2022高考化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)27化學(xué)反應(yīng)中的能量變化基本概念及圖像含解析

PAGE專練27化學(xué)反應(yīng)中的能量變化基本概念及圖像一、單項(xiàng)選擇題1．[2021·湖北部分重點(diǎn)中學(xué)考試]一種生產(chǎn)和利用氫能的途徑如圖所示。下列說法錯(cuò)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(fēng)能、氫能都屬于新能源2．中國學(xué)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(yīng)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(shí)現(xiàn)的。反應(yīng)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(jià)鍵的H2、CO2C．使用催化劑降低了水煤氣變換反應(yīng)的ΔHD．圖示過程中的H2O均參與了反應(yīng)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(yīng)分①、②兩步進(jìn)行，其能量曲線如圖所示，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．反應(yīng)①為放熱反應(yīng)B．反應(yīng)②是同種元素間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)C．反應(yīng)①比反應(yīng)②的速率慢，與相應(yīng)正反應(yīng)的活化能無關(guān)D．H2(g)＋2ICl(g)=I2(g)＋2HCl(g)ΔH＝－218kJ·mol－14．[2021·安徽合肥一檢]反應(yīng)X＋Y→Z(ΔH>0)分兩步進(jìn)行：①X＋Y→W(ΔH<0)，②W→Z(ΔH>0)。下列示意圖中，能正確表示總反應(yīng)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(jià)鍵所吸收的能量比形成1molSO2中的共價(jià)鍵所放出的能量少297.16kJC．②式表示一個(gè)正交硫和分子1個(gè)O2分子反應(yīng)生成一個(gè)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(xué)分認(rèn)定考試]2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反應(yīng)過程中能量變化如圖所示(圖中E表示正反應(yīng)的活化能，E2表示逆反應(yīng)的活化能。下列有關(guān)敘述正確的是()A．該反應(yīng)的逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度可提高活化分子的百分?jǐn)?shù)B．ΔH＝E1－E2，使用催化劑改變活化能，但不改變反應(yīng)熱C．該反應(yīng)中，反應(yīng)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(yīng)生成SO3(g)放熱akJ，其熱化學(xué)方程式為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－2akJ·mol－17．[2021·全國百強(qiáng)校寧夏育才中學(xué)月考]298K、101kPa時(shí)，N2與H2反應(yīng)過程中能量變化的曲線圖，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．加入催化劑，不能改變?cè)摶瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱B．b曲線是加入催化劑時(shí)的能量變化曲線C．該反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)后放出的熱量為92kJ8．[2021·長春實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三開學(xué)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(jī)理為：①H2O2＋I(xiàn)－=H2O＋I(xiàn)O－慢②H2O2＋I(xiàn)O－=H2O＋O2＋I(xiàn)－快下列說法不正確的是()A．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)B．反應(yīng)的速率與I－濃度有關(guān)C．I－是該反應(yīng)的催化劑D．反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的活化能9．[2021·河北卷]室溫下，某溶液初始時(shí)僅溶有M和N且濃度相等，同時(shí)發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：①M(fèi)＋N=X＋Y；②M＋N=X＋Z。反應(yīng)①的速率可表示為v1＝k1c2(M)，反應(yīng)②的速率可表示為v2＝k2c2(M)(k1、k2為速率常數(shù))。反應(yīng)體系中組分M、Z的濃度隨時(shí)間變化情況如圖。下列說法錯(cuò)誤的是()A．0～30min時(shí)間段內(nèi)，Y的平均反應(yīng)速率為6.67×10－3mol·L－1·min－1B．反應(yīng)開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變C．如果反應(yīng)能進(jìn)行到底，反應(yīng)結(jié)束時(shí)62.5%的M轉(zhuǎn)化為ZD．反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大10．研究表明N2O與CO在Fe＋作用下發(fā)生反應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()A．反應(yīng)總過程ΔH<0B．Fe＋使反應(yīng)的活化能減小C．FeO＋也是該反應(yīng)的催化劑D．Fe＋＋N2O→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO→Fe＋＋CO2兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)二、不定項(xiàng)選擇題11．