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專題06 化學反應中的能量變化和反應機理
考點1 焓變與反應熱
1．（2024·廣東·高考真題）對反應(I為中間產物)，相同條件下：①加入催化劑，反應達到平衡所需時間大幅縮短；②提高反應溫度，增大，減小。基于以上事實，可能的反應歷程示意圖(——為無催化劑，------為有催化劑)為
A． B．C． D．
【答案】A
【詳解】提高反應溫度，增大，說明反應的平衡逆向移動，即該反應為放熱反應，減小，說明S生成中間產物I的反應平衡正向移動，屬于吸熱反應，由此可排除C、D選項，加入催化劑，反應達到平衡所需時間大幅縮短，即反應的決速步驟的活化能下降，使得反應速率大幅加快，活化能大的步驟為決速步驟，符合條件的反應歷程示意圖為A，故A正確，故選A。
2．（2023·廣東·高考真題）催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應。反應歷程(下圖)中，M為中間產物。其它條件相同時，下列說法不正確的是

A．使用Ⅰ和Ⅱ，反應歷程都分4步進行
B．反應達平衡時，升高溫度，R的濃度增大
C．使用Ⅱ時，反應體系更快達到平衡
D．使用Ⅰ時，反應過程中M所能達到的最高濃度更大
【答案】C
【詳解】A．由圖可知兩種催化劑均出現四個波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反應歷程都分4步進行，A正確；
B．由圖可知該反應是放熱反應，所以達平衡時，升高溫度平衡向左移動，R的濃度增大，B正確；
C．由圖可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ時反應速率更快，反應體系更快達到平衡，C錯誤；
D．由圖可知在前兩個歷程中使用Ⅰ活化能較低反應速率較快，后兩個歷程中使用Ⅰ活化能較高反應速率較慢，所以使用Ⅰ時，反應過程中M所能達到的最高濃度更大，D正確；
故選C。
3．（2025·重慶·高考真題）是一種常見燃料，可以用于火箭助推器。已知：
①
②
③
則 為
A． B． C． D．
【答案】B
【詳解】根據目標方程式與原方程式的特點可知，將原方程式進行（①-3×②+③）變換，可得目標方程式，所以ΔH應為，故選B。
4．（2025·北京·高考真題）為理解離子化合物溶解過程的能量變化，可設想固體溶于水的過程分兩步實現，示意圖如下。
下列說法不正確的是
A．固體溶解是吸熱過程
B．根據蓋斯定律可知：
C．根據各微粒的狀態，可判斷，
D．溶解過程的能量變化，與固體和溶液中微粒間作用力的強弱有關
【答案】C
【分析】由圖可知，固體溶于水的過程分兩步實現，第一步為NaCl固體變為Na+和Cl-，此過程離子鍵發生斷裂，為吸熱過程；第二步為Na+和Cl-與水結合形成水合鈉離子和水合氯離子的過程，此過程為成鍵過程，為放熱過程。
【詳解】A．由圖可知，固體溶解過程的焓變為，為吸熱過程，A正確；
B．由圖可知，固體溶于水的過程分兩步實現，由蓋斯定律可知，即，B正確；
C．由分析可知，第一步為NaCl固體變為Na+和Cl-，此過程離子鍵發生斷裂，為吸熱過程，a＞0；第二步為Na+和Cl-與水結合形成水合鈉離子和水合氯離子的過程，此過程為成鍵過程，為放熱過程，b＜0，C錯誤；
D．由分析可知，溶解過程的能量變化，卻決于固體斷鍵吸收的熱量及Na+和Cl-水合過程放出的熱量有關，即與固體和溶液中微粒間作用力的強弱有關，D正確；
