强化练12 相对能量反应历程图像分析（word练习）-【精讲精练】2025年高考化学二轮专题辅导与训练

强化练(十二)　相对能量反应历程图像分析 [对应题型集训P190] 1．(2023·浙江金华校联考)NH3和CO2在合成塔中合成CO(NH2)2分两步进行：①2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(l)；②NH2COONH4(l)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)。反应过程的能量变化如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．1 mol NH2COONH4(l)的能量低于1 mol CO(NH2)2(s)的能量 B．2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(g)＋H2O(g) ΔH＝(Ea2－Ea1)－(Ea4－Ea3) kJ·mol－1 C．升高温度，反应①的逆反应速率变化值小于反应②的逆反应速率变化值 D．为防止反应过程中有NH2COONH4(l)大量累积，应选择合适的催化剂改变反应②的焓变 解析　根据图中信息，第②步是吸热反应，则1 mol NH2COONH4(l)的能量低于1 mol CO(NH2)2(s)和1 mol H2O(g)的能量，而1 mol NH2COONH4(l)与1 mol CO(NH2)2(s)的能量无法比较，故A错误；根据图中得到2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(l) ΔH＝(Ea1－Ea2)kJ·mol－1，NH2COONH4(l)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝kJ·mol－1，则2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(g)＋H2O(g) ΔH＝＋ kJ·mol－1，故B错误；反应②的逆反应活化能大，升高温度，反应②的逆反应速率变化值大，故C正确；催化剂不能改变反应的焓变，只能改变反应的活化能，故D错误。 答案　C 2．(2024·内蒙古赤峰一模)苯和液溴反应进程中的能量变化如图所示。 已知：①断裂化学键所需要的能量(kJ·mol－1)： C—H C—Br Br—Br(g) H—Br(g) 413 276 194 366 ②Br2(l)===Br2(g)　ΔH＝＋30 kJ·mol－1 ③原子利用率＝×100% 下列叙述正确的是(　　) A．该反应为放热反应，ΔH＝－55 kJ·mol－1 B．第一步是该反应的决速步骤 C．该反应的原子利用率约为 88% D．可用NaOH溶液除去溴苯中混有的Br2 解析　 (l)＋Br2(g)―→ (l)＋HBr(g)，利用ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，则有ΔH＝[(413＋194)－(276＋366)] kJ·mol－1＝－35 kJ·mol－1，Br2(l)===Br2(g)　ΔH＝＋30 kJ·mol－1，两式相加，得出 (l)＋Br2(l)―→ (l)＋HBr(g)　ΔH＝－5 kJ·mol－1，该反应为放热反应，故A错误；正反应活化能越大，反应速率越慢，是决速步骤，根据图像可知，第二步活化能最大，是该反应的决速步骤，故B错误；由原子利用率＝×100%，期望产物溴苯的质量为157 g，生成物总质量为157＋81＝238 g，则原子利用率约为×100%≈66%，故C错误；溴可与氢氧化钠反应，而溴苯不反应，可用于除杂，故D正确。 答案　D 3．(2024·吉林东北师大附中校联考模拟)甲酸可在固体催化剂表面逐步分解，各步骤的反应历程及相对能量如图所示，下列说法错误的是(　　) A．各步反应中，②生成③的速率最快 B．催化剂为固态，其表面积对催化反应速率有影响 C．若用D(氘)标记甲酸中的羧基氢，最终产物中可能存在D2 D．甲酸在该催化剂表面分解，放出14.2 kJ热量 解析　各步反应中，②生成③的活化能最小，速率最快，A正确；甲酸可在固体催化剂表面逐步分解，其表面积越大，催化反应速率越快，B正确；若用D(氘)标记甲酸中的羧基氢，可能两分子甲酸中的羟基氢结合为氢气分子，则最终产物中可能存在D2，C正确；没有明确甲酸的物质的量，不能计算甲酸在该催化剂表面分解放出的热量多少，D错误。 答案　D 4．(2024·安徽安庆一中三模)汽车尾气未经处理直接排放，会严重污染环境。某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应经历三个基元反应，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法错误的是(　　) A．反应达平衡后提高反应温度，反应物转化率减小 B．使用催化剂可以降低反应的活化能，提高活化分子百分数，但不改变反应物的平衡转化率 C．该化学反应的速率主要由反应③决定 D．N2(g)＋2CO2(g)===2CO(g)＋2NO(g)　ΔH＝＋620.9 kJ·mol－1 解析　由题干反应历程图可知，整个反应分为三个基元反应阶段：①NO(g)＋NO(g)=== (g)　ΔH＝＋199.2 kJ·mol－1，② (g)＋CO(g)===CO2(g)＋N2O(g)　ΔH＝－513.5 kJ·mol－1，③CO2(g)＋N2O(g)＋CO(g)===2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－306.6 kJ·mol－1，根据盖斯定律①＋②＋③可知：2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－620.9 kJ·mol－1，据此分析解题。