[2021·長春實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三開學(xué)考試]H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)：H2(g)＋I(xiàn)2(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(xué)鍵都是共價(jià)鍵B．?dāng)嚅_2molHI分子中的化學(xué)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(yīng)后放出的熱量為2akJ12．[2021·遼寧六校協(xié)作體上學(xué)期聯(lián)考]下圖是金屬鎂和鹵素單質(zhì)(X2)反應(yīng)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(yīng)的熱化學(xué)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M(fèi)g，該過程需吸收熱量D．金屬鎂和鹵素單質(zhì)(X2)的反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行是因?yàn)棣均小于零13．[2021·浙江嘉興高三月考]幾種物質(zhì)的能量關(guān)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(shí)的反應(yīng)熱稱為該化合物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓，由圖可知，CH4(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為＋74.8kJ·mol－114．[2021·全國百強(qiáng)校寧夏育才中學(xué)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＝－241.8kJ·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(xué)方程式為2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.6kJ·mol－1D．H2O(g)生成H2O(l)時(shí)，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(yīng)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(shè)題創(chuàng)新](1)甲醇與O2的反應(yīng)體系中存在以下反應(yīng)：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(yīng)進(jìn)行的方向。如圖所示為一定條件下1molCH3OH與O2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，分別生成CO、CO2或HCHO的能量變化圖[反應(yīng)物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。①在催化劑作用下，反應(yīng)初始階段CH3OH與O2反應(yīng)主要生成________(填“CO”“CO2”或“HCHO”)。②2HCHO(g)＋O2(g)=2CO(g)＋2H2O(g)ΔH＝________。(2)查閱文獻(xiàn)，化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：化學(xué)鍵H—HN—HN≡N鍵能/(kJ·mol－1)436391946已知氨分解反應(yīng)NH3(g)eq\f(3,2)H2(g)＋eq\f(1,2)N2(g)的活化能Eal＝300kJ·mol－1，則反應(yīng)3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)的活化能Ea2＝________。專練27化學(xué)反應(yīng)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(xiàng)正確；圖中能量轉(zhuǎn)化方式有太陽能轉(zhuǎn)化為電能、風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為光能等，B項(xiàng)正確；太陽能電池是用半導(dǎo)體將光能轉(zhuǎn)化為電能，燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，二者供電原理不同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；太陽能、風(fēng)能、氫能都是人類開發(fā)利用的新型能源，D項(xiàng)正確。2．D根據(jù)反應(yīng)過程示意圖，過程Ⅰ是水分子中化學(xué)鍵的斷裂過程，為吸熱過程，A錯(cuò)誤；H2中的化學(xué)鍵是非極性鍵，B錯(cuò)誤；催化劑不能改變反應(yīng)的ΔH，C錯(cuò)誤；根據(jù)反應(yīng)過程示意圖，過程Ⅰ中水分子中的化學(xué)鍵斷裂，過程Ⅱ也是水分子中的化學(xué)鍵斷裂過程，過程Ⅲ中形成了水分子，所以H2O均參與了反應(yīng)過程，D正確。3．C根據(jù)圖像可知，反應(yīng)①中反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，則反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，故A正確；反應(yīng)②中HI中的碘元素化合價(jià)升高，氯化碘中的碘元素化合價(jià)降低，故B正確；由題圖知，反應(yīng)①的正反應(yīng)活化能大于反應(yīng)②的，故反應(yīng)①比反應(yīng)②的速率慢，C錯(cuò)誤；由題圖知，D正確。4．A總反應(yīng)的ΔH>0，則生成物Z的總能量比反應(yīng)物X、Y的總能量高，排除C項(xiàng)和D項(xiàng)；反應(yīng)①的ΔH<0，則W的總能量比反應(yīng)物X、Y的總能量低，反應(yīng)②的ΔH>0，則生成物Z的總能量比反應(yīng)物W的總能量高，A項(xiàng)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(yīng)，ΔH＝－0.33kJ·mol－1，A正確；①式反應(yīng)斷裂1mol單斜硫(s)中的共價(jià)鍵和1molO2(g)中的共價(jià)鍵吸收的能量比形成1molSO2(g)中的共價(jià)鍵所放出的能量少297.16kJ，B錯(cuò)誤；熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)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(cuò)誤；S(s，單斜)=S(s，正交)為放熱反應(yīng)，正交硫能量更低更穩(wěn)定，D錯(cuò)誤。6．