2022-2024年高考化学试题分类专项复习：化学反应中的能量变化和反应机理（教师卷）

4<06也学变化中的犍量变化和友良机理

后第曹母。绢须俺

考点三年考情(2022-2024)命题趋势

高考中有关化学反应的热效应内容的考查

♦化学反应中的能量变化：2024安徽卷、在选择题和主观题中都会涉及，在选择题

2024湖南卷、2023湖北卷、2022天津中考查的主要形式有两种：一是考查简单

卷、2022广东卷、2022浙江卷、2022重的化学反应能量变化形式和能源对自然环

考点1化学反庆卷境和社会发展的影响；二是以陌生的化学

应中的能量变♦化学反应历程、机理：2024浙江卷、反应机理图为载体进行考查，涉及的知识

化2024甘肃卷、2024北京卷、2024广东点较多，如氧化还原反应、化学键的判断、

卷、2024河北卷、2023新课标卷、2023方程式的书写等。随着新高考单科卷的实

湖南卷、2023浙江卷、2022湖南卷、2022行，对应化学反应的热效应的考查也会有

山东卷所增加，有关焰变的比较和热化学方程式

的判断会增加考查。

曾窟倒缀。阖滔送温

考法01化学反应中的能量变化

1.(2024•安徽卷)某温度下，在密闭容器中充入一定量的X(g),发生下列反应：X(g)Y(g)(AHi<0),

Y(g)Z(g)(AH2<0),测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是

D.

反应进程

【分析】由图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着时间

的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明X(g)=Y(g)的反应速率大于Y(g)UZ(g)

的反应速率，则反应X(g)UY(g)的活化能小于反应Y(g)=Z(g)的活化能。

【解析】A.X(g)UY(g)和Y(g)UZ(g)AH都小于0,而图像显示Y的能量高于X,即图像显示X(g)

UY(g)为吸热反应，A项不符合题意；

B.图像显示X(g)UY(g)和Y(g)UZ(g)的AH都小于0,且X(g)UY(g)的活化能小于Y(g)UZ(g)的活

化能，B项符合题意；

C.图像显示X(g)UY(g)和Y(g)UZ(g)的AH都小于0,但图像上X(g)UY(g)的活化能大于Y(g)=

Z(g)的活化能，C项不符合题意；

D.图像显示X(g)UY(g)和Y(g)=Z(g)的AH都大于0,且X(g)UY(g)的活化能大于Y(g)=Z(g)的活

化能，D项不符合题意；

选Bo

2.(2024•湖南卷)近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是

A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点

B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点

C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌

D,太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置

【答案】D

【解析】A.理想的新能源应具有可再生、无污染等特点，故A正确；

B.氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能，对氢气与氧气反应的能量进行利用，减小了直接燃烧

的热量散失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，B正确；

C.脱嵌是锂从电极材料中出来的过程，放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌，则充电

时，锂离子在阳极脱嵌，C正确；

D.太阳能电池是一种将太阳能能转化为电能的装置，D错误；

本题选D。

3.（2023•湖北卷）2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射，标志着我国航天事业进入到高质量

发展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是

A.液氮-液氢B.液氧-液氢C.液态NO”月井D.液氧-煤油

【答案】A

【解析】A.虽然氮气在一定的条件下可以与氢气反应，而且是放热反应，但是，由于N三N键能很大，

该反应的速率很慢，氢气不能在氮气中燃烧，在短时间内不能产生大量的热量和大量的气体，因此，液氮-

液氢不能作为火箭推进剂，A符合题意；

B.氢气可以在氧气中燃烧，反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体，因此，液氧-液氢能作为火箭

