2022届高考化学二轮教学案-命题区间八专项特训(八)　反应过程中的能量变化图像分析

专项特训(八)反应过程中的能量变化图像分析(15分钟)1．(2020·天津，10)理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)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ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．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答案D解析A对，HCN的能量低于HNC的能量，能量越低越稳定；B对，根据题图可知反应为吸热反应，该反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1；C对，正反应的活化能为186.5kJ·mol－1，逆反应的活化能为186.5kJ·mol－1－59.3kJ·mol－1＝127.2kJ·mol－1，故正反应的活化能大于逆反应的活化能；D错，催化剂只能改变反应速率，不影响反应热。2．(2020·山西大同联考)N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O＋表面转化为无害气体，其反应原理为N2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH，有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程如图所示。下列说法不正确的是()A．ΔH＝ΔH1＋ΔH2B．ΔH＝－226kJ·mol－1C．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能D．为了实现转化需不断向反应器中补充Pt2O＋和Pt2Oeq\o\al(＋,2)答案D解析A项，①N2O(g)＋Pt2O＋(s)=Pt2Oeq\o\al(＋,2)(s)＋N2(g)ΔH1，②Pt2Oeq\o\al(＋,2)(s)＋CO(g)=Pt2O＋(s)＋CO2(g)ΔH2，结合盖斯定律计算①＋②得到N2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2，正确；B项，根据图分析可知，反应物总能量高于生成物总能量，反应为放热反应，反应焓变ΔH＝Ea－Eb＝134kJ·mol－1－360kJ·mol－1＝－226kJ·mol－1，正确；C项，正反应活化能Ea＝134kJ·mol－1小于逆反应活化能Eb＝360kJ·mol－1，正确。3．(2020·广东广深珠三校联考)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－1；反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1(b＞0)；总反应：CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1。下列有关说法正确的是()A．反应Ⅰ是放热反应B．1molCH3OH(g)和1molH2O(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，节约了能源答案C解析根据图像可知反应Ⅰ的生成物能量之和大于反应物能量之和，因此为吸热反应，故A项错误；根据图像可知1molCH3OH(g)和1molH2O(g)的总能量小于1molCO2(g)和3molH2(g)的总能量，是吸热反应，所以c＞0，故B项错误、C项正确；优良的催化剂会降低反应的活化能，焓变不变，焓变只能由反应物和生成物的总能量决定，故D项错误。4．(2021·深圳市高三模拟)乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如图所示。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。下列有关说法正确的是()A．乙炔催化加氢的反应为吸热反应B．该正反应历程中最大能垒(活化能)为85kJ·mol－1C．Pd为固体催化剂，其表面积大小对催化效果无影响D．C2Heq\o\al(*,2)＋H*→C2Heq\o\al(*,3)只有化学键的形成过程答案B解析由图可知，乙炔的总能量比乙烯高，则乙炔催化加氢时，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故A错误；由图可知，该正反应历程中最大能垒(活化能)为85kJ·mol－1，故B正确；固体表面积越大，吸附能力越强，固体催化剂Pd的催化效果越好，故C错误；C2Heq\o\al(*,2)＋H*→C2Heq\o\al(*,3)既有化学键的断裂过程，也有形成过程，故D错误。5．