2023版新教材高考化学微专题小练习专练22化学反应中的能量变化基本概念及图像

这是一份2023版新教材高考化学微专题小练习专练22化学反应中的能量变化基本概念及图像，共10页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题
1.[2022·湖北部分重点中学考试]一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.氢能属于二次能源
B.图中能量转化的方式至少有6种
C.太阳能电池的供电原理与燃料电池相同
D.太阳能、风能、氢能都属于新能源
2.中国学者在水煤气变换[CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g） ΔH]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题，该过程是基于双功能催化剂（能吸附不同粒子）催化实现的。反应过程示意图如下：
下列说法正确的是（ ）
A.过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程
B.过程Ⅲ生成了具有极性共价键的H2、CO2
C.使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
D.图示过程中的H2O均参与了反应过程
3.[2022·河南开封高三定位考试] 已知H2（g）＋2ICl（g）===I2（g）＋2HCl（g），该反应分①、②两步进行，其能量曲线如图所示， 下列有关说法错误的是（ ）
A.反应①为放热反应
B.反应②是同种元素间发生的氧化还原反应
C.反应①比反应②的速率慢，与相应正反应的活化能无关
D.H2（g）＋2ICl（g）===I2（g）＋2HCl（g）
ΔH＝－218 kJ·ml－1
4.[2022·安徽合肥一检]反应X＋Y―→Z（ΔH>0）分两步进行：①X＋Y―→W（ΔH<0），②W―→Z（ΔH>0）。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（ ）
5.[2022·浙江五校联考]单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图，下列说法正确的是（ ）
A.S（s，单斜）===S（s，正交） ΔH＝－0.33 kJ·ml－1
B.①式表示断裂1 ml O2中的共价键所吸收的能量比形成1 ml SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ
C.②式表示一个正交硫和分子1个O2分子反应生成一个SO2分子放出296.83 kJ的能量
D.单斜硫比正交硫稳定
6.[2022·江苏东海学分认定考试]2SO2（g）＋O2（g）⇌2SO3（g）反应过程中能量变化如图所示（图中E表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能。下列有关叙述正确的是（ ）
A.该反应的逆反应为放热反应，升高温度可提高活化分子的百分数
B.ΔH＝E1－E2，使用催化剂改变活化能，但不改变反应热
C.该反应中，反应物的总键能大于生成物的总键能
D.500 ℃、101 kPa下，将1 ml SO2（g）和0.5 ml O2（g）置于密闭容器中充分反应生成SO3（g）放热a kJ，其热化学方程式为2SO2（g）＋O2（g）⇌2SO3（g） ΔH＝－2a kJ·ml－1
7.[2020·天津卷]理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN（g）⇌HNC（g）异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·ml－1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂，可以改变反应的反应热
8.[2021·山东卷]18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：
H3CCO18OCH3＋OH－ eq \(,\s\up11(Ⅰ),\s\d4(Ⅱ)) H3CCO18－OHOCH3
eq \(,\s\up11(Ⅲ),\s\d4(Ⅳ)) H3CCO18OH＋CH3O－能量变化如图所示。
已知为快速平衡，下列说法正确的是（ ）
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B.反应结束后，溶液中存在18OH－
C.反应结束后，溶液中存在CH eq \\al(\s\up11(18),\s\d4(3)) OH
D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
二、不定项选择题
9.[2022·湖南卷]反应物（S）转化为产物（P或P·Z）的能量与反应进程的关系如下图所示：