推进剂，B不符合题意；

C.肺和NO?在一定的条件下可以发生剧烈反应，该反应放出大量的热，且生成大量气体，因此，液态

NO”脱能作为火箭推进剂，C不符合题意；

D.煤油可以在氧气中燃烧，反应速率很快且放出大量的热、生成大量气体，因此，液氧-煤油能作为火箭

推进剂，D不符合题意；

综上所述，本题选A。

4.（2022・天津卷）一定条件下，石墨转化为金刚石吸收能量。下列关于石墨和金刚石的说法正确的是

A.金刚石比石墨稳定

B.两物质的碳碳0键的键角相同

C.等质量的石墨和金刚石中，碳碳。键数目之比为4：3

D.可以用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨

【答案】D

【解析】A.石墨转化为金刚石吸收能量，则石墨能量低，根据能量越低越稳定，因此石墨比金刚石稳

定，故A错误；

B.金刚石是空间网状正四面体形，键角为109。281石墨是层内正六边形，键角为120。，因此碳碳◎键的

键角不相同，故B错误；

C.金刚石是空间网状正四面体形，石墨是层内正六边形，层与层之间通过范德华力连接，Imol金刚石有

2moi碳碳c键，Imol石墨有1.5mol碳碳。键，因此等质量的石墨和金刚石中，碳碳。键数目之比为3：

4,故C错误；

D.金刚石和石墨是两种不同的晶体类型，因此可用X射线衍射仪鉴别，故D正确。

综上所述，答案为D。

5.（2021・广东卷）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运载火

箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是

A.煤油是可再生能源

B.H2燃烧过程中热能转化为化学能

C.火星陨石中的20Ne质量数为20

D.月壤中的3He与地球上的3H互为同位素

【答案】C

【解析】A.煤油来源于石油，属于不可再生能源，故A错误；

B.氢气的燃烧过程放出热量，将化学能变为热能，故B错误；

C.元素符号左上角数字为质量数，所以火星陨石中的20Ne质量数为20,故C正确；

D.同位素须为同种元素，3He和3H的质子数不同，不可能为同位素关系，故D错误;

故选Co

6.(2022•浙江卷)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：

物质HOHO

(g)OHHOHOOH2O2222

能量/H-mol」249218391000-136-242

可根据HO(g)+HO(g)=H2C)2(g)计算出H?。？中氧氧单键的键能为214kJ.mo『。下列说法不正颂的是

A.凡的键能为436kJ-mo「

B.的键能大于HQ?中氧氧单键的键能的两倍

C.解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2

D.H2O(g)+O(g)=H2O2(g)AH=-143kJmo『

【答案】C

【解析】A.根据表格中的数据可知，H?的键能为218x2=436kJ.mol」，A正确；

B.由表格中的数据可知。2的键能为：249x2=498kJ-1110产，由题中信息可知HJD?中氧氧单键的键能为

214kJmor1,则的键能大于H。？中氧氧单键的键能的两倍，B正确；

C.由表格中的数据可知HOO=HO+O,解离其中氧氧单键需要的能量为249+39-10=278kJ.mo『，凡0?中

氧氧单键的键能为214kTmo『，C错误；

D.由表中的数据可知H2O(g)+O(g)=H2C)2(g)的公>{=-136-249-(-242)=-14310-1110「，D正确；

故选C

7.(2022・重庆卷)“千畦细浪舞晴空"，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱，

设计如图所示的循环过程，可得△H4/(kJ・moH)为

A^,=+698kJAnoL__——>NH：(g).一厂一

<cr(g)、如

NH4C1(S)A//3=-378kJ/mol)(AH6=-53(

Cl(aq)J4S0^'(aq)

△H*+15kJ/md^_-----------NHl(aq)<一一^A〃5=+3kJ/mol

A.+533B.+686C.+838D.+1143

【答案】c

【解析】①NH4Cl(s)=NH：(g)+Cr(g)AH1=+698%。1；

②NH4Cl(s)=NH；(aq)+Cr(aq)AH2=+15kJ/ol；

③Cr(g)=Cr(aq)AH3=-378%o］：

④1(NH4)2SO4(s)=NH；(g)+1SOt(g)AH4；

⑤1(NH4)2SO4(S)=NH；(aq)+gsO：(aqLHs=+3%0］；

=53kA1

@SO^(g)=(aq)AH6-0^noi；则⑤+①-⑥-②+③得④，得至UH4=+838kJ-mol,所以ABD错

误，C正确，

故选Co

考法02化学反应历程、机理

8.(2024・浙江卷)酯在NaOH溶液中发生水解反应，历程如下：

o8'O'Oo

IIIIIIIIIII

R—C85+—ORZ+OH-一=R—C—OR'RCOH+RO—>RCCT+R'OH

I

OH

已知：

180-180H

OHO-

②RCOOCH2cH3水解相对速率与取代基R的关系如下表:

取代基RCH3C1CH2Cl2cH

水解相对速率12907200

下列说法不正破的是

A.步骤I是OH-与酯中N+作用

B.步骤ni使I和H平衡正向移动，使酯在NaOH溶液中发生的水解反应不可逆

C.酯的水解速率：FCH2coOCH2cH3>C1CH2coOCH2cH3

180o

D.II与OH反应、uMee与18OH-反应，两者所得醇和竣酸盐均不同

CH_COCH_CH,CH3coeH2cH§

【答案】D

【解析】

【解析】A.步骤I是氢氧根离子与酯基中的C计作用生成羟基和。一，A正确;