(2020·山东蒙阴模拟)中国科学院大连化物所“CO2催化转化为CO的研究”获得新进展。如图是使用不同催化剂(NiPc和CoPc)时转化过程中的能量变化。下列说法不合理的是()A．*CO2经还原反应得到*COOHB．该研究成果将有利于缓解温室效应，并解决能源转化问题C．相同基团的物种分别吸附在NiPc和CoPc表面，其能量可能不同D．催化剂可以改变CO2转化为CO反应的焓变答案D解析A项，*CO2转化为*COOH的过程中，碳元素的化合价降低，因此*CO2得到*COOH的反应是还原反应，正确；B项，该过程中，CO2转化为CO，可减少空气中CO2的含量，缓解温室效应，同时反应生成的CO具有可燃性，可解决能源转化问题，正确；C项，由图可知，*COOH吸附在NiPc上的能量高于吸附在CoPc上的能量，因此相同基团的物种分别吸附在NiPc和CoPc表面，其能量可能不同，正确；D项，催化剂只影响反应速率，不改变反应焓变，错误。6．(2021·福建漳州高三一模)碳单质在生产生活中用途广泛。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，从而消除雾霾。其活化过程中的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．活性炭可去除水中的悬浮杂质B．生成活化氧的ΔH＞0C．活化过程中有水时的活化能降低了D．氧化SO2的过程中，炭黑起催化作用答案B解析活性炭具有吸附性，可去除水中的悬浮杂质，A正确；根据图像，生成活化氧时，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，ΔH<0，B错误；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子产生活化氧，所以炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂，故D正确。7．(2021·滨州二模)“氯化反应”通常指将氯元素引入化合物中的反应。计算机模拟单个乙炔分子和氯化氢分子在催化剂表面的反应历程如图所示。下列说法正确的是()A．该反应历程中活化能为1.68×10－24eVB．M1为C2H2与HgCl2形成的中间体C．反应物或产物在催化剂表面只进行吸附和脱离D．该反应的热化学方程式为HC≡CH(g)＋HCl(g)→H2C=CHCl(g)ΔH＝－2.24×10－24eV·mol－1答案B解析该反应历程中活化能应为[1.68－(－0.433)]×10－24eV＝2.113×10－24eV，故A错误；由图中反应机理可知，M1为C2H2与HgCl2形成的中间体，故B正确；反应物或产物在催化剂表面不止进行吸附和脱离，还发生化学反应，故C错误；题目中模拟的是单个乙烯分子，该反应的热化学方程式为HC≡CH(g)＋HCl(g)→H2C=CHCl(g)ΔH＝－2.24×10－24×NAeV·mol－1，故D错误。8．在Co＋的催化作用下，CO(g)还原N2O(g)的反应历程和能量变化如图所示(逸出后物质认为状态不发生变化，在图中略去)。已知总反应的化学方程式为CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)。该反应分两步进行：第一步：Co＋(s)＋N2O(g)CoO＋(s)＋N2(g)ΔH1＝＋15.9kJ·mol－1；第二步：；ΔH2＝；(1)填写第二步反应的热化学方程式，并根据反应历程图计算ΔH2的数值。(2)该反应的最高能垒(活化能)为。答案(1)CoO＋(s)＋CO(g)Co＋(s)＋CO2(g)－374.5kJ·mol－1(2)143.8kJ·mol－1解析(1)总反应的化学方程式为CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)；第一步反应为Co＋(s)＋N2O(g)CoO＋(s)＋N2(g)ΔH1＝＋15.9kJ·mol－1；第二步反应＝总反应－第一步反应，所以第二步反应为CoO＋(s)＋CO(g)Co＋(s)＋CO2(g)；据图可知该反应初始时的相对能量为＋15.9kJ·mol－1，末态的相对能量为－358.6kJ·mol－1，所以该反应的ΔH2＝－358.6kJ·mol－1－15.9kJ·mol－1＝－374.5kJ·mol－1。(2)根据反应历程图像中的数据可知，由－127.9kJ·mol－1到＋15.9kJ·mol－1这两个能量状态之间转化过程中能垒最高，为143.8kJ·mol－1。9．我国科学家利用计算机模拟计算，分别研究反应CH3OH(g)＋SO3(g)=CH3OSO3H(g)ΔH＝－63.4kJ·mol－1在无水和有水条件下的反应历程，如图所示，其中分子间的静电作用力用“…”表示。(1)分子间的静电作用力最强的是(填“a”“b”或“c”)。(2)水将反应的最高能垒由eV降为eV。(3)d到f转化的实质为质子转移，该过程断裂的化学键为(填字母)