2023届新教材新高考一轮复习鲁科版第6章第19讲化学反应的热效应学案

第19讲化学反应的热效应复习目标核心素养1.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。2．认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律。知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态的影响。3．认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示，了解盖斯定律及其简单应用。1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学反应方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。2．证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质，建立盖斯定律模型。3．科学态度与社会责任：确认能源对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。考点一焓变、热化学方程式1．化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。2．焓变、反应热(1)焓(H)：用于描述物质所具有能量的物理量。(2)焓变(ΔH)：ΔH＝H(生成物)－H(反应物)，单位kJ·mol－1。(3)反应热：当化学反应在一定温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热，通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。(4)焓变与反应热的关系：对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：ΔH＝Qp。3．吸热反应与放热反应(1)从能量高低角度理解(2)从化学键角度理解[微思考]请列举常见的放热反应和吸热反应。提示：放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。4．热化学方程式(1)概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示在25℃、101kPa条件下，2molH2(g)和1molO2(g)完全反应生成2molH2O(l)，放出571.6kJ的热量。(3)热化学方程式的书写①区别于普通方程式：一般不注“↑”“↓”以及“点燃”“加热”等。②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。③同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。(1)所有的燃烧反应都是放热反应，所以不需要加热就能进行。()(2)反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能发生反应。()(3)一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变。()(4)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。()(5)碳在空气燃烧生成CO2，该反应中化学能全部转化为热能。()(6)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－QkJ·mol－1(Q>0)，则将2molSO2(g)和1molO2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出QkJ的热量。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×[典例]以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。下列说法正确的是()A．过程①中钛氧键断裂会释放能量B．该反应中，光能和热能转化为电能C．使用TiO2作催化剂可以降低反应的活化能，从而提高化学反应速率D．CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)ΔH＝＋30kJ·mol－1[解析]A．化学键断裂需要吸收能量，故过程①中钛氧键断裂需要吸收能量，A错误；B.由历程图可知该反应中未涉及原电池反应，故该反应中是光能和热能转化为化学能，B错误；C．由历程图可知，使用TiO2作催化剂可以降低反应的活化能，从而提高化学反应速率，C正确；D.根据反应的焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，故CO2分解反应的热化学方程式为：2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)ΔH＝2×1598kJ·mol－1－2×1072kJ·mol－1－496kJ·mol－1＝＋556kJ·mol－1，D错误。[答案]C[延伸探究]某反应加入催化剂后，反应历程变成两个基元反应，相关能量变化如图所示(E为正值，单位：kJ·mol－1)。(1)图中过渡态Ⅰ与过渡态Ⅱ相比，哪个状态更稳定？为什么？(2)总反应的活化能Ea如何计算？(3)总反应的焓变ΔH如何计算？提示：(1)过渡态Ⅰ更稳定。由图可知过渡态Ⅰ的能量小于过渡态Ⅱ的能量，能量越低越稳定。(2)该反应的活化能应为反应物的能量和过渡态Ⅱ的能量之差，即Ea＝E3－(E2－E1)＝E1＋E3－E2。(3)焓变等于正、逆反应活化能之差，所以ΔH＝E1＋E3－(E4＋E2)＝－(E4＋E2－E1－E3)。活化能与焓变的关系(1)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。(2)在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。[对点练1](反应历程、活化能与反应热)某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是()A．反应过程a有催化剂参与B．该反应为吸热反应，热效应等于ΔHC．