由分析可知，此反应为放热反应，提高反应温度，平衡逆向移动，则反应物转化率降低，A正确；使用催化剂可以降低反应的活化能，提高活化分子百分数，但催化剂不能使平衡发生移动，不能提高反应物的转化率，B正确；由题干反应历程图可知，反应①的活化能最高，反应速率最慢，决定整个反应的反应速率，C错误；由分析可知，反应2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－620.9 kJ·mol－1，则N2(g)＋2CO2(g)===2CO(g)＋2NO(g)　ΔH＝＋620.9 kJ·mol－1，D正确。 答案　C 5．(2024·河南洛阳一模)计算机模拟单个NaHSO3处理NO2废气在催化剂表面发生反应的反应历程如下，下列说法错误的是(　　) A．反应Ⅰ为反应决速步骤 B．反应的热化学方程式为HSO(aq)＋2NO2(g)＋H2O(l)===2HNO2(aq)＋HSO(aq)　ΔH＝－6.0 eV C．反应Ⅰ的离子方程式为HSO＋NO2===HNO2＋SO D．反应中消耗1 mol NaHSO3可处理含92 g NO2的废气 解析　反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ的活化能，活化能越大反应速率越慢，反应Ⅰ为反应决速步骤，A正确；题目中是1个HSO和2个NO2和1个H2O，参与反应的能量变化，热化学方程式反应物应该以mol为单位参与反应，该反应的热化学方程式为HSO(aq)＋2NO2(g)＋H2O(l)===2HNO2(aq)＋HSO(aq)　ΔH＝－6.0NA eV，B错误；由图中信息可知，反应Ⅰ是HSO和NO2 反应生成HNO2、SO ，离子方程式为HSO＋NO2===HNO2＋SO，C正确；由化学方程式可知，反应中消耗1 mol NaHSO3可处理2 mol的NO2，NO2质量为2 mol×46 g/mol＝92 g，D正确。 答案　B 6．(2023·湖南岳阳三模)碳酸二甲酯DMC(CH3OCOOCH3)是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科学家提出了新的合成方案(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)，反应机理如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．第2步的基元反应方程式为CH3O·*＋CO―→CH3OCOO·* B．反应进程中最大能垒为1.257×104 eV C．升高温度，可以使第1步反应的正反应速率增加，使第3步反应的正反应速率减小 D．适当的提高温度，可以增加碳酸二甲酯的产率 解析　第2步的基元反应方程式为CH3O·*＋CO→CH3OCOO·*，A正确；最大能垒为第1步基元反应：CH3OH*＋HO·*→CH3O·*＋H2O*，其差值为1.257×104 eV，B正确；升高温度，对于反应速率均增加，C错误；总反应为2CH3OH＋CO2CH3OCOOCH3＋H2O　ΔH>0，为吸热反应；因此适当的提高温度，可以增加碳酸二甲酯的产率，D正确。 答案　C 7．常温常压下利用Cu/ZnO/ZrO催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)： 下列说法正确的是(　　) A．转化历程有四个基元反应，决速步为：HCOO*＋5H*===CH3O*＋H2O＋H* B．若无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇不能自发进行 C．反应过程中断裂与形成的共价键类型相同 D．寻找高效催化剂，有利于CO2的回收利用，使该反应原子利用率达到100% 解析　由图可知，转化历程有四个基元反应；活化能越大，反应越慢，为决速步，决速步为HCOO*＋5H*===CH3O*＋H2O＋H*，故A正确；催化剂能改变反应的速率，不能决定反应是否自发进行，无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇依然能自发进行，故B错误；反应过程中断裂与形成的共价键类型不相同，故C错误；反应产物还有水生成，原子利用率不可能达到100%，故D错误。 答案　A 8．(2024·广东汕头一模)乙烯氢化的热化学方程式为C2H4(g)＋H2(g)C2H6(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，使用不同含Au催化剂的反应历程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．1 mol C2H6(g)的能量小于1 mol C2H4(g)与1 mol H2(g)具有的能量之和 B．该反应的焓变：ΔH＝－129.6 kJ·mol－1 C．过渡态物质的稳定性：过渡态1>过渡态2 D．相应的活化能：催化剂AuF>催化剂AuPF 解析　该反应为放热反应，故1 mol C2H6(g)的能量小于1 mol C2H4(g)与1 mol H2(g)具有的能量之和，A正确；反应C2H4(g)＋H2(g)C2H6(g)的ΔH＝－129.6 kJ·mol－1，B正确；过渡态1的能量大于过渡态2的能量，能量越低越稳定，则稳定性：过渡态1<过渡态2，C错误；由图可知，相应的活化能：催化剂AuF>催化剂AuPF，D正确。 答案　C 学科网（北京）股份有限公司 $$