專練27　化學反應中的能量變化基本概念及圖像一、單項選擇題1．[2021·湖北部分重點中學考試]一種生產(chǎn)和利用氫能的途徑如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)A．氫能屬于二次能源B．圖中能量轉(zhuǎn)化的方式至少有6種C．太陽能電池的供電原理與燃料電池相同D．太陽能、風能、氫能都屬于新能源 2．中國學者在水煤氣變換[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH]中突破了低溫下高轉(zhuǎn)化率與高反應速率不能兼得的難題，該過程是基于雙功能催化劑(能吸附不同粒子)催化實現(xiàn)的。反應過程示意圖如下：下列說法正確的是(　　)A．過程Ⅰ、過程Ⅲ均為放熱過程B．過程Ⅲ生成了具有極性共價鍵的H2、CO2C．使用催化劑降低了水煤氣變換反應的ΔHD．圖示過程中的H2O均參與了反應過程 3．[2021·河南開封高三定位考試]已知H2(g)＋2ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)，該反應分①、②兩步進行，其能量曲線如圖所示，下列有關說法錯誤的是(　　)A．反應①為放熱反應B．反應②是同種元素間發(fā)生的氧化還原反應C．反應①比反應②的速率慢，與相應正反應的活化能無關D．H2(g)＋2ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)ΔH＝－218kJ·mol－1 4．[2021·安徽合肥一檢]反應X＋Y―→Z(ΔH>0)分兩步進行：①X＋Y―→W(ΔH<0)，②W―→Z(ΔH>0)。下列示意圖中，能正確表示總反應過程中能量變化的是(　　) 5．[2021·浙江五校聯(lián)考]單斜硫和正交硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫的能量變化如圖，下列說法正確的是(　　)A．S(s，單斜)===S(s，正交)　ΔH＝－0.33kJ·mol－1B．①式表示斷裂1molO2中的共價鍵所吸收的能量比形成1molSO2中的共價鍵所放出的能量少297.16kJC．②式表示一個正交硫和分子1個O2分子反應生成一個SO2分子放出296.83kJ的能量D．單斜硫比正交硫穩(wěn)定 6．[2021·江蘇東海學分認定考試]2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反應過程中能量變化如圖所示(圖中E表示正反應的活化能，E2表示逆反應的活化能。下列有關敘述正確的是(　　)A．該反應的逆反應為放熱反應，升高溫度可提高活化分子的百分數(shù)B．ΔH＝E1－E2，使用催化劑改變活化能，但不改變反應熱C．該反應中，反應物的總鍵能大于生成物的總鍵能D．500℃、101kPa下，將1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密閉容器中充分反應生成SO3(g)放熱akJ，其熱化學方程式為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－2akJ·mol－1 7．[2021·全國百強校寧夏育才中學月考]298K、101kPa時，N2與H2反應過程中能量變化的曲線圖，下列敘述錯誤的是(　　)A．加入催化劑，不能改變該化學反應的反應熱B．b曲線是加入催化劑時的能量變化曲線C．該反應的熱化學方程式為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92kJ/molD．在常溫、體積一定的條件下，通入1molN2和3molH2，反應后放出的熱量為92kJ 8．[2021·長春實驗中學高三開學考試]已知分解1molH2O2放出熱量98kJ。在含有少量I－的溶液中，H2O2分解機理為：①H2O2＋I－===H2O＋IO－　慢②H2O2＋IO－===H2O＋O2＋I－　快下列說法不正確的是(　　)A．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)B．反應的速率與I－濃度有關C．I－是該反應的催化劑D．反應①的活化能大于反應②的活化能 9．[2021·河北卷]室溫下，某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等，同時發(fā)生以下兩個反應：①M＋N===X＋Y；②M＋N===X＋Z。反應①的速率可表示為v1＝k1c2(M)，反應②的速率可表示為v2＝k2c2(M)(k1、k2為速率常數(shù))。反應體系中組分M、Z的濃度隨時間變化情況如圖。下列說法錯誤的是(　　)A．0～30min時間段內(nèi)，Y的平均反應速率為6.67×10－3mol·L－1·min－1B．反應開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變C．