2024届高考一轮复习课时分层作业31　能量-反应历程图像、反应热比较

课时分层作业(三十一)能量—反应历程图像、反应热比较一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)1．(2022·荆门模拟)水煤气变换反应为CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用“·”标注。下列说法正确的是()A．水煤气变换反应的ΔH>0B．步骤③反应的化学方程式为CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·C．步骤⑤只有非极性键H—H键形成D．该历程中最大能垒(活化能)E正＝1.70eV2．(2022·唐山模拟)乙炔在Hg(Ⅱ)催化下与水反应生成乙醛，反应历程及相对能垒如图所示。下列说法错误的是()A．反应①中，水分子的氧原子向Hg2+的空轨道提供孤对电子B．本反应历程涉及的物质中，CH2=CHOH的稳定性最弱C．本反应历程中，决定整个反应快慢的决速步为反应⑤D．本反应历程中，催化剂Hg(Ⅱ)的化合价始终不变3．(2022·徐州模拟)碳酸二甲酯DMC()是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科学家提出了新的DMC合成方案，反应机理如图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。下列说法错误的是()A．HO·降低了反应的活化能B．过程CH3OH*＋HO·*=CH3O·*＋H2O*是该反应的决速步骤C．反应过程中既有H—O键的断裂，又有H—O键的形成D．吸附和脱附过程中共吸收48.1eV的能量4．甲酸在一定条件下可分解生成CO和H2O，在有、无催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示。下列说法正确的是()A．途径1的活化能为Ea1，其大小与ΔH1无关B．途径2中第二步反应的速率比第三步反应要慢C．途径2要经过三步才完成，而途径1只要一步就完成，所以途径1反应速率更快D．途径1使用了催化剂，途径2没有使用催化剂，但ΔH1＝ΔH25．(2022·岳阳检测)已知：①2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH1②3H2(g)＋Fe2O3(s)=2Fe(s)＋3H2O(g)ΔH2③2Fe(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Fe2O3(s)ΔH3④2Al(s)＋eq\f(3,2)O2(g)=Al2O3(s)ΔH4⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A．ΔH1<0，ΔH3>0B．ΔH5<0，ΔH4<ΔH3C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH5－ΔH46．(2022·浙江1月选考，T18)相关有机物分别与氢气发生加成反应生成1mol环己烷()的能量变化如图所示：下列推理不正确的是()A．2ΔH1≈ΔH2，说明碳碳双键加氢放出的热量与分子内碳碳双键数目成正比B．ΔH2<ΔH3，说明单双键交替的两个碳碳双键间存在相互作用，有利于物质稳定C．3ΔH1<ΔH4，说明苯分子中不存在三个完全独立的碳碳双键D．ΔH3－ΔH1<0，ΔH4－ΔH3>0，说明苯分子具有特殊稳定性二、非选择题7．(2022·南昌模拟)(1)以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥——尿素[CO(NH2)2]，涉及反应的反应过程中能量变化示意图如图1所示：图1写出第一步反应的热化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________。已知两步反应中第二步反应是生产尿素的决速步骤，可判断Ea1______(填“>”“<”或“＝”)Ea3。(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了丙烷在六方氮化硼催化剂表面氧化脱氢制丙烯的反应历程，部分历程如图2所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。图2该历程中决速步骤能垒(活化能)为________eV。该历程中最低能垒对应步骤的化学方程式为_________________________________________________________。该历程之后可能发生反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________。8．(1)我国科学家实现了使用铜催化剂将N，N­二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO，简称DMF]转化为三甲胺。