改变催化剂，可改变该反应的活化能D．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1＋E2解析：C由图可知，a是没有催化剂参与的反应过程，b是有催化剂参与的变化过程，反应物能量高于生成物能量，所以反应放热，C项正确。[对点练2](利用键能计算反应热)化学键的键能是指气态基态原子形成1mol化学键时所释放的能量，常用E表示。结合表中信息判断下列说法不正确的是()共价键H—HF—FH—FC—FC—ClC—IE/(kJ·mol－1)436157568427330218A．C—Br键键能的可能范围是218kJ·mol－1<E(C—Br)<330kJ·mol－1B．表中最稳定的共价键是H—F键C．H2(g)=2H(g)ΔH＝＋436kJ·mol－1D．H2(g)＋F2(g)=2HF(g)ΔH＝－25kJ·mol－1解析：D由表中键能数据可知，C—F键、C—Cl键、C—I键的键能依次减小，则E(C—Br)介于E(C—Cl)和E(C—I)之间，其可能范围是218kJ·mol－1<E(C—Br)<330kJ·mol－1，A正确；键能越大表示断裂1mol该共价键吸收的能量越多，则该化学键越稳定，表中E(H—F)最大，故表中最稳定的共价键是H—F键，B正确；断键吸热，H2(g)=2H(g)过程中断裂1molH—H键，则有ΔH＝＋436kJ·mol－1，C正确；根据ΔH与键能的关系可知，H2(g)＋F2(g)=2HF(g)的ΔH＝(436kJ·mol－1＋157kJ·mol－1)－(2×568kJ·mol－1)＝－543kJ·mol－1，D错误。利用键能计算反应热的方法(1)熟记反应热ΔH的计算公式ΔH＝E(反应物的总键能之和)－E(生成物的总键能之和)(2)注意特殊物质中键数的判断物质(1mol)P4C(金刚石)石墨SiSiO2键数(mol)621.524[对点练3](热化学方程式的书写)(1)101kPa时，1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3kJ的热量，反应的热化学方程式：。(2)在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀(3)化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式。答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1(2)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－2QkJ·mol－1(3)N2(g)＋3H2(g)2NH3(l)ΔH＝－2(c＋b－a)kJ·mol－1[练后归纳]判断热化学方程式正误的“五看”一看状态→看各物质的聚集状态是否正确；二看符号→看ΔH的“＋”“－”是否正确；三看单位→看反应热的单位是否为kJ/mol；四看数值→看反应热数值与化学计量数是否相对应；五看概念→看燃烧热、中和反应的反应热的热化学方程式。考点二摩尔燃烧焓、中和反应的反应热、能源1．摩尔燃烧焓(1)概念：在一定的温度和压强下，1mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物的焓变。(2)单位：kJ·mol－1。(3)意义：C的摩尔燃烧焓为393.5kJ·mol－1，表示在25℃、101kPa条件下，1molC完全燃烧生成CO2气体时放出393.5[微思考1]摩尔燃烧焓有两种表示方法，如C的摩尔燃烧焓为393.5kJ·mol－1，也可表示为C的摩尔燃烧焓ΔH为。提示：－393.5kJ·mol－12．中和反应的反应热(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1molH2O时的反应热叫中和反应的反应热。(2)用离子方程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。(3)中和反应的反应热的测定①装置：(请在横线上填写仪器名称)②实验步骤③计算公式：ΔH＝－eq\f(m碱＋m酸·C·T2－T1,n)kJ·mol－1T1—起始温度，T2—混合溶液的最高温度。④注意事项a．杯盖和隔热层的作用是减少热量的散失；b．为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。[微思考2]怎样用玻璃搅拌器搅拌溶液？能不能用金属(如铁、铜等)搅拌棒代替？提示：上下搅拌，使溶液混合均匀；金属导热性能好会导致热量的散失金属可能还与盐酸反应，所以不能用金属搅拌器代替。3．能源(1)已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1。()(2)H2(g)的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.6kJ·mol－1。()(3)葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则eq\f(1,2)C6H12O6(s)＋3O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1。()(4)化石燃料在空气中燃烧过程中化学能全部转化为热能。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×题点一对摩尔燃烧焓、中和反应的反应热的理解1．25℃、101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的反应热为57.3kJ·mol－1，辛烷的摩尔燃烧焓为5518kJ·mol－1。A．2H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)=BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1B．KOH(aq)＋eq\f(1,2)H2SO4(aq)=eq\f(1,2)K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1C．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－5518kJ·mol－1D．