如果反應能進行到底，反應結(jié)束時62.5%的M轉(zhuǎn)化為ZD．反應①的活化能比反應②的活化能大 10．研究表明N2O與CO在Fe＋作用下發(fā)生反應的能量變化及反應歷程如圖所示，下列說法錯誤的是(　　)A．反應總過程ΔH<0B．Fe＋使反應的活化能減小C．FeO＋也是該反應的催化劑D．Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2兩步反應均為放熱反應  二、不定項選擇題11．[2021·長春實驗中學高三開學考試]H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH＝－akJ/mol。已知：(a、b、c均大于零)。下列說法正確的是(　　)A．H2、I2和HI分子中的化學鍵都是共價鍵B．斷開2molHI分子中的化學鍵所需能量約為(c＋b＋a) kJC．相同條件下，1molH2(g)和1molI2(g)總能量小于2molHI(g)的總能量D．向密閉容器中加入2molH2(g)和2molI2(g)，充分反應后放出的熱量為2akJ 12．[2021·遼寧六校協(xié)作體上學期聯(lián)考]下圖是金屬鎂和鹵素單質(zhì)(X2)反應的能量變化示意圖。下列說法正確的是(　　)A．由圖可知此溫度下MgBr2(s)與Cl2(g)反應的熱化學方程式為：MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g)　ΔH＝＋117kJ·mol－1B．熱穩(wěn)定性：MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2C．工業(yè)上可由電解MgCl2溶液冶煉金屬Mg，該過程需吸收熱量D．金屬鎂和鹵素單質(zhì)(X2)的反應能自發(fā)進行是因為ΔH均小于零 13．[2021·浙江嘉興高三月考]幾種物質(zhì)的能量關系如下圖所示。下列說法正確的是(　　)A．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－965.1kJ·mol－1B．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－221.2kJ·mol－1C．由圖可知，甲烷的燃燒熱為890.3kJ·mol－1D．通常由元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol純化合物時的反應熱稱為該化合物的標準生成焓，由圖可知，CH4(g)的標準生成焓為＋74.8kJ·mol－1 14．[2021·全國百強校寧夏育才中學月考]依據(jù)如圖判斷，下列說法正確的是(　　)A．氫氣的燃燒熱ΔH＝－241.8　kJ·mol－1B．2molH2(g)與1molO2(g)所具有的總能量比2molH2O(g)所具有的總能量低C．液態(tài)水分解的熱化學方程式為2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.6kJ·mol－1D．H2O(g)生成H2O(l)時，斷鍵吸收的能量小于成鍵放出的能量15．如圖為氟利昂(如CFCl3)破壞臭氧層的反應過程示意圖，下列說法不正確的是(　　)A．過程Ⅰ中斷裂極性鍵C—Cl鍵B．過程Ⅱ可表示為O3＋Cl===ClO＋O2C．過程Ⅲ中O＋O===O2是吸熱過程D．上述過程說明氟利昂中氯原子是破壞O3的催化劑  三、非選擇題16．[設題創(chuàng)新](1)甲醇與O2的反應體系中存在以下反應：2CH3OH＋O2===2HCHO＋2H2O、CH3OH＋O2===CO＋2H2O、2CO＋O2===2CO2。工業(yè)生產(chǎn)中常用催化劑來選擇反應進行的方向。如圖所示為一定條件下1molCH3OH與O2發(fā)生反應時，分別生成CO、CO2或HCHO的能量變化圖[反應物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。①在催化劑作用下，反應初始階段CH3OH與O2反應主要生成________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。②2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g)ΔH＝________。(2)查閱文獻，化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：化學鍵H—HN—HN≡N鍵能/(kJ·mol－1)436391946已知氨分解反應NH3(g)H2(g)＋N2(g)的活化能Eal＝300kJ·mol－1，則反應3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)的活化能Ea2＝________。        專練27　化學反應中的能量變化基本概念及圖像1．