B根據(jù)圖中信息可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；該反應(yīng)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(yīng)熱，B正確；該反應(yīng)中，反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能，C錯(cuò)誤；反應(yīng)是可逆反應(yīng)，將1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)，生成的SO3(g)小于1mol，放熱akJ，則2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<－2akJ·mol－1，D錯(cuò)誤。7．D催化劑能改變反應(yīng)的路徑，降低反應(yīng)的活化能，但不能改變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，A項(xiàng)正確；加入催化劑，降低反應(yīng)的活化能，但不改變?chǔ)，反應(yīng)速率加快，b曲線符合要求，B項(xiàng)正確；根據(jù)圖像可知，1molN2和3molH2完全反應(yīng)生成2molNH3時(shí)放出的熱量為92kJ，C項(xiàng)正確；因?yàn)樵摲磻?yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)不能進(jìn)行到底，所以通入1molN2和3molH2，反應(yīng)后放出的熱量小于92kJ，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．A由于水是純液體，不能用來表示反應(yīng)速率，且根據(jù)總反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系，c(H2O2)＝2v(O2)，A錯(cuò)誤；I－是反應(yīng)的催化劑，但I(xiàn)－參與的第一步反應(yīng)是慢反應(yīng)，因此第一步為控速步驟，反應(yīng)物I－的濃度影響反應(yīng)速率，B正確；I－是反應(yīng)的催化劑，C正確；反應(yīng)①速率慢，反應(yīng)②速率快，所以反應(yīng)①活化能大于反應(yīng)②的活化能，D正確。9．A0～30min時(shí)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(yīng)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)＝eq\f(ΔcY,t)＝eq\f(0.075mol·L－1,30min)＝2.5×10－3mol·L－1·min－1，A說法錯(cuò)誤；反應(yīng)①、②速率之比為eq\f(v1,v2)＝eq\f(k1c2M,k2c2M)＝eq\f(k1,k2)，為定值，則Y、Z的濃度變化量之比也為定值，故反應(yīng)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，eq\f(v1,v2)＝eq\f(k1,k2)＝eq\f(0.075mol·L－1,0.125mol·L－1)＝eq\f(3,5)，如果反應(yīng)能進(jìn)行到底，反應(yīng)結(jié)束時(shí)①、②的轉(zhuǎn)化率之比為3:5，因此有eq\f(5,8)(即62.5%)的M轉(zhuǎn)化為Z，C說法正確；結(jié)合C選項(xiàng)，反應(yīng)①的速率小于反應(yīng)②的速率，所以反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大，D說法正確。10．C總反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2O＋CO=N2＋CO2，根據(jù)圖示可知，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，ΔH<0，A項(xiàng)正確；根據(jù)反應(yīng)歷程，F(xiàn)e＋為催化劑，能夠降低反應(yīng)的活化能，B項(xiàng)正確；FeO＋為中間產(chǎn)物，而不是催化劑，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖示，F(xiàn)e＋＋N2O→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO→Fe＋＋CO2，兩反應(yīng)中反應(yīng)物總能量均高于生成物總能量，均為放熱反應(yīng)，D項(xiàng)正確。11．ABH2、I2分子中的化學(xué)鍵都是非極性共價(jià)鍵，HI中存在H－I極性鍵，A正確；ΔH＝反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵需要的能量－生成物形成化學(xué)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(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)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(cuò)誤；反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進(jìn)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(yīng)后放出的熱量小于2akJ，D錯(cuò)誤。12．D依據(jù)圖像可知①M(fèi)g(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(cuò)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(cuò)誤；工業(yè)上冶煉金屬M(fèi)g是電解熔融MgCl2，C錯(cuò)誤；金屬鎂和鹵素單質(zhì)(X2)的反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行是因?yàn)棣均小于零，D正確。13．BC根據(jù)能量關(guān)系，無法計(jì)算出C和O2生成CO2的焓變，故A錯(cuò)誤；根據(jù)能量關(guān)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(yīng)為化合反應(yīng)，屬于放熱反應(yīng)，即CH4(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為(890.3－965.1)kJ·mol－1＝－74.8kJ·mol－1，故D錯(cuò)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(cuò)誤；2molH2(g)與1molO2(g)反應(yīng)生成2molH2O(g)，放出熱量4