单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图1所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。图1①该反应历程中的最大能垒(活化能)＝______eV，该步骤的化学方程式为______________________________________________________________________。②该反应的ΔH______(填“<”“>”或“＝”)0，制备三甲胺的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)分别研究TiO2、ZnO催化剂表面上光催化甲烷氧化反应的反应历程，结果如图2所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。图2催化剂催化效果较好的是________，甲醛从催化剂表面脱附过程的ΔE________(填“<”“>”或“＝”)0。课时分层作业（三十一）1．B[A项，分析图像可知水煤气的变换过程经过了过渡态1和过渡态2，最后生成物CO2、H2的总能量低于反应物CO、H2O的总能量，反应的ΔH<0，错误；B项，结合题图分析可知，③发生反应：CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·，正确；C项，步骤⑤中形成的化学键包括C=O键、H—H键、H—O键，错误；D项，该历程中最大能垒（活化能）E正＝1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，错误。]2．CD[由图可知，反应①中H2O与Hg2+形成配离子，水分子的氧原子具有孤对电子，可向Hg2+的空轨道提供孤对电子，从而形成配位键，A项正确；CH2=CHOH的相对能量最高，故其稳定性最弱，B项正确；本反应历程中，反应④需要吸收能量且吸收的能量最多，所以决定整个反应快慢的步骤为反应④，C项错误；中Hg的化合价为＋1，D项错误。]3．D[HO·参与反应，反应后又重新生成，作催化剂，降低了反应的活化能，A项正确；总反应的决速步骤为反应速率最慢的反应，即活化能最大的反应，由题图知，CH3OH*＋HO·*=CH3O·*＋H2O*的活化能最大，B项正确；该过程中甲醇中的H—O键发生断裂，生成水时又形成H—O键，C项正确；根据题图，吸附和脱附过程中吸收的能量为48.1×102eV，D项错误。]4．AB[活化能是分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量，途径1的活化能为Ea1，其大小与ΔH1无关，A项正确；途径2中第二步反应的活化能比第三步反应的高，因此第二步反应的速率比第三步反应要慢，B项正确；途径2使用了催化剂，降低了反应的活化能，通过改变途径加快了反应速率，C项错误；催化剂可以降低反应的活化能，途径1没有使用催化剂，途径2使用了催化剂，D项错误。]5．B[A项，ΔH1<0，ΔH3<0，错误；B项，根据盖斯定律ΔH5＝ΔH4－ΔH3<0，ΔH4<ΔH3，正确；C项，ΔH1＝eq\f(2,3)(ΔH2＋ΔH3)，错误；D项，ΔH3＝ΔH4－ΔH5，错误。]6．A[由2ΔH1≈ΔH2<ΔH3可知碳碳双键加氢放出的热量不仅与碳碳双键数目有关，还和碳碳双键的位置有关，即与碳碳双键数目不成正比。]7．解析：(1)由第一步反应的能量变化示意图可知，第一步反应的热化学方程式为2NH3(g)＋CO2(g)=H2NCOONH4(s)ΔH＝Ea1－Ea2。两步反应中第二步反应是生产尿素的决速步骤，说明第二步反应是慢反应，控制总反应速率，即第二步反应速率小于第一步反应速率，故第二步反应的活化能较第一步反应的活化能大。(2)该反应历程中的决速步骤为慢反应，活化能越大，反应速率越小，根据题图2，活化能最大的为过渡态Ⅰ，能垒（活化能）为1.73eV。该历程中最低能垒对应步骤的化学方程式为H*＋Oeq\o\al(*,2)=HOeq\o\al(*,2)或C3Heq\o\al(*,7)＋H*＋Oeq\o\al(*,2)=HOeq\o\al(*,2)＋C3Heq\o\al(*,7)。该历程中的产物之一为过氧化氢，不稳定易分解，故可能发生的反应为2H2O2=2H2O＋O2↑。答案：(1)2NH3(g)＋CO2(g)=H2NCOONH4(s)ΔH＝Ea1－Ea2<(2)1.73H*＋Oeq\o\al(*,2)=HOeq\o\al(*,2)（或C3Heq\o\al(*,7)＋H*＋Oeq\o\al(*,2)=HOeq\o\al(*,2)＋C3Heq\o\al(*,7)）2H2O2=2H2O＋O2↑8．解析：(1)①由题图1可知反应N(CH3)eq\o\al(*,3)＋OH*＋H*=N(CH3)3(g)＋H2O(g)的活化能最大，活化能＝－1.02eV－(－2.21eV)＝1.19eV。②根据盖斯定律，反应热只与反应的始态和终态有关，与反应过程无关，反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，ΔH<0，化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)=N(CH3)3