故選C。
5．（2024·重慶·高考真題）二氧化碳甲烷重整是資源化利用的重要研究方向，涉及的主要熱化學方程式有：
①
②
③
已知鍵能為，鍵能為，鍵能為，則中的碳氧鍵鍵能(單位：)為
A． B． C． D．
【答案】B
【詳解】根據蓋斯定律反應①+②-③可得反應：，該反應，根據反應物鍵能和-生成物鍵能和可得：4c+2b-3a-中的碳氧鍵鍵能=，中的碳氧鍵鍵能=()，故B正確。
6.(1) （2025·廣東·高考真題）鈦單質及其化合物在航空、航天、催化等領域應用廣泛。以為原料可制備。將與10.0molTi放入容積為的恒容密閉容器中，反應體系存在下列過程。
編號 過程
(a)
(b)
(c)
(d)
① kJ/mol。
（2）（2025·湖北·高考真題）粉末可在較低溫度下還原。回答下列問題：
已知一定溫度下：
則的 (用m和n表示)。
（3）（2024·廣西·高考真題）二氯亞砜()是重要的液態化工原料。回答下列問題：
合成前先制備。有關轉化關系為：
則的 。
（4）（2025·山東·高考真題）利用循環再生可將燃煤尾氣中的轉化生產單質硫，涉及的主要反應如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
反應的焓變 (用含的代數式表示)。
【答案】（1）（2）（3）-50（4）ΔH1+ΔH2
【詳解】（1）將反應c-2×反應b可得，則；
（2）①
②
③
×①+×②得到反應③，根據蓋斯定律可知=×+×=；
（3）由蓋斯定律可知，的焓變為，則的；
（4）依據蓋斯定律Ⅰ+Ⅱ即得到反應的焓變為ΔH1+ΔH2。
考點二 反應機理
1．（2025·湖南·高考真題）環氧化合物是重要的有機合成中間體。以鈦摻雜沸石為催化劑，由丙烯()為原料生產環氧丙烷()的反應機理如圖所示。下列說法正確的是
A．過程中Ⅱ是催化劑
B．過程中有極性鍵和非極性鍵的斷裂和形成
C．過程中元素的化合價發生了變化
D．丙烯與雙氧水反應生成環氧丙烷的原子利用率為100%
B【詳解】A．根據反應原理，Ⅰ先消耗再生成，是整個歷程的催化劑，Ⅱ先生成，再消耗，是中間產物，A錯誤；
B．過程中存在中O-O非極性鍵的斷裂，以及中非極性鍵的形成；還存在極性鍵的斷裂，以及極性鍵的形成，B正確；
C．過程中Ti的化學鍵()始終是4個，配位鍵不會改變Ti的化合價，故元素的化合價不變，C錯誤；
D．反應生成了，且存在的分解反應，原子利用率小于100%，D錯誤；
故選B。
2．（2025·河北·高考真題）氮化鎵(GaN)是一種重要的半導體材料，廣泛應用于光電信息材料等領域，可利用反應制備。反應歷程(TS代表過渡態)如下：
下列說法錯誤的是
A．反應ⅰ是吸熱過程
B．反應ⅱ中脫去步驟的活化能為2.69eV
C．反應ⅲ包含2個基元反應
D．總反應的速控步包含在反應ⅱ中
D【詳解】A．觀察歷程圖可知，反應ⅰ中的相對能量為0，經TS1、TS2、TS3完成反應，生成和，此時的相對能量為0.05eV，因此體系能量在反應中增加，則該反應為吸熱過程，A正確；
B．反應ⅱ中因脫去步驟需要經過TS5，則活化能為0.70eV與TS5的相對能量差，即3.39eV-0.70eV=2.69eV，B正確；
C．反應ⅲ從生成經歷過渡態TS6、TS7，說明該反應分兩步進行，包含2個基元反應，C正確；
D．整反應歷程中，活化能最高的步驟是反應ⅲ中的TS7對應得反應步驟(活化能為3.07eV)，所以總反應的速控步包含在反應ⅲ中，D錯誤；