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（ ）
A.进程Ⅰ是放热反应
B.平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ
C.生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ
D.进程Ⅳ中，Z没有催化作用
10.[2022·全国百强校宁夏育才中学月考]依据如图判断，下列说法正确的是（ ）
A.氢气的燃烧热ΔH＝－241.8 kJ·ml－1
B.2 ml H2（g）与1 ml O2（g）所具有的总能量比2 ml H2O（g）所具有的总能量低
C.液态水分解的热化学方程式为2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g） ΔH＝＋571.6 kJ·ml－1
D.H2O（g）生成H2O（l）时，断键吸收的能量小于成键放出的能量
11.如图为氟利昂（如CFCl3）破坏臭氧层的反应过程示意图，下列说法不正确的是（ ）
A.过程Ⅰ中断裂极性键C—Cl键
B.过程Ⅱ可表示为O3＋Cl===ClO＋O2
C.过程Ⅲ中O＋O===O2是吸热过程
D.上述过程说明氟利昂中氯原子是破坏O3的催化剂
12.[2022·广东六校联盟联考]目前认为酸催化乙烯水合制乙醇的反应机理及能量与反应历程的关系如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.第②、③步反应均释放能量
B.该反应历程中有两个过渡态
C.酸催化剂能同时降低正、逆反应的活化能
D.总反应速率由第①步反应决定
13.[2022·河北保定月考]已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化曲线如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
B.该反应的ΔH＝＋（a－b） kJ·ml－1
C.升高温度，图中a、b的值减小，反应速率加快
D.断裂1 ml A—A键和1 ml B—B键时，放出a kJ能量
三、非选择题
14.[设题创新]（1）甲醇与O2的反应体系中存在以下反应：2CH3OH＋O2===2HCHO＋2H2O、CH3OH＋O2===CO＋2H2O、2CO＋O2===2CO2。工业生产中常用催化剂来选择反应进行的方向。如图所示为一定条件下1 ml CH3OH与O2发生反应时，分别生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2（g）和生成物H2O（g）略去]。
①在催化剂作用下，反应初始阶段CH3OH与O2反应主要生成 （填“CO”“CO2”或“HCHO”）。
②2HCHO（g）＋O2（g）===2CO（g）＋2H2O（g） ΔH＝ 。
（2）查阅文献，化学键的键能数据如表所示：
已知氨分解反应NH3（g）⇌ eq \f(3,2) H2（g）＋ eq \f(1,2) N2（g）的活化能Eal＝300 kJ·ml－1，则反应3H2（g）＋N2（g）⇌2NH3（g）的活化能Ea2＝ 。
专练27 化学反应中的能量变化基本概念及图像
1．C 氢能是一种高效且没有污染的二次能源，A项正确；图中能量转化方式有太阳能转化为电能、风能转化为机械能、水能转化为机械能、机械能转化为电能、电能转化为化学能、化学能转化为电能、电能转化为光能等，B项正确；太阳能电池是用半导体将光能转化为电能，燃料电池是将化学能转化为电能，二者供电原理不同，C项错误；太阳能、风能、氢能都是人类开发利用的新型能源，D项正确。
2．D 根据反应过程示意图，过程Ⅰ是水分子中化学键的断裂过程，为吸热过程，A错误；H2中的化学键是非极性键，B错误；催化剂不能改变反应的ΔH，C错误；根据反应过程示意图，过程Ⅰ中水分子中的化学键断裂，过程Ⅱ也是水分子中的化学键断裂过程，过程Ⅲ中形成了水分子，所以H2O均参与了反应过程，D正确。
3．C 根据图像可知，反应①中反应物总能量大于生成物总能量，则反应①为放热反应，故A正确；反应②中HI中的碘元素化合价升高，氯化碘中的碘元素化合价降低，故B正确；由题图知，反应①的正反应活化能大于反应②的，故反应①比反应②的速率慢，C错误；由题图知，D正确。
4．A 总反应的ΔH>0，则生成物Z的总能量比反应物X、Y的总能量高，排除C项和D项；反应①的ΔH<0，则W的总能量比反应物X、Y的总能量低，反应②的ΔH>0，则生成物Z的总能量比反应物W的总能量高，A项正确。
5．A 由能量图可知，单斜硫的能量比正交硫的能量高，因此S（s，单斜） ===S（s，正交）为放热反应，ΔH＝－0.33 kJ·ml－1，A正确；①式反应断裂1 ml单斜硫（s）中的共价键和1 ml O2（g）中的共价键吸收的能量比形成1 ml SO2（g）中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，B错误；热化学方程式中各物质前的化学计量数不再表示粒子的数目，只表示物质的“物质的量”，C错误；S（s，单斜）=== S（s，正交）为放热反应，正交硫能量更低更稳定，D错误。
