(配套教参)微专题特训5 催化剂、活化能与能垒图像问题-【精彩三年·高考尖峰】2024高考总复习化学一轮复习基础拓展训练教师用书word+课件PPT（浙江专用）

[微专题特训5]　催化剂、活化能与能垒图像问题(见学生用书P371) 新教材　夯基固本 1．[2023·嘉兴中学月考]研究表明，利用Ir＋可催化消除大气污染物N2O和CO，简化中间反应过程后，相对能量变化如图所示。已知CO(g)的燃烧热ΔH＝－283 kJ/mol，则2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)的反应热ΔH为(　A　) A．－152 kJ/mol　　　　 B．－76 kJ/mol C．＋76 kJ/mol D．＋152 kJ/mol 【解析】已知CO(g)的燃烧热ΔH＝－283 kJ/mol，可得CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ/mol①，由题图可得N2O(g)＋CO(g)===N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝(－330＋123－229＋77) kJ/mol＝－359 kJ/mol②，由盖斯定律，(反应②－①)×2可得反应2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)，反应热ΔH＝(－359 kJ/mol＋283 kJ/mol)×2＝－152 kJ/mol，故选A。 2．[2023·平桥中学模拟]CO2催化加氢制甲醇有利于减少 CO2的排放，实现“碳达峰”，其反应可表示为CO2 (g)＋3H2 (g)===CH3OH (g)＋H2O (g)　 ΔH＝－49 kJ·mol-1。CO2催化加氢制甲醇的反应通过如下步骤来实现： ①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·mol-1 ②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　 ΔH2 反应过程中各物质的相对能量变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　C　) A．步骤①反应的ΔS＞0 B．步骤②反应的ΔH2＝－90 kJ·mol-1 C．CO2催化加氢制甲醇的总反应速率由步骤②决定 D．升高温度，各步骤的正、逆反应速率均增大 【解析】A项，步骤①反应能自发，即ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0，而此反应的ΔH＞0，故ΔS＞0，否则反应不可能自发，故A正确；B项，步骤②的反应热ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝－49 kJ·mol-1－41 kJ·mol-1＝－90 kJ·mol-1，故B正确；C项，步骤①的活化能高于步骤②，即步骤①的反应速率更小，是总反应的决速步，故C错误；D项，升高温度，各步的反应物和生成物的活化分子百分数均增大，各步的正、逆反应速率均增大，故D正确。 3．我国科学家使用铜催化剂将N，N­二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO，简称DMF]转化为三甲胺。结合实验与计算机模拟结果，研究单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*表示物质吸附在铜催化剂上)。下列说法正确的是(　A　) A．该历程中有极性键和非极性键的断裂 B．该历程中的最大能垒(活化能)为0．93 eV C．铜催化剂的作用是提高DMF的平衡转化率 D．该反应为吸热反应 【解析】(CH3)2NCHO(g)与H2(g)反应最终生成N(CH3)3(g)和H2O(g)，过程中C===O与H—H断裂，有极性键和非极性键的断裂，A项正确；历程最后一步的能垒最大，为[－1．02－(－2．21)] eV＝1．19 eV，B项错误；铜催化剂的作用是降低反应的活化能，增大反应速率，不能改变平衡转化率，C项错误；分析题干图像可知，该反应为放热反应， D项错误。 4．萘()与浓硫酸发生取代反应可以生成2种取代产物，反应过程中能量变化如图所示。其中相同投料，经历相同时间，不同反应温度时产物的比例不同，在40 ℃和160 ℃时，得到1­取代产物与2­取代产物的比例分别为96∶4和15∶85，下列说法正确的是(　C　) A．1­取代产物比2­取代产物更稳定 B．与40 ℃相比，160 ℃时萘的平衡转化率更大 C．选择合适的催化剂同样可以提高2­取代产物的比率 D．延长反应时间，最终以1­取代产物为主 【解析】根据题干图像，2­取代产物的能量低于1­取代产物，能量越低，物质越稳定，因此2­取代产物比1­取代产物更稳定，故A错误；该反应为放热反应，升温时，平衡逆向移动，萘的平衡转化率降低，故B错误；根据催化剂的选择性，合适的催化剂可以增大主反应的反应速率，从而提高单位时间内该反应产物在总的生成物中的比率，故C正确；1­取代反应和2­取代反应都是放热反应，1­取代反应活化能低，在低温时相对速率比2­取代反应大，因此低温时1­取代产物所占比率高；升高温度后，活化能不再是制约1­取代反应、2­取代反应相对速率的关键因素，由于2­取代产物更稳定，则2­取代产物在总产物中的比率增加，反应产物中二者的比例是衡量两个竞争反应的相对快慢的依据；时间不是影响产物的原因，故D错误。 5．已知化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO－，其反应过程如图