故選D。
3．（2025·黑吉遼蒙卷·高考真題）一定條件下，“”4種原料按固定流速不斷注入連續流動反應器中，體系pH-t振蕩圖像及涉及反應如下。其中AB段發生反應①~④，①②為快速反應。下列說法錯誤的是
①
②
③
④
⑤
A．原料中不影響振幅和周期
B．反應④：
C．反應①~④中，對的氧化起催化作用
D．利用pH響應變色材料，可將pH振蕩可視化
A【詳解】A．根據圖像可知氫離子濃度影響振幅大小，A錯誤；
B．反應④中亞硫酸被氧化，反應的離子方程式為，B正確；
C．由于①②為快速反應，而溴酸根離子直接氧化的是亞硫酸，所以反應①~④中，對的氧化起催化作用，C正確；
D．根據題干信息和圖像可知利用pH響應變色材料，可將pH振蕩可視化，D正確；
答案選A。
4．（2025·河南·高考真題）在負載的催化劑作用下，可在室溫下高效轉化為，其可能的反應機理如圖所示。
下列說法錯誤的是
A．該反應的原子利用率為
B．每消耗可生成
C．反應過程中，和的化合價均發生變化
D．若以為原料，用吸收產物可得到
B【分析】由反應歷程可知，總反應為，據此解答。
【詳解】A．該反應為化合反應，原子利用率為100%，A正確；
B．由分析可知，每消耗可生成，B錯誤；
C．由反應歷程可知，催化劑有連接4個S原子和2個S原子的，這兩種類型的原子成鍵數目均會發生改變，所以和的化合價均發生變化，C正確；
D．若以為原料，有反應歷程可知，會生成，用吸收產物時，其存在電離平衡：，結合水電離出的可得到，D正確；
故選B。
5．（2025·河南·高考真題）在催化劑a或催化劑b作用下，丙烷發生脫氫反應制備丙烯，總反應的化學方程式為，反應進程中的相對能量變化如圖所示(*表示吸附態，中部分進程已省略)。
下列說法正確的是
A．總反應是放熱反應
B．兩種不同催化劑作用下總反應的化學平衡常數不同
C．和催化劑b相比，丙烷被催化劑a吸附得到的吸附態更穩定
D．①轉化為②的進程中，決速步驟為
C【詳解】A．由圖可知，生成物能量高，總反應為吸熱反應，A錯誤；
B．平衡常數只和溫度有關，與催化劑無關，B錯誤；
C．由圖可知，丙烷被催化劑a吸附后能量更低，則被催化劑a吸附后得到的吸附態更穩定， C正確；
D．活化能高的反應速率慢，是反應的決速步驟，故決速步驟為*CH3CHCH3→*CH3CHCH2+*H或*CH3CHCH3+*H→*CH3CHCH2+2*H，D錯誤；
故選C。
6．（2025·廣東·高考真題）某理論研究認為：燃料電池(圖b)的電極Ⅰ和Ⅱ上所發生反應的催化機理示意圖分別如圖a和圖c，其中獲得第一個電子的過程最慢。由此可知，理論上
A．負極反應的催化劑是ⅰ
B．圖a中，ⅰ到ⅱ過程的活化能一定最低
C．電池工作過程中，負極室的溶液質量保持不變
D．相同時間內，電極Ⅰ和電極Ⅱ上的催化循環完成次數相同
C【分析】該燃料電池為氫氧燃料電池，由圖可知該原電池的電解質溶液為酸性，氫氣發生氧化反應，做負極，電極方程式為：；氧氣發生還原反應，做正極，電極方程式為：。
【詳解】A．由分析可知，氧氣發生還原反應，做正極，正極反應的催化劑是ⅰ，A錯誤；
B．圖a中，ⅰ到ⅱ過程為獲得第一個電子的過程，根據題中信息，獲得第一個電子的過程最慢，則ⅰ到ⅱ過程的活化能一定最高，B錯誤；
C．氫氣發生氧化反應，做負極，電極方程式為：，同時，反應負極每失去1個電子，就會有一個H+通過質子交換膜進入正極室，故電池工作過程中，負極室的溶液質量保持不變，C正確；
