2023年高考真題和模擬題化學分項匯編：化學反應中的能量變化及反應機理 （解析版）

專題06化學反應中的能量變化及反應機理

2023年高考真題

1.（2023?湖北卷）2023年5月10II,天舟六號貨運飛船成功發(fā)射，標志著我國航天事業(yè)進入到高質(zhì)量發(fā)

展新階段。下列不能作為火箭推進劑的是

A.液氮-液氫B.液氧-液氫C.液態(tài)NO2-胱D.液氧-煤油

【答案】A

【解析】A.雖然氮氣在一定的條件下可以與氫氣反應，而且是放熱反應，但是，由于N三N鍵能很大，該

反應的速率很慢，氫氣不能在氮氣中燃燒，在短時間內(nèi)不能產(chǎn)生大量的熱量和大量的氣體，因此，液氮-液

氫不能作為火箭推進劑，A符合題意；

B.氫氣可以在氧氣中燃燒，反應速率很快且放出大量的熱、生成大量氣體，因此，液氧-液氫能作為火箭

推進劑，B不符合題意；

C.胱和NO?在一定的條件卜可以發(fā)生劇烈反應，該反應放出大量的熱，且生成大量氣體，因此，液態(tài)NO2

-朋能作為火箭推進劑，C不符合題意；

D.煤油可以在氧氣中燃燒，反應速率很快且放出大量的熱、生成大量氣體，因此，液氧-煤油能作為火箭

推進劑，D不符合題意；

綜上所述，本題選A。

2.（2023?新課標卷）“朋合成酶”以其中的Fe"配合物為催化中心，可將NHQH與NH,轉(zhuǎn)化為腫（NH,NH?）,

其反應歷程如下所示。

N

\、

HIH

H

.、

HPT

N0

、（N』匕NL、

下列說法錯誤的是

A.NH,OH,NH3和HQ均為極性分子

B.反應涉及N-H、N-O鍵斷裂和N-N鍵生成

C.催化中心的Fd+被氧化為Fe3，，后又被還原為Fe"

D.將NHQH替換為ND2OD,反應可得ND,ND?

【答案】D

【解析】A.NH2OH,NH3,H2O的電荷分布都不均勻，不對稱，為極性分子，A正確;

B.由反應歷程可知，有N—H,N—O健斷裂，還有N—H健的生.成，B正確；

C.由反應歷程可知，反應過程中，F(xiàn)e2+先失去電子發(fā)生氧化反應生成Fe-"，后面又得到電子生成Fe?+,C

正確；

D.由反應歷程可知，反應過程中，生成的NH2NH2有兩個氫來源于NH3,所以將NH20H替換為ND2OD,

不可能得到ND2ND2,得至I」ND2NH2和HDO,D錯誤；

故選D。

3.(2023.湖南卷)N2H4是一種強還原性的高能物質(zhì)，在航天、能源等領域有廣泛應用。我國科學家合成的

+

某Ru(H)催化劑(用［L-Ru-NH,］表示)能高效電催化氧化NH,合成N2H4,其反應機理如圖所示。

下列說法錯誤的是

A.Ru(^)被氧化至Ru(m)后，配體NH,失去質(zhì)子能力增強

B.M中Ru的化合價為+3

C.該過程有非極性鍵的形成

D.該過程的總反應式：4NH3-2e-=N2H4+2NH：

【答案】B

【解析】A.Ru(H)被氧化至Ru(III)后，［L-Ru-NH3r中的Ru帶有更多的正電荷，其與N原子成鍵后,

Ru吸引電子的能力比Ru(II)強，這種作用使得配體NH3中的N—H鍵極性變強且更易斷裂，因此其失去質(zhì)