B.步骤I加入氢氧根离子使平衡I正向移动，氢氧根离子与竣基反应使平衡II也正向移动，使得酯在NaOH

溶液中发生的水解反应不可逆，B正确；

C.从信息②可知，随着取代基R上C1个数的增多，水解相对速率增大，原因为C1电负性较强，对电子的

吸引能力较强，使得酯基的水解速率增大，F的电负性强于CLFCH2对电子的吸引能力更强，因此酯的水

解速率FCH2coOCH2cH3>C1CH2coOCH2cH3,C正确；

180

D.||与氢氧根离子反应，根据信息①可知，第一步反应后18。既存在于羟基中也存在于O-

CH3coeH2cH3

O

中，随着反应进行，最终18。存在于竣酸盐中，同理||与180H-反应，最终18。存在于竣酸

CH3coeH2cH§

盐中，两者所得醇和竣酸盐相同，D错误；

故答案选D。

9.（2024•甘肃卷）甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是

A.E2=1.41eVB.步骤2逆向反应的AH=+0.29eV

C.步骤1的反应比步骤2快D.该过程实现了甲烷的氧化

【答案】C

【解析】

【解析】A.由能量变化图可知，E2=0.70eV-（-0.71eV）=1.41eV,A项正确；

B.由能量变化图可知，步骤2逆向反应的411=-0.716丫-（-1.000丫）=+0.296丫，B项正确；

C.由能量变化图可知，步骤1的活化能E]=0.70eV,步骤2的活化能E3=-0.49eV-（-0.71eV）=0.22eV,

步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；

D.该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷的氧化，D项正确；

故选C。

10.（2024•北京卷）可采用Deacon催化氧化法将工业副产物HC1制成C1,,实现氯资源的再利用。反应

CU

的热化学方程式：4HCl(g)+O2(g)°2C12(g)+2H2O(g)AH=-114.4kJ-mo『。下图所示为该法的一种催化

机理。

A.Y为反应物HC1,W为生成物H?。

B.反应制得1molCl2,须投入2molCuO

C.升高反应温度，HC1被。2氧化制C"的反应平衡常数减小

D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应

【答案】B

【解析】结合反应机理分析，X、Y、Z、W依次是c［、HC1、o、HO'A正确；CuO在反应中作催

化剂，会不断循环，适量即可，B错误；总反应为放热反应，其他条件一定，升温平衡逆向移动，平衡常数

减小.C正确；图中涉及的两个氧化还原反应是CuCU-CuCl和CuCln.Cu20cl2,口正确。

11.(2024・北京卷)苯在浓HNC)3和浓H2s。4作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确

的是()

过渡态1

过渡态2-1

，/过渡态2-2

中间体。---------、、，\、0sN^

2\\产物IH0,0『

反应物/+HOBO-

0+NO；+HO»SO-\产物u

M

O反应进程

A.从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物II

B.X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物

C.由苯得到M时，苯中的大兀键没有变化

D.对于生成Y的反应，浓H2s。4作催化剂

【答案】C

【解析】生成产物n的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物n的能量更低即产物II更稳定，以上2

个角度均有利于产物n,A正确；根据前后结构对照，x为米的加成产物，Y为苯的取代产物，B正确；

M的六元环中与一NC)2相连的c为sp3杂化，苯中大兀键发生改变，C错误；苯的硝化反应中浓H2s。4

作催化剂，D正确。

12.(2024・广东卷)对反应S(g)=T(g)(l为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需

时间大幅缩短；②提高反应温度，c平(S)/c平(T)增大，c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实，可能的反应

【解析】

【解析】提高反应温度，c平(S)/c平(T)增大，说明反应S(g)UT(g)的平衡逆向移动，即该反应为放热反

应，c平(S)/c平(I)减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、D

选项，加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大

幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为A,故A正确，

故选Ao

13.(2024・河北卷)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-C。？电池，以Mg(TFSDz为电解质,

电解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC?。-该设计克服了

2+

MgCO3导电性差和释放C。？能力差的障碍，同时改善了Mg的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性

能。

多

孔

碳

纳

MgfTFS%'

米

MgfTFSI),管

PDA

电

极

MgCjOZ

对上述电池放电时CO2的捕获和转化过程开展了进一步研究，电极上C。2转化的三种可能反应路径及相

对能量变化如图(*表示吸附态)。

一.一・•|g{A|

-----毫R2

……跳得3

・H2N八八工人'CM・C0；-CO

?.H[二二二."0,

、・co；k•CO♦COj二二二

路径3\>*€07s・MW0]

叼心步,百传眄kZZtCiOj-

-M广

r

/x/x

,•HJNN|・C「|

•cor•MgO.