D．由圖a、c可知，氧氣催化循環一次需要轉移4個電子，氫氣催化循環一次需要轉移2個電子，相同時間內，電極Ⅰ和電極Ⅱ上的催化循環完成次數不相同，D錯誤；
故選C。
7．（2025·浙江·高考真題）化合物A在一定條件下可轉變為酚E及少量副產物，該反應的主要途徑如下：
下列說法不正確的是
A．為該反應的催化劑 B．化合物A的一溴代物有7種
C．步驟Ⅲ，苯基遷移能力強于甲基 D．化合物E可發生氧化、加成和取代反應
B【詳解】A．由圖可知H+參與了反應，反應前后不變，因此H+是反應的催化劑，A正確；
B．化合物A的一溴代物有6種，分別是：、、、、、，B錯誤；
C．步驟III可知C轉化到D，苯基發生了遷移，甲基沒有遷移，說明苯基的遷移能力強于甲基，C正確；
D．化合物E中有酚羥基可以發生氧化反應，苯環可以發生加成反應和取代反應，D正確；
答案選B。
8．（2024·貴州·高考真題）AgCN與可發生取代反應，反應過程中的C原子和N原子均可進攻，分別生成腈和異腈兩種產物。通過量子化學計算得到的反應歷程及能量變化如圖(TS為過渡態，Ⅰ、Ⅱ為后續物)。
由圖示信息，下列說法錯誤的是
A．從生成和的反應都是放熱反應
B．過渡態TS1是由的C原子進攻的而形成的
C．Ⅰ中“”之間的作用力比Ⅱ中“”之間的作用力弱
D．生成放熱更多，低溫時是主要產物
D【詳解】A．由反應歷程及能量變化圖可知，兩種路徑生成的產物的總能量均低于反應物，故從生成和的反應都是放熱反應，A項正確；
B．與Br原子相連的C原子為，由反應歷程及能量變化圖可知，過渡態TS1是由CN-的C原子進攻的，形成碳碳鍵，B項正確；
C．由反應歷程及能量變化圖可知，后續物Ⅰ、Ⅱ轉化為產物，分別斷開的是和，且后者吸收更多的能量，故Ⅰ中“”之間的作用力比Ⅱ中“”之間的作用力弱，C項正確；
D．由于生成所需要的活化能高，反應速率慢，故低溫時更容易生成，為主要產物，D項錯誤；
故選D。
考點一 焓變與反應熱
1．（2025·甘肅金昌·三模）乙酸制氫過程發生的反應為Ⅰ．CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)；Ⅱ．CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)，能量變化如圖所示。某溫度下，在管式反應器中發生上述反應，物料在一端連續加入，在管中反應后從另一端流出，下列相關說法錯誤的是
A．反應Ⅰ是吸熱反應，反應Ⅱ是放熱反應
B．反應Ⅱ的活化能小，反應速率大
C．使用催化劑不能提高H2的產率
D．適當升高溫度可提高H2的產率
C【詳解】A．由圖可知，反應Ⅰ是吸熱反應，反應Ⅱ是放熱反應，A項正確；
B．反應Ⅱ的活化能小，因此其反應速率大，B項正確；
C．由題意可知，物質是在反應器中流動的，因此在所給條件下不一定能達到平衡，如果未達到平衡，則選擇有利于反應Ⅰ的催化劑可增大反應Ⅰ的速率，提高H2的產率，C項錯誤；
D．反應Ⅰ的活化能大，反應速率受溫度的影響更大，溫度升高，反應Ⅰ的速率增大得更快，H2的產率越高，D項正確。
故選C。
2．（2025·海南省直轄縣級單位·二模）氰酸()與異氰酸()互為同分異構體，可發生異構化反應，反應過程的能量變化如圖所示。下列說法正確的是
A．異氰酸的穩定性弱于氰酸B．異構化過程中碳氮之間的化學鍵發生了變化
C．氰酸的總鍵能大于異氰酸的總鍵能 D．升高溫度，有利于異構化反應的正向進行