子(H+)的能力增強，A說法正確；

B.如(11計小11的化合價為+2,當其變?yōu)镽u(lll)后，Ru的化合價變?yōu)?3,Ru(IH)失去2個質(zhì)子后，N原

--1+

子產(chǎn)生了1個孤電子對，Ru的化合價不變；M為L-Ru-NH?,當［L-Ru-NHj變?yōu)镸時，N原子

的孤電子對拆為2個電子并轉(zhuǎn)移給Rui個電子，其中Ru的化合價變?yōu)?2,因此，B說法不正確：

C.該過程M變?yōu)椋跮-Ru-NHz-NHz-Ru-L］"時，有N-N鍵形成，N-N是非極性鍵，C說法正確；

D.從整個過程來看，4個NH,失去了2個電子后生成了1個N2H4和2個NH：,Ru(II)是催化劑，因此,

該過程的總反應式為4NH、-2e=N?H4+2NH；,D說法正確；

綜上所述，本題選B。

［金2023年高考模擬題

1.(2023?全國?模擬預測)一種甲烷催化氧化的反應歷程如圖所示，*表示吸附在催化劑表面。下列說法正

確的是

A.適當提高。2分壓可以加快5(g)—>2*。的反應速率

B.'CH,一/CH?的過程中C被氧化，釋放能量

C.產(chǎn)物從催化劑表面脫附的速率對總反應速率無影響

D.CH,與0。反應生成CO和Hz的過程中只涉及極性鍵的斷裂和生成

【答案】A

【解析】A.適當提高氧氣分壓，可以提高氧氣的吸附速率，從而加快O?(g)—>2*0的反應速率，A正確；

B.*CH3—>*CH?的過程中，C元素的化合價升高，被氧化，C-H鍵斷裂，斷鍵吸收能量，B錯誤；

C.若大量產(chǎn)物吸附在催化劑表面，則會減少CH4和在催化劑上的吸附面積，從而會降低總反應速率，C

錯誤：

D.(:比和。?反應生成CO和H2的過程中涉及極性鍵、非極性鍵的斷裂和生成，D錯誤；

故選Ao

2.(2023?上海?高三統(tǒng)考專題練習)常溫常壓下，1molCH30H與02發(fā)生反應時，生成CO或HCHO的能量

變化如圖(反應物02和生成物水略去)，下列說法正確的是

無催化劑

有催化劑

CHQH(g)\；、的

\HCHO(g)393

CO(g)

A.加入催化劑后，生成CO的熱效應變大，生成HCHO的熱效應變小

B.加入催化劑后，生成HCHO的速率變大，單位時間內(nèi)生成HCHO量變多

C.ImolCH?OH完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳(g)放出393kJ的熱量

D.生成HCHO的熱化學方程式為2CH3OH+O2=2HCHO+2H2O+316kJ

【答案】B

【解析】A.加入催化劑只改變反應歷程而不改變熱效應，加入催化劑生成CO的活化能增大而HCHO的

活化能降低，A項錯誤；

B.活化能低反應越快。加入催化劑生成CO的活化能增大而HCHO的活化能降低，故生成HCHO速率更

快，B項正確；

C.ImolCHaOH完全燃燒生成液態(tài)水和一氧化碳(g)放出393kJ的熱量，C項錯誤；

D.該熱化學方程式為沒有標注物質(zhì)的狀態(tài)，D項錯誤；

故選B?

3.(2023?重慶?重慶八中校聯(lián)考模擬預測)為實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”的目標，科學家提出以T。為催化劑,

用光熱化學循環(huán)分解法，達到減少大氣中CO［量的目的，反應的機理如圖所示：

0

物質(zhì)的量物質(zhì)完全斷鍵所需吸收的總能量

Imolco21598kJ/mol

Imolco1072kJ/mol

Imol02496kJ/mol

下列說法7:正確的是

A.過程①中光能轉(zhuǎn)化為化學能

B.過程④為吸熱過程

C.TiO?降低該反應的焰變，提高該反應速率

D.全過程熱化學方程式為2cO2（g）=2CO（g）+C>2（g）A/7=+556kJmor'

【答案】C

【解析】A.以TiCh為催化劑的光熱化學循環(huán)分解CO2反應為溫室氣體減排提供了一個新途徑，能量的變

化形式是由光能轉(zhuǎn)化為化學能，A正確；

B.過程④需要從外界吸收熱量，因此為吸熱過程，B正確；

c.TiC>2作為催化劑可以降低該反應的活化能，無法降低焰變，提高該反應速率，C錯誤；

D.CO2分解為CO和Ch化學式為2co2=2CO+C>2,根據(jù)分子化學鍵完全斷裂時的能量變化圖可知，ImolCCh

完全斷裂應該吸收1598kJ,ImolCO完全斷裂應該吸收1072kJ,ImolCh完全斷裂應該吸收496kJ；所以

ImolCCh分解產(chǎn)生ImolCO和0.5molC>2,所以需吸收1598-1072—496x0.5=278kJ能量，則全過程熱化學

方程式為2co2（g）=2CO（g）+C）2（g）A//=+556kJ-mor'.D正確；

故答案選C。

4.（2023.重慶九龍坡.統(tǒng)考二模）火箭發(fā)射時可以用液態(tài)腫作燃料，N0?作氧化劑。相關物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化關

