专题验收5 能量图像与催化反应机理分析（Word练习）-【创新方案】2024年高考化学二轮复习专题辅导与测试（新教材Ⅰ）

专题验收（五） 能量图像与催化反应机理分析 1．CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程如图所示，下列说法不正确的是(　 ) A．合成气的主要成分为CO和H2 B．Ni在该反应中作催化剂 C．①→②放出能量 D．①→②只有碳氧键的断裂，没有碳氧键的形成 解析：选D　由题图可知，CO2和CH4催化重整制备合成气的化学方程式为CH4＋CO22CO＋2H2，故合成气的主要成分为CO和H2，A正确；Ni在该反应中作催化剂，B正确；反应物所具有的总能量比生成物所具有的总能量高，故①→②放出能量，C正确；①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成，D错误。 2．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应的部分机理与能量变化如下： 链引发：Cl2(g)―→2Cl·(g)ΔH1＝＋242.7 kJ·mol－1 链增长：部分反应进程与势能变化关系如图(所有物质状态为气态) 链终止：Cl·(g)＋CH3·(g)―→CH3Cl(g)ΔH2＝－371 kJ·mol－1 下列说法不正确的是(　 ) A．Cl2的键能为242.7 kJ·mol－1 B．链增长过程中反应速率较快的一步的热化学方程式为CH4(g)＋Cl·(g)―→CH3(g)＋HCl(g)　ΔH＝＋7.5 kJ·mol－1 C．链增长过程中可能产生·CH2Cl、·CHCl2、·CCl3 D．链终止过程中，还可能会生成少量的乙烷 解析：选B　根据Cl2(g)―→2Cl·(g)　ΔH1＝＋242.7 kJ·mol－1可知，Cl2的键能为242.7 kJ·mol－1，A正确；反应过程中，反应速率较快的一步应该是活化能较低的一步，由题图可知，链增长中反应速率较快的一步的热化学方程式为CH3·＋Cl2(g)―→CH3Cl(g)＋Cl·　ΔH＝－112.9 kJ·mol－1，B错误；由题图可知，链增长过程中碳上的氢原子也可能失去，故链增长过程中还可能产生·CH2Cl、·CHCl2、·CCl3，C正确；链终止过程中，两个CH3·结合在一起可以形成乙烷，D正确。 3．反应2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－620.9 kJ·mol－1分三步进行，各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示： 下列说法不正确的是(　 ) A．三步反应中决定总反应速率的是反应Ⅰ B．Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)＋2NO(g)===N2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝－513.5 kJ·mol－1 C．根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低 D．反应Ⅲ逆反应的活化能EaⅢ(逆)＝554.9 kJ·mol－1 解析：选B　反应过程中，活化能越大，反应速率越慢，根据题图中信息可知，反应Ⅰ活化能最大，因此三步反应中决定总反应速率的是反应Ⅰ，故A正确；根据题图中信息和盖斯定律得到Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)＋2NO(g)===N2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝－314.3 kJ·mol－1，故B错误；由于CO(g)的能量不清楚，因此根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低，故C正确；总反应为2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－620.9 kJ·mol－1，结合Ⅰ、Ⅱ两步的总反应CO(g)＋2NO(g)===N2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝－314.3 kJ·mol－1，根据盖斯定律得到反应Ⅲ的热化学方程式为N2O(g)＋CO(g)===CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－306.6 kJ·mol－1，逆反应的活化能EaⅢ(逆)＝[248.3－(－306.6)]kJ·mol－1＝554.9 kJ·mol－1，故D正确。 4．合成氨反应N2(g)＋H2(g)NH3(g)　ΔH的反应机理如图所示，图中“吸”表示各气态物质在催化剂表面吸附。下列说法错误的是(　 ) A．该反应的ΔH＝－46 kJ·mol－1 B．该反应机理中最大活化能为79 kJ·mol－1 C．升高温度，该反应过渡态的能量会增大 D．该反应达到平衡后增大压强反应正向进行 解析：选C　ΔH与始态和终态有关，与过程无关，ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。由图可知，ΔH＝－46 kJ·mol－1，故A说法正确；该反应的机理中的活化能即为每一步骤的过渡态的总能量减去该步骤的反应物的总能量，由图可知，过渡态2步骤的活化能最高，为79 kJ·mol－1，故B说法正确；该反应过渡态的能量不会随着温度的改变而改变，故C说法错误；该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，反应向右进行，故D说法正确。 5．稀土Er单原子光催化剂能高效催化CO2的还原反应，其反应历程与相对能量如图所示(其中“*”表示稀土Er单原子光催化剂)。 下列说法错误的是(　 ) A．反应过程中所有步骤均发生还原反