B【分析】圖像縱坐標是能量，物質能量越高，穩定性越差。橫坐標是反應進程。由圖可知反應物能量高于生成物，說明反應放熱（）。反應經過中間體M1→過渡態Ts→中間體M2，體現“分步反應”的能量變化。
【詳解】A．能量越低越穩定。異氰酸能量更低更穩定，故A錯；
B．結構：（碳氮為三鍵 ），結構：（碳氮為雙鍵）；異構化時碳氮之間的化學鍵由三鍵變為了雙鍵，故B正確；
C．氰酸(HOCN)轉化為異氰酸(HNCO)時，反應放熱，所以氰酸的總鍵能小于異氰酸的總鍵能，故C錯誤；
D．正反應放熱，根據勒夏特列原理，升溫使平衡逆向移動，不利于正向進行，故D錯誤；
故選B。
3．（2025·浙江·三模）下列反應的的是
A．鐵粉與硫粉反應 B．氯化銨的水解反應
C．軟脂酸在人體內的反應 D．雙氧水在二氧化錳催化下分解
B【詳解】A．鐵粉與硫粉反應為放熱反應，A錯誤；
B．氯化銨的水解反應為吸熱反應，B正確；
C．軟脂酸在人體內的反應為放熱反應，C錯誤；
D．雙氧水在二氧化錳催化下分解為放熱反應，D錯誤；
故選B。
4．（2025·安徽·三模）固體放入真空恒容密閉容器中，加熱至一定溫度后恒溫，發生下列反應
反應①：
反應②：
已知：鍵和鍵的鍵能分別為、(a、b、c均大于零)。平衡時，測得總壓為5.0kPa，其中的分壓為0.5kPa．則下列說法不正確的是
A．反應②，反應物的總能量低于生成物的總能量
B．平衡時HI的分解率為
C．斷開鍵所需能量約為
D．若開始放入固體的量增大一倍，達到新平衡時總壓增大一倍
D【詳解】A．反應②，為吸熱反應，則反應物的總能量低于生成物的總能量，故A正確。
B．已知“平衡時，的分壓為0.5kPa”，則I2的分壓為0.5kPa，反應②分解的HI分壓為1kPa．因此，設分解得到的分壓為，則平衡時HI的分壓為。則可得：平衡時總壓，解得。所以，平衡時HI得分分解率為，故B正確；
C．反應②，則斷開鍵所需能量約為，故C正確。
D．體系恒溫，反應①的平衡常數不變，所以總壓保持恒定，故D錯誤；
故選D。
5．（2025·福建莆田·二模）以丙烷與氯氣在光照下的一氯取代反應探究自由基的穩定性，決速步的能量變化如下圖所示：
根據丙烷中氫原子的兩種化學環境，預測并實驗得到的數據如下表所示：
1-氯丙烷 2-氯丙烷
預期產物比例 75% 25%
實驗產物比例 43% 57%
下列有關說法正確的是
A．
B．CH3CH2CH3中-CH3的碳氫鍵比-CH2-的碳氫鍵更容易斷裂
C．從實驗數據證明，丙基自由基更穩定的是
D．可能產生的副產物有
D【詳解】A．由圖可知，轉化為的反應是放熱反應，反應△H=(-19kJ/mol)-(-8kJ/mol)=-11 kJ/mol，故A錯誤；
B．由2-氯丙烷的實驗產物比例大于1-氯丙烷可知，丙烷中-CH3的碳氫鍵比-CH2-的碳氫鍵更難斷裂，故B錯誤；
C．由圖可知，的能量高于，能量越高越不穩定，則丙基自由基更穩定的是，故C錯誤；
D．由圖可知，丙烷能轉化為，相互結合生成，所以反應中產生的副產物有，故D正確；
故選D。
6.（1）（2025·廣東深圳·一模）Ag+、Cu2+可形成配離子[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+，在化學分析、分離提純、冶金、電鍍等領域有重要應用。配制銀氨溶液的總反應為Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)△H。25℃時，向10mL0.1mol/LAgNO3溶液逐滴加入稀氨水，產生少量白色沉淀，繼續滴加稀氨水至沉淀恰好完全溶解為止，制得銀氨溶液。測得溶液中Ag+、Ag(NH3)+、[Ag(NH3)2]+的分布分數δ(δ(Ag)=)與lgc(NH3)關系如圖所示，其中點P(-3.6，0.40)是曲線a與b的交點。