系如下。已知N2H/1）=N2H/g）AH=+9.7kJ/mol,則2N?凡⑴+2NO?（g）=32信）+4乩0信）的反應

熱AH（kJ/mol）為

lN2(g)473kJ/mol>N(g)_

-937.1kJ/mol

NO2(g)

02(g)497.3U/m3?20(g)=

?2N(g)-2797.2kJ/mol>

…、1756.2kJ/mol^2（g）+zn2o（g）

一4H(g)一

A.-1134.4B.-1153.8C.-1631.7D.-1054.4

【答案】A

【解析】根據(jù)圖示信息，可得已知反應：①;N2（g）+C）2（g）=NO2（g）?AH=+33.2kJ/mol

②O?（g）+N2H4（g）=N2（g）+2HQ（g）?AH=-543.7kJ/mol③N2H/l）N2H4（g）迎=+9.7kJ/mol

②x2+③x2-①*2可得目標方程式：2N2H4（l）+2NO2（g>3N2（g）+4H,0（g）,所以

AH=-543.7x2+9.7x2-33.2x2=-ll34.4kJ/mol,故選A。

5.（2023?廣東?模擬預測）N?O和CO是環(huán)境污染性氣體，可在Pt?。表面轉(zhuǎn)化為無害氣體，其總反應為

N2O（g）+CO（g>CO2（g）+N2（g）AH,有關化學反應的物質(zhì)變化過程及能量變化過程分別如圖甲、乙所示?下

列說法不正確的是

甲乙

A.N2O為氧化劑

B.AH=-226kJmoF'

C.由圖乙知該反應正反應的活化能小于逆反應的活化能

D.為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，需不斷向反應器中補充Ptq和Ptq?

【答案】D

【解析】A.反應N2(Xg)+CO(g)=CO2(g)+N2(g)中，N元素化合價降低，NQ為氧化劑，故A正確；B.反

應物能量高于生成物，反應為放熱反應，反應焙變AH=生成物總?cè)?反應物總焰=134kJ/mol-360kJ/mol=

-226七.0「，故8正確；C.由圖乙知該反應正反應的活化能Ea小于逆反應的活化能Eb,故C正確：D.Pl2O

和是催化劑，催化劑在化學反應的前后化學性質(zhì)和質(zhì)量是不變的，無需不斷補充，故D錯誤；故選D。

6.(2023?天津?校聯(lián)考二模)多相催化反應是在催化劑表面通過吸附、解吸過程進行的。我國學者發(fā)現(xiàn)T℃

時(各物質(zhì)均為氣態(tài))，CHQH與水在銅催化劑上的反應機理和能量變化如圖。

CH3OH(g)+H2O(g)CO(g)+2H,(g)+H2O(g)CO,(g)+3H2(g)

下列說法不正確的是

A.CH,OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)AS>0

B.選擇合適的催化劑可降低反應I和反應0的活化能

C.lmolCH,OH(g)和lmolH2O(g)的總能量大于lmolCO2(g)和3H,(g)的總能量

D.反應H的熱化學方程式表示為CO(g)+HQ(g)=H2(g)+CO2(g)AH<0

【答案】C

【解析】A.該反應中消耗2moi氣體產(chǎn)生了4moi氣體，氣體量增加為烯增的反應AS>0,A正確；

B.催化劑改變反應歷程從而降低活化能，所以選擇合適的催化劑可降低反應I和反應n的活化能，B正確；

C.從能量圖看ImolCH30H(g)和1molH2O(g)的總能量低于lmolCO2(g)和3H2(g)的總能量，C錯誤；

D.催化機理看,CO(g)和H9為該反應的中間產(chǎn)物。從能量圖看CO(g)和H2O(g)的總能量高于HMg)和CCh(g),

所以該反應為放熱反應AHvO,D正確；

故選C。

7.(2023?重慶萬州?重慶市萬州第二高級中學模擬)我國科研人員提出了由C02和CH?轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品

CH3co0H的催化反應歷程，該歷程示意圖如下所示。

過渡態(tài)