C　氫能是一種高效且沒有污染的二次能源，A項正確；圖中能量轉(zhuǎn)化方式有太陽能轉(zhuǎn)化為電能、風能轉(zhuǎn)化為機械能、水能轉(zhuǎn)化為機械能、機械能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為化學能、化學能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為光能等，B項正確；太陽能電池是用半導體將光能轉(zhuǎn)化為電能，燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能，二者供電原理不同，C項錯誤；太陽能、風能、氫能都是人類開發(fā)利用的新型能源，D項正確。2．D　根據(jù)反應過程示意圖，過程Ⅰ是水分子中化學鍵的斷裂過程，為吸熱過程，A錯誤；H2中的化學鍵是非極性鍵，B錯誤；催化劑不能改變反應的ΔH，C錯誤；根據(jù)反應過程示意圖，過程Ⅰ中水分子中的化學鍵斷裂，過程Ⅱ也是水分子中的化學鍵斷裂過程，過程Ⅲ中形成了水分子，所以H2O均參與了反應過程，D正確。3．C　根據(jù)圖像可知，反應①中反應物總能量大于生成物總能量，則反應①為放熱反應，故A正確；反應②中HI中的碘元素化合價升高，氯化碘中的碘元素化合價降低，故B正確；由題圖知，反應①的正反應活化能大于反應②的，故反應①比反應②的速率慢，C錯誤；由題圖知，D正確。4．A　總反應的ΔH>0，則生成物Z的總能量比反應物X、Y的總能量高，排除C項和D項；反應①的ΔH<0，則W的總能量比反應物X、Y的總能量低，反應②的ΔH>0，則生成物Z的總能量比反應物W的總能量高，A項正確。5．A　由能量圖可知，單斜硫的能量比正交硫的能量高，因此S(s，單斜) ===S(s，正交)為放熱反應，ΔH＝－0.33kJ·mol－1，A正確；①式反應斷裂1mol單斜硫(s)中的共價鍵和1molO2(g)中的共價鍵吸收的能量比形成1molSO2(g)中的共價鍵所放出的能量少297.16kJ，B錯誤；熱化學方程式中各物質(zhì)前的化學計量數(shù)不再表示粒子的數(shù)目，只表示物質(zhì)的“物質(zhì)的量”，C錯誤；S(s，單斜)===S(s，正交)為放熱反應，正交硫能量更低更穩(wěn)定，D錯誤。6．B　根據(jù)圖中信息可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，該反應的正反應為放熱反應，則逆反應為吸熱反應，A錯誤；該反應放熱，ΔH<0，所以ΔH＝E1－E2，使用催化劑改變活化能，但不改變反應熱，B正確；該反應中，反應物的總鍵能小于生成物的總鍵能，C錯誤；反應是可逆反應，將1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密閉容器中充分反應，生成的SO3(g)小于1mol，放熱akJ，則2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<－2akJ·mol－1，D錯誤。7．D　催化劑能改變反應的路徑，降低反應的活化能，但不能改變化學反應的反應熱，A項正確；加入催化劑，降低反應的活化能，但不改變ΔH，反應速率加快，b曲線符合要求，B項正確；根據(jù)圖像可知，1molN2和3molH2完全反應生成2molNH3時放出的熱量為92kJ，C項正確；因為該反應為可逆反應，反應不能進行到底，所以通入1molN2和3molH2，反應后放出的熱量小于92kJ，D項錯誤。8．A　由于水是純液體，不能用來表示反應速率，且根據(jù)總反應的計量關系，c(H2O2)＝2v(O2)，A錯誤；I－是反應的催化劑，但I－參與的第一步反應是慢反應，因此第一步為控速步驟，反應物I－的濃度影響反應速率，B正確；I－是反應的催化劑，C正確；反應①速率慢，反應②速率快，所以反應①活化能大于反應②的活化能，D正確。9．A　0～30min時間段內(nèi)，Δc(Z)＝0.125mol·L－1，Δc(M)＝0.500mol·L－1－0.300mol·L－1＝0.200mol·L－1，反應①中Δc(M)＝0.200mol·L－1－0.125mol·L－1＝0.075mol·L－1，則Δc(Y)＝0.075mol·L－1，v(Y)＝＝＝2.5×10－3mol·L－1·min－1，A說法錯誤；反應①、②速率之比為＝＝，為定值，則Y、Z的濃度變化量之比也為定值，故反應開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變，B說法正確；由上述分析可知，＝＝＝，如果反應能進行到底，反應結(jié)束時①、②的轉(zhuǎn)化率之比為3:5，因此有(即62.5%)的M轉(zhuǎn)化為Z，C說法正確；結(jié)合C選項，反應①的速率小于反應②的速率，所以反應①的活化能比反應②的活化能大，D說法正確。10．