①已知：Ag+(aq)+NH3·H2O (aq)AgOH(s)+(aq) △H1
AgOH(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+OH-(aq)+2H2O(l)△H2
總反應的△H= (寫出一個代數式即可)。
（2）（2025·廣東廣州·二模）水煤氣變換是重要的化工過程，鐵的氧化物可作為該反應的催化劑。
水煤氣變換反應：
使用作為反應催化劑，該反應分兩步完成：
則 (用和表示)。
（3）（2025·廣東·二模）利用液—液萃取法從鹽湖鹵水(含高濃度Mg2+)中提取Li+引發關注熱潮，其中使用最廣泛的萃取劑是磷酸三丁酯(以L表示)。
②Fe3+溶于鹵水后可發生反應a：Fe3+(aq)+4Cl (aq) (aq) ΔH
已知：
則反應a的ΔH= 。
（4）（2025·廣東清遠·二模）氮元素是重要的非金屬元素，在工農業生產和生命活動中起著重要的作用。標準摩爾生成焓是指在25℃和101kPa時，由元素最穩定的單質生成1mol純化合物時的焓變，符號為。已知在25℃和101kPa時，以下物質的標準摩爾生成焓如下表所示。
物質
a
由 ，則 。
【答案】（1）△H2-△H3（2）（3）（4）
【詳解】（1）Ⅰ .AgOH(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+OH-(aq)+2H2O(l)△H2
Ⅱ. AgOH(s)=Ag+(aq)+OH-(aq) △H3；
據蓋斯定律Ⅰ-Ⅱ得Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)△H=△H2-△H3。
（2）使用作為反應催化劑，該反應分兩步完成：①②，根據蓋斯定律，①+②得：=；故答案為：。
（3）根據圖示可以得出：I、FeCl3(s)+HCl(g)=HFeCl4(s) ΔH1；II、FeCl3(s)=Fe3+(aq)+3Cl-(aq) ΔH2；III、HCl(g)=H+(aq)+Cl-(aq) ΔH3；IV、HFeCl4(s)= H+(aq)+ (aq) ΔH4；根據蓋斯定律：I+IV-II-III得到反應Fe3+(aq)+4Cl (aq) (aq) 則ΔH=。
（4）根據標準摩爾生成焓的定義，反應熱的計算公式為：。對于反應，(g)和(g)是最穩定單質，其標準摩爾生成焓為0。則，已知。代入可得：，解得 。
考點二 反應機理
1．（2025·北京海淀·三模）苯與液溴反應生成溴苯，反應過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是
A．可作該反應的催化劑
B．總反應的
C．過程②的活化能最大，決定總反應速率的大小
D．為證明該反應為取代反應，可將反應后的氣體直接通入溶液
D【詳解】A．苯與液溴反應時，能降低反應的活化能，加快反應速率，可作該反應的催化劑，A正確；
B．由能量變化示意圖可知，反應物總能量高于生成物總能量，反應為放熱反應，總反應的，B正確；
C．在多步反應中，活化能最大的步驟決定總反應速率，過程②的活化能最大，所以決定總反應速率的大小，C正確；