2C8H18(g)＋25O2(g)=16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1答案：B反应热答题规范指导(1)描述反应热时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都需要带“＋”“－”符号。如：某反应的反应热(或焓变)为ΔH＝－QkJ·mol－1或ΔH＝＋QkJ·mol－1。(2)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和反应的反应热和摩尔燃烧焓时可不带“－”号。如：某物质的摩尔燃烧焓为ΔH＝－QkJ·mol－1或QkJ·mol－1。题点二中和反应的反应热测定误差分析和数据处理2.某实验小组用0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液进行反应热的测定。(1)写出该反应的热化学方程式[生成1molH2O(l)时的反应热为－57.3kJ·mol－1]：。(2)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。①请填写下表中的空白：温度次数起始温度T1/℃终止温度T2/℃温度差平均值(T2－T1)/℃H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4②近似认为0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0g·mL－1，中和后生成溶液的比热容C＝4.18J/(g·℃)。则生成1molH2O(l)时的反应热ΔH＝(③上述实验数值结果与－57.3kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是(填字母)。a．实验装置保温、隔热效果差b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度解析：(2)①第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值为4.0℃。②ΔH＝－eq\f(80×1×4.0×4.18×10－3,0.025)＝－53.5kJ·mol－1。③放出的热量小可能是散热、多次加入碱或起始温度读的较高等原因。答案：(1)H2SO4(aq)＋2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6kJ·mol－1(2)①4.0②－53.5kJ·mol－1③b题点三能源的开发与利用3．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源的是()①天然气②煤③核能④石油⑤太阳能⑥生物质能⑦风能⑧氢能A．①②③④ B．③④⑤⑥⑦⑧C．③⑤⑥⑦⑧ D．⑤⑥⑦⑧答案：D4．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2mol液态H2O具有的能量低于2molH2和1molO2的总能量D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值解析：C2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)是吸热反应，说明2mol液态H2O的能量低于2molH2和1molO2的总能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。考点三盖斯定律反应焓变的计算1．盖斯定律：不管化学反应一步完成或分几步完成，反应热相同。化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。2．“盖斯定律”型反应热(焓变)的运算规则热化学方程式方程式系数关系焓变之间的关系反应Ⅰ：aA(g)=B(g)ΔH1反应Ⅱ：B(g)=aA(g)ΔH2Ⅰ＝－ⅡΔH1＝－ΔH2反应Ⅰ：aA(g)=B(g)ΔH1反应Ⅱ：A(g)=1/aB(g)ΔH2Ⅰ＝a×ⅡΔH1＝a×ΔH2/ΔH＝ΔH1＋ΔH2或ΔH＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5[典例]已知：反应Ⅰ：2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4kJ·mol－1反应Ⅱ：2NO2(g)=N2O4(g)ΔH2＝－55.3kJ·mol－1则反应N2O5(g)=2NO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)的ΔH＝kJ·mol－1。[解析]第一步：N2O5(g)、O2(g)只出现在方程式Ⅰ，NO2(g)只出现在方程式Ⅱ。第二步：调整第一个已知方程式系数与目标方程式中的N2O5、O2的系数一致，调整第二个已知方程式中的NO2的系数与目标方程式中的系数一致，即：第一个已知方程式Ⅰ系数乘以eq\f(1,2)，第二个已知方程式Ⅱ系数乘以1，Ⅰ×eq\f(1,2)，Ⅱ×1。第三步：同侧相加、异侧相减。方程式Ⅰ中N2O5(g)与目标方程式同侧，方程式Ⅱ中NO2(g)的位置与目标方程式异侧；即：eq\f(1,2)Ⅰ－Ⅱ。第四步：eq\f(1,2)Ⅰ－Ⅱ对两个已知方程式进行合并同类项的运算，恰好为目标方程式。确定多个已知方程式和目标方程式的关系为eq\f(1,2)Ⅰ－Ⅱ＝目标方程式。将ΔH1、ΔH2代入，可得：ΔH＝－4.4kJ·mol－1×eq\f(1,2)－(－55.3kJ·mol－1)＝＋53.1kJ·mol－1。[答案]＋53.1[对点练1](利用盖斯定律比较反应热大小)试比较下列各组ΔH的大小。(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)＋B(g)=C(g)ΔH1<0A(g)＋B(g)=C(l)ΔH2<0则ΔH1(填“>”“<”或“＝”，下同)ΔH2。(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1<0S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2<0则ΔH1ΔH2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1<0C(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH2<0则ΔH1ΔH2。