C　總反應的化學方程式為N2O＋CO===N2＋CO2，根據(jù)圖示可知，反應物總能量高于生成物總能量，為放熱反應，ΔH<0，A項正確；根據(jù)反應歷程，F(xiàn)e＋為催化劑，能夠降低反應的活化能，B項正確；FeO＋為中間產(chǎn)物，而不是催化劑，C項錯誤；根據(jù)圖示，F(xiàn)e＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2，兩反應中反應物總能量均高于生成物總能量，均為放熱反應，D項正確。11．AB　H2、I2分子中的化學鍵都是非極性共價鍵，HI中存在H－I極性鍵，A正確；ΔH＝反應物斷裂化學鍵需要的能量－生成物形成化學鍵放出的能量＝bkJ/mol＋ckJ/mol－2H－I＝－akJ/mol，得到斷開2molH—I鍵所需能量約為(c＋b＋a) kJ，B正確；反應是放熱反應，反應物的總能量大于生成物的總能量，即相同條件下，1molH2(g)和1molI2(g)總能量大于2molHI(g)的總能量，C錯誤；反應是可逆反應不能進行徹底，根據(jù)焓變意義分析，向密閉容器中加入2molH2和2molI2，充分反應后放出的熱量小于2akJ，D錯誤。12．D　依據(jù)圖像可知①Mg(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)　ΔH＝－641kJ·mol－1，②Mg(s)＋Br2(g)===MgBr2(s)　ΔH＝－524kJ·mol－1，①－②得MgBr2(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s)＋Br2(g)　ΔH＝－117kJ·mol－1，A錯誤；物質(zhì)能量越低越穩(wěn)定，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)分析，熱穩(wěn)定性：MgI2<MgBr2<MgCl2<MgF2，B錯誤；工業(yè)上冶煉金屬Mg是電解熔融MgCl2，C錯誤；金屬鎂和鹵素單質(zhì)(X2)的反應能自發(fā)進行是因為ΔH均小于零，D正確。13．BC　根據(jù)能量關系，無法計算出C和O2生成CO2的焓變，故A錯誤；根據(jù)能量關系，CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH＝(854.5－965.1)kJ·mol－1＝－110.6kJ·mol－1，故B正確；根據(jù)圖可知，甲烷的燃燒熱為890.3kJ·mol－1，故C正確；該反應為化合反應，屬于放熱反應，即CH4(g)的標準生成焓為(890.3－965.1) kJ·mol－1＝－74.8kJ·mol－1，故D錯誤。14．C　氫氣的燃燒熱是指1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量，故氫氣的燃燒熱為(483.6＋88)/2＝285.8kJ·mol－1, A錯誤；2molH2(g)與1molO2(g)反應生成2molH2O(g)，放出熱量483.6kJ，所以2molH2(g)與1molO2(g)所具有的總能量比2molH2O(g)所具有的總能量高，B錯誤；液態(tài)水分解的熱化學方程式為：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)，ΔH＝＋(483.6＋88)＝＋571.6kJ·mol－1，C正確；H2O(g)生成H2O(l)時，為物理變化，不存在化學鍵的斷裂和生成，D錯誤；正確選項為C。15．C　過程Ⅰ中CFCl3轉(zhuǎn)化為CFCl2和氯原子，斷裂極性鍵C—Cl鍵，選項A正確；根據(jù)圖中信息可知，過程Ⅱ可表示為O3＋Cl===ClO＋O2，選項B正確；原子結(jié)合成分子的過程是放熱的，選項C錯誤；上述過程說明氟利昂中氯原子是破壞O3的催化劑，選項D正確。16．(1)①HCHO?、冢?70kJ·mol－1　(2)508kJ·mol－1解析：(1)①活化能越低，普通分子越容易轉(zhuǎn)化成活化分子，反應越容易發(fā)生，反應速率越快，單位時間內(nèi)生成的產(chǎn)物越多，由題圖可知在催化劑作用下，CH3OH與O2反應生成HCHO的活化能較低，故反應初始階段主要生成HCHO。②根據(jù)圖示可知2HCHO(g)＋O2(g)===2CO(g)＋2H2O(g)中反應物能量高，生成物能量低，故該反應為放熱反應，然后依據(jù)圖中給出數(shù)據(jù)可得ΔH＝－[(676－158－283)×2]kJ·mol－1＝－470kJ·mol－1。(2)根據(jù)ΔH＝反應物總鍵能－生成物總鍵能，可知反應3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)的ΔH＝3×436＋946－2×3×391＝－92(kJ·mol－1)，再結(jié)合ΔH＝正反應的活化能－逆反應的活化能＝Ea2－2Ea1，可知Ea2＝508kJ·mol－1。  

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