D．液溴具有揮發性，反應后的氣體中含有，也能與溶液反應生成淺黃色沉淀，干擾的檢驗，不能將反應后的氣體直接通入溶液證明該反應為取代反應，D錯誤；
故答案選D。
2．（2025·天津河西·三模）為早日實現“碳中和”、“碳達峰”目標，科學家提出用釕(Ru)基催化劑催化CO2(g)和H2(g)反應生成HCOOH，反應機理如圖所示，已知當生成46g液態HCOOH時放出31.2kJ的熱量。下列說法正確的是
A．物質Ⅰ為該反應的催化劑，物質Ⅱ、Ⅲ為中間產物
B．反應歷程中存在極性鍵、非極性鍵的斷裂與形成
C．通過CO2(g)和H2(g)反應制備液態HCOOH，每轉移1mole-，放出31.2kJ的熱量
D．催化劑能降低活化能，加快反應速率，改變反應熱，從而提高轉化率
A【詳解】A．催化劑是參與反應，改變反應歷程，反應前后質量和化學性質不變的物質；中間產物是反應過程中生成又消耗的物質，物質I參與反應，最后又生成，是催化劑；物質Ⅱ、Ⅲ是反應過程中生成又消耗的，為中間產物，A正確；
B．反應歷程中H2、CO2、H2O參與反應，其中H2中存在非極性鍵的斷裂；生成HCOOH、H2O等含有極性鍵，存在極性鍵的形成，但不存在非極性鍵的形成，B錯誤；
C．根據總反應H2+CO2=HCOOH可知，每生成1molHCOOH轉移2mole-，故46g液態HCOOH的物質的量為=1mol，則生成1mol液態HCOOH時放出熱量31.2kJ，故每轉移1mol e-放出15.6kJ熱量，C錯誤；
D．催化劑能降低活化能，加快反應速率，但不能改變反應熱，平衡轉化率與反應熱、外界條件(溫度、壓強、濃度等 )有關，催化劑不能改變平衡轉化率，D錯誤；
故答案為：A。
3．（2025·北京西城·一模）一定溫度下，()在存在下與等物質的量的反應，主要產物為和。、和的物質的量分數隨時間的變化如圖1所示，反應過程中能量變化示意圖如圖2所示。
下列說法不正確的是
A．由圖1可知，的活化能大于的活化能
B．的過程中，存在鍵的斷裂與形成、鍵的旋轉
C．此溫度下，X生成Y的平衡常數小于X生成Z的平衡常數
D．時，各物質的物質的量分數變化可以用來解釋
D【詳解】A．開始反應時，Y的含量迅速上升，說明生成Y的速率快，活化能越低，反應速率越快，則的活化能大于的活化能，A正確；
B．σ鍵的鍵能大于π鍵，的過程中，先通過π鍵的斷裂，而σ鍵保持穩定，再通過單鍵旋轉調整取代基排列，最后重新形成π鍵，B正確；
C．達到平衡時，Z的濃度大于Y，則X生成Y的平衡常數小于X生成Z的平衡常數，C正確；
D．時，Z的濃度很低，說明主要發生反應，而的速率很慢，即的活化能大，則可以用來解釋，D錯誤；
故選D。
4．（2025·云南大理·二模）Ni可活化C2H6放出CH4，其反應歷程如下圖所示：
下列關于該活化歷程的說法正確的是
A．該反應的決速步是：中間體2→中間體3
B．只涉及極性鍵的斷裂和生成
C．Ni是該反應的催化劑
D．該反應的熱化學方程式為：
A【詳解】A．由反應歷程圖可知，中間體 2→中間體 3 的活化能最大，速率最慢，所以該反應的決速步是中間體 2→中間體 3，A 正確；
B．反應中涉及C - C非極性鍵的斷裂，并非只涉及極性鍵的斷裂和生成，B錯誤；
C．由圖可知，反應方程式為：Ni+C2H6=NiCH2+CH4，即Ni是反應物，而不是該反應的催化劑，C錯誤；
D．熱化學方程式中應標注物質的狀態，正確的熱化學方程式為Ni(s) + C2H6(g)=NiCH2(s) + CH4(g) H = - 6.57kJ/mol，原選項未標注物質狀態，D錯誤；