1ve/,C0

—2

%N人人、人0】15而了

下列说法错误的是

A.PDA捕获CO?的反应为

B.路径2是优先路径，速控步骤反应式为

*C20；*+

H2NNH2

C.路径1、3经历不同的反应步骤但产物相同；路径2、3起始物相同但产物不同

D.三个路径速控步骤均涉及*CO；转化，路径2、3的速控步骤均伴有PDA再生

【答案】D

【解析】.根据题给反应路径图可知，PDA(1，3-丙二胺)捕获CO2的产物为工OH，因此PDA

H2N

捕获CC)2的反应为N~\H+C6一~XN*OH，故A正确；

1*J*1««2(«zNVJ1

H

B.由反应进程一相对能量图可知，路径2的最大能垒最小，因此与路径1和路径3相比，路径2是优先

路径，且路径2的最大能垒为*CO；f*C2。：的步骤，据反应路径2的图示可知，该步骤有

0•■0・2-

又OH参与反应，因此速控步骤反应式为"C0；+/〜N人。U*丁一**Cj0；+

H.N：0,1[}UH

H2NNH2,故B正确；

C.根据反应路径图可知，路径1、3的中间产物不同，即经历了不同的反应步骤，但产物均为

0

*MgCO3,而路径2、3的起始物均为~KN人H，产物分别为*MgC2。'和*MgCOs，故C正确；

H

D.根据反应路径与相对能量的图像可知，三个路径的速控步骤中*CO；都参与了反应，且由B项分析可

知，路径2的速控步骤伴有PDA再生，但路径3的速控步骤为*CO；得电子转化为*CO和*CO，，没有

PDA的生成，故D错误；

故答案为：D。

14.（2023•新课标卷）“肿合成酶”以其中的Fe?+配合物为催化中心，可将NH20H与NH3转化为朋

（NH2NH2）,其反应历程如下所示。

H

NH3iKHxH

HHjEQ_H叫H

HH

H-N，°、H\0„\；OO-HH2N1NH2

H

IV--N©H-_H2O

NC—N

一〈与一〈金一

下列说法错误的是

A.NH2OH,NH3和HJD均为极性分子

B.反应涉及N-H、N-O键断裂和N-N键生成

C.催化中心的Fe?+被氧化为Fe3+,后又被还原为Fe?+

D.将NH20H替换为ND^OD,反应可得NDzND?

【答案】D

【解析】A.NH2OH,NH3,H2O的电荷分布都不均匀，不对称，为极性分子，A正确；

B.由反应历程可知，有N—H,N—O键断裂，还有N—H键的生成，B正确；

C.由反应历程可知，反应过程中，Fe2+先失去电子发生氧化反应生成Fe3+,后面又得到电子生成Fe?+,C

正确；

D.由反应历程可知，反应过程中，生成的NH2NH2有两个氢来源于NH3,所以将NH20H替换为

ND20D,不可能得到ND2ND2,得至【JND2NH2和HDO,D错误；

故选D。

15.（2023・湖南卷）N2H,是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合

+

成的某Ru（II）催化剂（用[L-Ru-NH3]表示）能高效电催化氧化NH3合成N2H4,其反应机理如图所示。

下列说法错误的是

A.口1(11)被氧化至口11(111)后，配体NH3失去质子能力增强

B.M中Ru的化合价为+3

C.该过程有非极性键的形成

D.该过程的总反应式：4NH3-2e-=N2H4+2NH：

【答案】B

【解析】A.Ru(II)被氧化至Ru(III)后，［L-Ru-NH3r中的Ru带有更多的正电荷，其与N原子成键

后，Ru吸引电子的能力比Ru(H)强，这种作用使得配体NW中的N—H键极性变强且更易断裂，因此其

失去质子(H+)的能力增强，A说法正确；

B.小(11)中区11的化合价为+2,当其变为Ru(III)后，Ru的化合价变为+3,Ru(III)失去2个质子后，N原

--|+

子产生了1个孤电子对，Ru的化合价不变；M为L-RU-NH2,当［L-Ru-NH2］.变为M时，N原子

的孤电子对拆为2个电子并转移给Rui个电子，其中Ru的化合价变为+2,因此，B说法不正确；

C.该过程M变为世-1<11-f4112-f4凡-1<11-1广时，有N-N键形成，N-N是非极性键，C说法正确；

D.从整个过程来看，4个NH3失去了2个电子后生成了1个N2H4和2个NH；,Ru(II)是催化剂，因

此，该过程的总反应式为4NH3-2e-=N2H4+2NH；,D说法正确；综上所述，本题选B。

16.(2023•浙江卷)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下［已知O?(g)和

CL(g)的相对能量为。］,下列说法不正确的是

历程II

A.E6—E3=E5—E2

B.可计算。_。键能为2位「£3)1^1110尸

C.相同条件下，。3的平衡转化率：历程H>历程I

D.历程I、历程n中速率最快的一步反应的热化学方程式为：

1

Cio(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)AH=(E5-E4)kJ-mor

【答案】C

【分析】对比两个历程可知，历程n中增加了催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率。

【解析】A.催化剂能降低活化能，但是不能改变反应的焰变，因此线一&=月-生，A正确；

B.已知CU(g)的相对能量为0,对比两个历程可知,Cl