6．B 根据图中信息可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应的正反应为放热反应，则逆反应为吸热反应，A错误；该反应放热，ΔH<0，所以ΔH＝E1－E2，使用催化剂改变活化能，但不改变反应热，B正确；该反应中，反应物的总键能小于生成物的总键能，C错误；反应是可逆反应，将1 ml SO2（g）和0.5 ml O2（g）置于密闭容器中充分反应，生成的SO3（g）小于1 ml，放热a kJ，则2SO2（g）＋O2（g）⇌2SO3（g） ΔH<－2a kJ·ml－1，D错误。
7．D 本题考查反应过程的能量图分析，考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知。HNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝ ＋59.3 kJ·ml－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。
8．B 由图像中反应进程可知正反应中Ⅰ活化能大是决速步；逆反应中Ⅳ活化能大，是决速步，A项错误；已知为快速反应，结合反应Ⅱ可知溶液中存在18OH－，B项正确；结合反应历程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和可知，18O只存在于乙酸甲酯、乙酸、氢氧根离子、水分子中，不会在甲醇分子中存在，C项错误；图示总反应的焓变＝反应物的总焓－生成物的总焓＝（反应Ⅰ的活化能－反应Ⅱ的活化能）－（反应Ⅳ的活化能－反应Ⅲ的活化能）≠反应Ⅰ的活化能－反应Ⅲ的活化能，D项错误。
9．AD
10．C 氢气的燃烧热是指1 ml氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，故氢气的燃烧热为（483.6＋88）/2＝285.8 kJ·ml－1, A错误；2 ml H2（g）与1 ml O2（g）反应生成2 ml H2O（g），放出热量483.6 kJ，所以2 ml H2（g）与1 ml O2（g）所具有的总能量比2 ml H2O（g）所具有的总能量高，B错误；液态水分解的热化学方程式为：2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g），ΔH＝＋（483.6＋88）＝＋571.6 kJ·ml－1，C正确；H2O（g）生成H2O（l）时，为物理变化，不存在化学键的断裂和生成，D错误；正确选项为C。
11．C 过程Ⅰ中CFCl3转化为CFCl2和氯原子，断裂极性键C—Cl键，选项A正确；根据图中信息可知，过程Ⅱ可表示为O3＋Cl===ClO＋O2，选项B正确；原子结合成分子的过程是放热的，选项C错误；上述过程说明氟利昂中氯原子是破坏O3的催化剂，选项D正确。
12．B 根据能量与反应历程的关系图可知第②、③步反应的反应物的总能量均高于生成物，为放热反应，A项正确；该反应经历3个步骤，有3个过渡态，B项错误；催化剂通过改变反应历程，可以同时降低正、逆反应的活化能，加快反应速率，C项正确；据图可知第①步反应的活化能最大，为慢反应，决定总反应速率，D项正确。
13．B 由图可知，该反应是吸热反应，该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，A项错误；由图可知，该反应是吸热反应，ΔH＝＋（a－b） kJ·ml－1，B项正确；升高温度反应速率加快，但不能改变活化能，图中a、b的值不变，C项错误；化学键断裂吸收能量，断裂1 ml A—A键和1 ml B—B键时吸收a kJ能量，D项错误。
14．答案：（1）①HCHO ②－470 kJ·ml－1 （2）508 kJ·ml－1
解析：（1）①活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易发生，反应速率越快，单位时间内生成的产物越多，由题图可知在催化剂作用下，CH3OH与O2反应生成HCHO的活化能较低，故反应初始阶段主要生成HCHO。②根据图示可知2HCHO（g）＋O2（g）===2CO（g）＋2H2O（g）中反应物能量高，生成物能量低，故该反应为放热反应，然后依据图中给出数据可得ΔH＝－[（676－158－283）×2]kJ·ml－1＝－470 kJ·ml－1。（2）根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，可知反应3H2（g）＋N2（g）⇌2NH3（g）的ΔH＝3×436＋946－2×3×391＝－92（kJ·ml－1），再结合ΔH＝正反应的活化能－逆反应的活化能＝Ea2－2Ea1，可知Ea2＝508 kJ·ml－1。化学键
H—H
N—H
N≡N
键能/（kJ·ml－1）
436
391
946