下列說法不正確的是

A.生成CHsCOOH總反應的原子利用率為100%

B.CH4—CH3coOH過程中，有C—H鍵發(fā)生斷裂

C.①一②放出能量并形成了C-C鍵

D.該催化劑可有效提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率

【答案】D

【解析】分析：A項，生成CH3coOH的總反應為CH4+CO2型還+CH3coOH,原子利用率為100%；B項，

CW選擇性活化變?yōu)棰龠^程中，有1個C-H鍵發(fā)生斷裂；C項，根據(jù)圖示，①的總能量高于②的總能量，

①-②放出能量并形成C-C鍵；D項，催化劑只影響化學反應速率，不影響化學平衡，不能提高平衡轉(zhuǎn)化

率。

詳解：A項，根據(jù)圖示CH4與CCh在催化劑存在時生成CH3coOH,總反應為CH4+CO2里絲土CH3coOH,

只有CH3coOH一種生成物，原子利用率為1（）0%,A項正確；B項，CH」選擇性活化變?yōu)棰龠^程中，有1

個C-H鍵發(fā)生斷裂，B項正確；C項，根據(jù)圖示，①的總能量高于②的總能量，①一②放出能量，對比①

和②，①t②形成C-C鍵，C項正確；D項，催化劑只影響化學反應速率，不影響化學平衡，不能提高反

應物的平衡轉(zhuǎn)化率，D項錯誤；答案選D。

8.（2023?遼寧沈陽?沈陽二中?？既＃S鳴龍是唯一一個名字寫進有機化學課本的中國人，Wolff-Kishner-

黃鳴龍還原反應機理如下（R、R'均代表煌基），下列有關說法不正確的是

A.胱的沸點高于氨氣，原因是分子間氫鍵數(shù)目更多，且相對分子質(zhì)量更大

B.過程①發(fā)生加成反應，過程②、③均發(fā)生消去反應

R—

C.過程④的反應歷程可表示為：i+0H+N2T+H2O

N-NH

D.應用該機理,可以在堿性條件下轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

CHi

【答案】B

【解析】A.月井和氨氣都是分子晶體，腫分子中含有兩個氨基，相對分子質(zhì)量大于氨氣，分子間形成的氫鍵

數(shù)目多于氨氣，所以陰分子的分子間作用力強于氨氣，沸點高于氨氣，故A正確；B.由圖可知，過程③發(fā)

生的反應為“2H',反應中分子的不飽和度不變，不可能屬于消去反應，故B錯誤;

NNH：N-NH

由質(zhì)量守恒定律可知，過程④發(fā)生的反應為飛黑+一

C.OH+N2T+H2O,故C正確；D.由

圖可知，該反應的總反應為堿性條件下與肺反應生成RTH-TV、氮氣和水，則堿性條件下

Cj與肺反應能轉(zhuǎn)化以、1,故D正確；故選B。

CH，CH3

9.(2023?重慶萬州?重慶市萬州第二高級中學模擬)工業(yè)上用CO2合成乙酸的反應路徑如圖所示:

(W,C(X)H

HI\H,

V4,'

LiOHRh*CHjCOOM

、IA3

下列說法錯誤的是

A.反應過程中碳元素的化合價始終不變

B.第4步反應的氧化劑是CH3coORh*l

C.HLLiOH、CH3I、CH3Rh*LCH3coORh*I為反應的中間產(chǎn)物

Lil、Rh*

D.催化循環(huán)的總反應為CH3OH+CO2+H2CH3coOH+EhO

【答案】A

【解析】A.碳元素在CH30H中顯-2價，在CH3coOH中顯0價，碳元素的化合價跟成鍵原子的非金屬性

有關，故A錯誤；B.第4步反應為CH3co0Rh*I+H2=CH3coOH+Rh*+HI,氧化劑是CH3coORh*L故B

正確；C.根據(jù)每一步的反應可知，中間產(chǎn)物有HI、LiOH,CH3I、CH3RMI、CH3coORh*I,都是先生成后

反應的物質(zhì)，故C正確；D.根據(jù)圖示，CH.QH、CO?和H2在Lil、Rh*催化作用下生產(chǎn)CH3coOH和H2O,

所以循環(huán)的總反應為CH3OH+CO2+H2」^^=CH3coOH+HzO,故D正確；答案選A。

10.(2023?浙江?模擬預測)常溫常壓下，甲醇在催化劑的作用下可以合成2-甲基丙酸甲酯，計算機模擬單

個甲醇分子在催化劑表面的反應過程和能量變化示意圖如圖，下列說法錯誤的是

3

CH2CHCH,(g)+CO(g)+CH,OH(1)=(CH,),CHCOOCH,(1)AH,=-1.98eV.mor'