解析：设每小题中的两个热化学方程式依次为①式和②式。(1)①式－②式得：C(l)=C(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2，由于C(l)=C(g)为吸热过程，即ΔH>0，故ΔH＝ΔH1－ΔH2>0，即ΔH1>ΔH2。(2)①式－②式得：S(g)=S(s)ΔH＝ΔH1－ΔH2，由于S(g)=S(s)为放热过程，即ΔH<0，故ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2。(3)①式－②式得：CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2，由于该反应为放热反应，即ΔH<0，故ΔH＝ΔH1－ΔH2<0，即ΔH1<ΔH2。答案：(1)>(2)<(3)<[对点练2](利用盖斯定律计算反应热)氨的合成是重要的化工生产之一。工业上合成氨用的H2有多种制取方法：①用焦炭跟水反应：C(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())CO(g)＋H2(g)；②用天然气跟水蒸气反应：CH4(g)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5(催化剂))CO(g)＋3H2(g)。已知有关反应的能量变化如图所示，且方法②的反应只能在高温条件下发生，则方法②中反应的ΔH＝kJ·mol－1。解析：先抓三种物质，这三种物质既在目标热化学方程式里，且在已知图中只出现过1次，它们分别是图3的CH4、图1的CO、图2的H2。其中CH4在图3和②中都是反应物，位置相同，系数也相同，即＋(－ckJ·mol－1)；CO的位置在图1和②中不同，系数相同，即－(－akJ·mol－1)；H2的位置在图2和②中不同，且目标热化学方程式中H2的系数是图2的3倍，即－(－3bkJ·mol－1)。所以ΔH＝(－ckJ·mol－1)－(－akJ·mol－1)－(－3bkJ·mol－1)＝(a＋3b－c)kJ·mol－1。答案：a＋3b－c利用盖斯定律计算反应热的思维流程图像图表情境设计题的难点在于材料分析和信息提取，图像一般比较新，要注意能够明确图像表达的化学意义，解答此类问题的一般思路为[典例]乙炔可用于照明、焊接及切割金属，也是制备乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。回答下列问题：(1)已知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH1＝－890kJ·mol－1②C2H2(g)＋eq\f(5,2)O2(g)=2CO2(g)＋H2O(l)ΔH2＝－1300kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH3＝－572kJ·mol－1。则2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)ΔH＝kJ·mol－1。(2)某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行CH4的裂解。若用和分别表示CH4、C2H2、H2和固体催化剂，在固体催化剂表面CH4的裂解过程如图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是(填标号)，其理由是。[命题分析]本题将微观、抽象的化学变化具体化为可视的示意图，需要考生整合题干和图像信息，回答相关问题。本题解题的关键点在于盖斯定律的运用，第(1)问反应热的计算不能错；考生需要深度理解化学反应的能量变化，不仅要知其然，还要知其所以然。考生不仅要能灵活运用化学反应能量变化图，还要能解释图中反应热、活化能等数据的含义，如图所示为吸热反应的能量变化示意图，考生若能将题中的示意图转化为该能量变化示意图，则能顺利解释第(2)问。[解析](1)根据盖斯定律，由①×2－②－③×eq\f(3,2)可得2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)，则ΔH＝2ΔH1－ΔH2－eq\f(3,2)ΔH3＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－890×2＋1300＋\f(3,2)×572))kJ/mol＝＋378kJ/mol。(2)由甲烷裂解过程示意图可知，甲烷先吸附在固体催化剂表面，随后甲烷分子断键变成了独立的氢原子和碳原子，最后原子之间重新结合形成乙炔分子和氢气分子。由(1)可知，甲烷的裂解反应为吸热反应，故能量A＜C，而甲烷分子断键时需要吸收能量，故能量A＜B，所以能量状态最低的是A。[答案](1)＋378(2)ACH4的裂解反应为吸热反应，CH4分子断键时需要吸收能量1．中国科学技术大学黄伟新教授和美国橡树岭国家实验室的吴自力研究团队合作，研究在硼基催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的反应机理，部分反应历程(其中吸附在催化剂表面的物质用“*”表示)如下图所示。下列说法不正确的是()A．丙烷氧化脱氢制丙烯的反应为放热反应B．该反应的快慢取决于步骤C3Heq\o\al(*,8)=C3Heq\o\al(*,7)＋H*C．图中过渡态2比过渡态1稳定D．催化剂在反应中参与化学反应，改变反应的活化能解析：AA．由图可知，丙烷氧化制丙烯和过氧化氢的反应为吸热反应，后续的过氧化氢分解也为吸热反应，故A错误；B.化学反应的决速步骤由慢反应决定，而活化能越大，反应的速率越慢，由图可知，能垒最大的是C3Heq\o\al(*,8)到过渡态1的能量，能垒为1.73eV，故反应快慢取决于步骤C3Heq\o\al(*,8)=C3Heq\o\al(*,7)＋H*，故B正确；C．由图可知过渡态1的能量大于过渡态2的能量，能量越高越不稳定，故过渡态2更稳定，故C正确；D.催化剂本身通过参与化学反应降低反应的活化能加快反应速率，故D正确。2．硫酸甲酯(CH3OSO3H)是制造染料的甲基化试剂，在有H2O存在的条件下，CH3OH和SO3的反应历程如图所示(分子间的作用力用“…”表示)。