2024届高考化学一轮复习专题6第29讲能量—反应历程图像与反应热比较能力学案

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能量—反应历程图像分析
1．曲线图类型
(1)如图所示，反应A＋B―→AB的活化能为Ea，加入催化剂后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。
(2)由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”。第1步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。
2．能垒图类型(如C2H2＋HCl―→CH2===CHCl)
(1)图像的意义：纵坐标是能量，横坐标是反应过程，图像描述的是反应历程中各阶段不同中间产物所对应的能量(或相对能量)。
(2)多能垒的原因：催化剂改变的是反应途径，也就是说，原来的一个反应，加入催化剂后就变成了多步反应，所以会出现多个能垒。
(3)反应历程中的反应：图中的“爬坡”与“下坡”各对应一个基元反应，如上图中包含了5个基元反应。
(4)最大能垒：“爬坡”即为能垒，最大能垒步骤属于“慢反应”，决定整个反应的速率。
1．(2022·徐州检测)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－198 kJ/ml，在V2O5存在时反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A．ΔH＝E4－E3＋E2－E1
B．加入V2O5后反应经过两步完成，其中第一步决定反应速率
C．加入V2O5，ΔH不变，但反应速率改变
D．向密闭容器中充入2 ml SO2和1 ml O2，发生上述反应达到平衡时，反应放热198 kJ
C [根据图示可知：反应的焓变为吸收能量与放出能量的差值，ΔH＝E1－E2＋E3－E4，A错误；多步反应的反应速率由慢反应决定，由图可知加入V2O5后第二步反应发生需要的能量高，反应速率慢，所以反应速率由第二步反应决定，B错误；催化剂不能改变反应物、生成物的能量，所以ΔH不变，但催化剂能改变反应途径，降低活化能，所以使用催化剂后反应速率改变，C正确；该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以向密闭容器中充入2 ml SO2和1 ml O2，发生题述反应达平衡时，反应放热小于198 kJ，D错误。 ]
2．活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示：
下列说法正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．产物的稳定性：P1>P2
C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19 kJ·ml－1
D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)v(P2)，故D错。]
能量(能垒)—反应历程图像分析4要点
(1)反应历程中的最大能垒是指正反应过程中最大相对能量的差值，可以用估算的方法进行确定。
(2)能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。
(3)用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。
(4)相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。
反应热的比较
1．看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：
2．焓变ΔH的正负
对于吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。
3．同一反应的化学计量数不同
当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。
如H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH1与2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2中ΔH1>ΔH2。
4．反应程度不同
参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。
如C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1与C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH2中ΔH10，则ΔH＋ΔH1＝ΔH2，ΔH2－ΔH1＝ΔH>0，故ΔH2>ΔH1，错误；C项，SO2被氧化成SO3是放热反应，ΔH10，故ΔH2>ΔH1，错误；D项，，根据盖斯定律ΔH1＝ΔH＋ΔH2，ΔH1－ΔH2＝ΔH0，ΔH3>0，ΔH4>0，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，C项正确。]
2．已知：Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s) ΔH1
S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2
Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH3
则下列表述正确的是( )
A．ΔH2>0
B．ΔH3>ΔH1
C．Mn＋SO2===MnO2＋S ΔH＝ΔH2－ΔH1
D．MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝ΔH3－ΔH2－ΔH1
D [A项，S燃烧的反应为放热反应，所以ΔH2ΔH3因为ΔH2Ⅱ
D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用
D [A.由题图中信息可知，进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程Ⅰ是放热反应，不正确；B.进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡时的产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，不正确；C.进程Ⅲ中由S·Y转化为P·Y的活化能高于进程Ⅱ中由S·X转化为P·X的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