B.第一步反應決定了總反應的化學反應速率

C.化合物8和化合物9互為同分異構(gòu)體

D.上述反應過程中HCo(CO)3未改變反應的A//,降低了反應的活化能

【答案】A

【解析】A.圖象給出的是單個分子參與反應時的能量變化，總反應的熱化學方程式為

1

CH2=CHCH,(g)+CO(g)+CH,OH(l)=(CH,)2CHCOOCH,(1)AH.-l.gSN^Vmol,故A錯誤:B.第1

步反應的能壘最高，所以第1步反應的化學反應速率最慢，故B正確；C.化合物8和化合物9的分子式相

同而結(jié)構(gòu)不同，故C正確；D.HCo(CO)3為反應的催化劑，故HCo(CO)3未改變反應的△〃，降低了反應

的活化能，故D正確；故選A。

11.(2023?湖南?校聯(lián)考模擬預測)CH,超干重整CO?的催化轉(zhuǎn)化如圖1所示，相關反應的能量變化如圖2

所示：

NiNi

CH4、C0CO、見、CO,FeQ?、CaO、7CO和情性氣體

2

―過程I

H,O(g)*、Fe、CaCO,'x惰性氣體

過程n

圖i

能量能量過渡態(tài)

過渡態(tài)

/\￡,=^3.9kJ-mofE,=78.9kJmol-

/CO(g)+3H2(g)I

CO2(g)+4H2(?)

E,=240.1kJ-mof&=243.9kJmor'

CH.(g)+HQ(g),CH,(g)+2H2O(g?

反應過程反應過程

圖2

下列說法不正確的是

A.過程I的熱化學方程式為：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)AH=+247.4kJ.mor'

B.過程H實現(xiàn)了含碳物質(zhì)與含氫物質(zhì)的分離

C.過程H中FeQ?CaO為催化劑，降低了反應的

D.€114超干重整CO?的總反應為：CH4+3CO2=4CO+2H,O

【答案】C

【解析】A.I、CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)AH=+206.2kJmor',H、

CH4(g)+2H2O(g)=CO,(g)+4H2(g)AH=+165kJ-mor',根據(jù)蓋斯定律，由Ix2-H得到

1

CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)AH=+247.4kJ-mor,選項A正確；B.過程H的反應第一步是

CO+CO2+H2+Fe3O4+CaO->H2O+Fe+CaCO3,第二步反應：Fe+CaCCh+稀有氣體—稀有氣體+Fe+CaCCh+CO,

兩步反應實現(xiàn)了含碳物質(zhì)與含氫物質(zhì)的分離，選項B正確；C.過程H中Fe3O4、CaO為催化劑，改變反應

速率不能改變反應的△〃，選項C不正確；D.根據(jù)流程中物質(zhì)的參與和生成情況，結(jié)合反應過程中有催化

劑和中間產(chǎn)物，總反應可表示為CH,+3co2=4CO+2H2。，選項D正確；答案選C。

12.(2023.廣東.統(tǒng)考二模)我國科學家合成了一種新型Au4Moe材料，實現(xiàn)了低溫催化水煤氣變換。反應

歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用“*”標注，TS指過渡態(tài)。下列有關說法不正確的是

1>0

-060

.rFsT

H/Xgl

>1.42

20-Cb.HVOHf

HOW

-50

反陽歷程

A.溫度一定時，加壓無法提高平衡轉(zhuǎn)化率

B.分子從催化劑表面脫附的過程都是吸熱的

C.反應歷程中活化能最大的一步為CO*+2H2。*一CO*+H2O*+OH*+H*

D.該過程有極性鍵的斷裂和生成

【答案】B

【解析】A.該反應為CO(g)+H2O(g)—催化劑-CO2(g)+H2(g),該反應為等體積反應，溫度一定時加壓化學

平衡不移動，平衡轉(zhuǎn)化率不變，A正確；

B.從圖中可知并不是所有分子從催化劑表面脫附的過程都是吸熱的，如CO2*+H?O*+2H*轉(zhuǎn)化為

CCh+H2O*+2H*的過程就是放熱的，B錯誤；

C.從圖中可知，過渡態(tài)TS1的相對能量最大，此時的活化能最大，因此反應歷程中活化能最大的一步為

CO*+2H2O*-CO*+H2O*+OH*+H*,C正確；

D.該過程中HzO中的0-H鍵斷裂，同時也有C02中C=0鍵的生成，D正確；

故答案選B。

13.(2023?河北?高三專題練習)二氧化碳選擇性加氫制甲醇是解決溫室效應、發(fā)展綠色能源和實現(xiàn)經(jīng)濟可

持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。常溫常壓下利用銅基催化劑實現(xiàn)二氧化碳選擇性加氫制甲醇的反應機理和能量

變化圖如下(其中吸附在催化劑表面上的粒子用*標注)，下列說法錯誤的是

.80

,40