下列说法错误的是()A．CH3OH与SO3反应的ΔH<0B．a、b、c三种中间产物中，a最稳定C．该反应最高能垒(活化能)为19.06eVD．由d转化为f过程中，有硫氧键的断裂和生成解析：C由图可知A项正确；a、b、c中a的能量最低，故a最稳定，B项正确；观察图可知第二步反应的活化能最高，为3.66eV－(－2.96eV)＝6.62eV，C项错误；由图可知D项正确。3．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图，我国学者发现T℃时，甲醇(CH3OH)在铜基催化剂上的反应机理如下：反应Ⅰ：CH3OH(g)=CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝akJ/mol反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－bkJ/mol(b>0)总反应：CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH3＝ckJ/mol下列有关说法中正确的是()A．反应Ⅰ是放热反应B．1molCH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量C．c>0D．优良的催化剂降低了反应的活化能，并减少ΔH3，节约了能源解析：CA选项，根据图像可知反应Ⅰ是生成物能量大于反应物能量，因此为吸热反应，故A错误；B选项，根据图像可知1molCH3OH(g)和H2O(g)的总能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量，故B错误；C选项，1molCH3OH(g)和H2O(g)的总能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量，是吸热反应，因此c>0，故C正确；D选项，优良的催化剂降低了反应的活化能，焓变不变，焓变只能由反应物和生成物总能量决定，故D错误。4．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。下列说法错误的是()A．氧分子的活化包括O—O键的断裂与C—O键的生成B．每活化一个氧分子放出0.29eV的能量C．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eVD．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂解析：C由氧分子与炭黑结构及最后的活化氧结构可知，氧分子的活化包括了O—O键的断裂与C—O键的生成，A正确；氧分子的活化与起始能量和终点能量有关，即从0.00eV变为－0.29eV，B正确；氧分子的活化反应为图中的第一步反应，故水可使氧分子活化反应的活化能降低为0.75eV－0.57eV＝0.18eV，C错误；SO2与活化氧原子结合生成SO3，将炭黑又释放出来，可见炭黑是催化剂，D正确。5．工业上通过石油裂解制取的乙烯中常含有乙炔，杂质乙炔会影响乙烯的聚合，研究人员通常用钯作加氢催化剂，让乙炔选择性转化为乙烯，下图是乙炔转化为乙烯的部分反应机理，在钯表面的物种用*标注。下列说法不正确的是()A．由图可知，C2H4(g)的能量比C2Heq\o\al(*,4)高B．乙炔转化成乙烯为放热反应C．反应②的热化学方程式为C2Heq\o\al(*,3)＋H*=C2Heq\o\al(*,4)ΔH＝－58kJ·mol－1D．在相同条件下反应②比反应①进行的快解析：D根据题图可知，C2Heq\o\al(*,4)到C2H4(g)，能量升高，A正确；整个过程中乙炔能量最高，生成乙烯的反应是放热反应，B正确；根据题图可以得出C正确；反应①的活化能为66kJ·mol－1，反应②的活化能为85kJ·mol－1，活化能(能垒)越大反应进行的越慢，所以相同条件下反应①比反应②进行的快，D错误。1．(2021·浙江1月选考，24)在298.15K、100kPa条件下，N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1J·K－1·mol－1、28.9J·K－1·mol－1和35.6J·K－1·mol－1。一定压强下，1mol反应中，反应物[N2(g)＋3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是()解析：B根据热化学方程式可知，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，C、D错误；升高温度，N2(g)、H2(g)和NH3(g)的能量都升高，升高的能量可以根据比热容计算，反应物[N2(g)＋3H2(g)]能量升高值为(29.1＋3×28.9)×ΔT、生成物[2NH3(g)]的能量升高值为(2×35.6)×ΔT，则升高温度后，反应物的总能量与生成物的总能量的差值(焓变的绝对值)更大了，A错误，B正确。2．(2021·湖南卷，14)(双选)铁的配合物离子(用[L—Fe—H]＋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HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5())CO2↑＋H2↑B．H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C．该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定解析：CD分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化剂))CO2↑＋H2↑，A说法正确；H＋浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO－浓度减小，会降低Ⅰ→Ⅱ步骤的反应速率，H＋浓度过小，会降低Ⅲ→Ⅳ步骤反应速率，故H＋浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B说法正确；整个催化循环过程中Fe元素化合价均为＋3价，故该催化循环中Fe元素的化合价没有发生变化，C说法错误；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能