第6章 微课堂(21) 搞定反应历程示意图 提高信息提取能力（word教参）-【金版新学案】2024高考化学大一轮复习讲义·高三总复习（人教版）

微课堂(21)　搞定反应历程示意图　提高信息提取能力 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＝－890 kJ/mol ②C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH2＝－1 300 kJ/mol ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3＝－572 kJ/mol。 则2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g)　ΔH＝ kJ/mol。 (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 。 解析：　(1)根据盖斯定律，由①×2－②－③×可得2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g)，则ΔH＝2ΔH1－ΔH2－ΔH3＝(－890×2＋1 300＋×572)kJ/mol＝＋378 kJ/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)A　CH4的裂解反应为吸热反应，CH4分子断键时需要吸收能量 [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。 1．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＝＋30 kJ/mol C　[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项错误； 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项错误；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项正确；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＝2×1 598 kJ/mol－2×1 072 kJ/mol－496 kJ/mol＝＋556 kJ/mol，D项错误。] 学生用书第136页 2．(2021·河南九师联盟联考)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<0 B．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19.06 eV D．由d转化为f过程中，有硫氧键的断裂和生成 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3.66 eV－(－2.96 eV)＝6.62 eV，C项错误，符合题意；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＝a kJ/mol 反应Ⅱ： CO(g)＋H2O(g)===CO2 (g)＋H2 (g) ΔH2＝－b kJ/mol　(b>0) 总反应： CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2 (g)＋3H2(g)　ΔH3＝ c kJ/mol 下列有关说法中正确的是(　　) A．反应Ⅰ是放热反应 B．1 mol CH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1 mol CO2