故C错误；D．该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量，总反应为放热反应，因此和CH3O-的总能量与和OH-的总能量之差等于图示总反应的焓变，故D错误；综上所述，正确的是B项，故答案为B。

3．（2021·湖南卷）铁的配合物离子(用表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：

下列说法错误的是（   ）

A．该过程的总反应为

B．浓度过大或者过小，均导致反应速率降低

C．该催化循环中元素的化合价发生了变化

D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定

3.D   A．由反应机理可知，HCOOH电离出氢离子后，HCOO-与催化剂结合，放出二氧化碳，然后又结合氢离子转化为氢气，所以化学方程式为HCOOHCO2↑+H2↑，故A正确；B．若氢离子浓度过低，则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低，反应速率减慢，若氢离子浓度过高，则会抑制加酸的电离，使甲酸根浓度降低，反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢，所以氢离子浓度过高或过低，均导致反应速率减慢，故B正确；C．由反应机理可知，Fe在反应过程中，化学键数目发生变化，则化合价也发生变化，故C正确；D．由反应进程可知，反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大，反应速率最慢，对该过程的总反应起决定作用，故D错误；故选D。

4．(双选）（2022·烟台高考模拟）在含有Fe3+、S2O和I-的混合溶液中，反应S2O(aq)+2I-(aq)=2SO(aq)+I2(aq)的分部机理如下，反应进程中的能量变化如图所示。

步骤①：2Fe3+(aq)+2I-(aq)=2Fe2+(aq)+I2(aq)

步骤②：S2O(aq)+2Fe2+(aq)=2SO(aq)+2Fe3+(aq)

下列关于该反应的说法错误的是（   ）

A．Fe3+是该反应的催化剂

B．步骤②比步骤①速率快

C．该反应为吸热反应

D．若不加Fe3+，则正反应的活化能比逆反应的大

4.C D   A．根据反应的机理可知铁离子参与了反应，但是在反应前后其物质的量不变，则Fe3+是该反应的催化剂，故A正确；B．由图象可知步骤①的活化能大于步骤②的，活化能越大，反应速率越小，故步骤①反应速率慢，故B正确；C．反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，故C不正确；D．ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能，该反应为放热反应，不管加不加催化剂，正反应活化能都低于逆反应活化能，故D错误；故选CD。

5．（2022·全国·高三专题练习）甲烷燃烧时的能量变化如图，有关描述错误的是(　　)

A．反应①和反应②均为放热反应

B．等物质的量时，CO2具有的能量比CO低

C．由图可以推得：2CO(g)+O2(g)→2CO2(g)+283 kJ

D．反应②的热化学方程式：CH4(g)+O2(g)→CO(g)+2H2O(l)+607.3 kJ

5.C   A．从图像可以看出，甲烷燃烧后释放能量，故都是放热反应，反应①和反应②均为放热反应，故A正确；B．从图像可以看出CO2具有的能量比CO低，故B正确；

C．CH4(g)+ O2(g)=CO(g)+2H2O(l)  +607.3 kJ②，CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  +890.3 kJ①，①-②得到CO(g)+O2(g)=CO2(g)+283 kJ，故C错误；D．根据图示，反应②的热化学方程式：CH4(g)+ O2(g)=CO(g)+2H2O(l)+607.3 kJ，故D正确；答案选C。

6．NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量的关系如图一；研究发现在催化剂上可能发生的反应过程如图二。下列说法错误的是（）

A．NH3催化还原NO为放热反应

B．反应物键能之和小于生成物键能之和

C．过程III的离子方程式：4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O

D．反应过程中反应物只有NH3和NO，Fe3+和Fe2+均为中间产物

6.D  A．根据图乙可得NH3催化还原NO为放热反应，故A正确；B．该反应是放热反应，焓变是反应物键能总和减去生成键能总和，因此反应物键能之和小于生成物键能之和，故B正确；C．根据图二得到过程III的离子方程式：4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O，故C正确；D．根据过程II可知反应过程中反应物不仅有NH3和NO，还有氧气参与反应，故D错误。综上所述，答案为D。

7．（双选）（2022·山东泰安一模）工业上采用催化乙烯水合制乙醇，该反应过程中能量变化如图所示。下列说法错误的是（    ）

A．反应过程中控制总反应速率的步骤为第一步

B．乙烯水合制乙醇为放热反应

C．反应物分子有效碰撞几率最大的步骤为第三步

D．引入催化剂使总反应焓变减小

7.CD   A．由图知，第一步的活化能最大、因此反应过程中控制总反应速率的步骤为第一步，A正确；B． 乙烯和水的总能量大于乙醇的总能量，则乙烯水合制乙醇为放热反应，B正确；C． 第二步的活化能最小，则反应物分子有效碰撞几率最大的步骤为第二步，C不正确；D． 引入催化剂能改变活化能、改变化学反应速率，但不改变总反应的焓变，D不正确；答案选CD。

8.（2022·北京·首都师范大学附属中学三模）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，流程图如下：

相关反应的热化学方程式为：

反应I：SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(1)=2HI(aq)＋H2SO4(aq) △H1=-213kJ•mol-1

反应Ⅱ：H2SO4(aq)=SO2(g)＋H2O(1)＋O2(g) △H2=＋327kJ•mol-1

反应Ⅲ：2HI(aq)=H2(g)＋I2(g) △H3=＋172kJ•mol-1

下列说法正确的是（   ）

A．该过程实现了化学能到太阳能的转化

B．SO2和I2在反应过程中是中间产物

C．该过程降低了水分解制氢反应的活化能和△H

D．总反应的热化学方程式为：2H2O(1)=2H2(g)＋O2(g) △H=＋572kJ•mol-1

8.D   A．通过流程图，反应II和III，实现了太阳能到化学能的转化，选项A错误；

B．根据流程总反应为H2O=H2↑＋O2↑，SO2和I2起到催化剂的作用，水为反应物，选项B错误；C．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，选项C错误；D．反应I+反应II+反应III，得到2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) ，根据盖斯定律，H=2（H1 +H2 +H3） =2(－213+327+172)kJ·mol－1=+572kJ·mol－1，选项D正确；答案选D。

9．（2022·广东卷节选）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。

(1)催化剂可由加热分解制备，反应同时生成无污染气体。

①完成化学方程式：______________。

②催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，过程的焓变为_______(列式表示)。

③可用于的催化氧化。设计从出发经过3步反应制备的路线_______(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为_______。

9.(1)     N2↑     4H2O     (E1-E2)+ΔH+(E3-E4)          2NO+O2=2NO2

解析：(1)①分解过程中，生成Cr2O3和无污染气体，根据元素守恒可知，其余生成物为N2、H2O，根据原子守恒可知反应方程式为，故答案为：N2↑；4H2O。

②设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M  ΔH1=(E1-E2)，M→N  ΔH2=ΔH，N→Y  ΔH3=(E3-E4)1，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)，故答案为：(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)。

③NH3在Cr2O3作催化剂条件下，能与O2反应生成NO，NO与O2反应生成红棕色气体NO2，NO2与H2O反应生成HNO3和NO，若同时通入O2，可将氮元素全部氧化为HNO3，因此从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线为；其中NO反应生成NO2过程中，气体颜色发生变化，其反应方程式为2NO+O2=2NO2，故答案为：；2NO+O2=2NO2。