故答案為：A。
5．（2025·山東淄博·三模）已知C2H5Br在NaOH醇溶液中發生的取代反應和消去反應互為競爭，二者反應歷程中的相對能量變化如下圖所示。下列說法錯誤的是
A．升高溫度對反應歷程1更有利
B．NaOH醇溶液中OH-與乙醇分子間形成了氫鍵
C．C2H5Br發生取代反應或消去反應時，OH-進攻的原子不同
D．NaOH醇溶液中C2H5Br發生消去反應在熱力學上更有利
D【詳解】A．由圖可知，反應歷程1的活化能（88.7 kJ/mol）低于反應歷程2的活化能（79.9 kJ/mol），根據化學反應速率理論，活化能越低，反應越容易進行，升高溫度會使更多的反應物分子具有足夠的能量來克服活化能壘，從而加快反應速率，所以升高溫度對反應歷程1更有利，A正確；
B．從反應歷程圖能看到，中的氧與乙醇分子中的氫存在相互作用，符合氫鍵形成特征，所以NaOH醇溶液中與乙醇分子間形成了氫鍵，B正確；
C．取代反應里，進攻與Br原子相連的碳原子；消去反應時，進攻與Br原子相連碳原子的鄰位碳原子上的氫原子，進攻原子不同，C正確；
D．由圖可知，取代反應產物能量比消去反應產物能量低，能量越低越穩定，說明在NaOH醇溶液中C2H5Br發生取代反應在熱力學上更有利，并非消去反應，D錯誤；
故選D。
6．（2025·安徽·模擬預測）在作用下，可將轉化為，轉化歷程如下(為固體)所示：
下列說法中錯誤的是
A．轉化中有極性鍵的斷裂和形成
B．轉化過程中的成鍵數目未變化
C．總反應的熱化學方程式
D．轉化過程中的一段時間內，可存在中間體2的濃度大于另外兩種中間體的濃度
B【詳解】A．由圖可知，乙烷轉化為甲烷過程中存在極性鍵的斷裂和形成，故A正確；
B．由圖可知，中間體和過渡態中鎳原子的成鍵數目分別為2、3、4，說明轉化過程中鎳原子的成鍵數目發生變化，故B錯誤；
C．由圖可知，總反應為，反應的ΔH= (—6.57kJ/mol) —0=—6.57kJ/mol，則反應的熱化學方程式，故C正確；
D．由圖可知，中間體2→中間體3能量差值最大，該步反應的活化能最大，是該反應的決定速率的步驟，故轉化過程中的一段時間內，可存在中間體2的濃度大于另外兩種中間體的濃度，故D正確；
故選B。
7．（2025·廣東深圳·一模）某離子液體的陰離子[CH(CN)2]可以吸收CO2，其可能的兩種反應路徑如下圖所示。
下列說法不正確的是
A．兩種路徑的總反應不相同 B．路徑Ⅱ是主要的反應途徑
C．降溫能提高平衡時CO2吸收率 D．生成物中既含離子鍵又含共價鍵
A【詳解】A．反應物相同，經過不同的反應路徑，最終生成物相同，均為，總反應均為=，A錯誤；
B．路徑Ⅱ活化能小，反應速率快，故路徑Ⅱ是主要的反應途徑，B正確；
C．由圖可知，該反應為放熱反應，降低溫度平衡正向移動，的吸收率提高，C正確；
D．生成物為，其內部含有共價鍵，離子液體中呈電中性，故離子液體中還含有陽離子，與之間存在離子鍵，D正確；
故選A。
8．（2025·湖北·三模）東南大學化學化工學院張袁健教授探究Fe—N—C和Co—N—C分別催化H2O2分解的反應機理，部分反應歷程如圖所示(MS表示吸附在催化劑表面物種；TS表示過渡態)：
下列說法錯誤的是
A．催化效果：催化劑Co—N—C高于催化劑Fe—N—C
B．Fe—N—C催化：MS1(s)=MS2(s)　ΔH=-0.22 eV
C．催化劑Fe—N—C比催化劑Co—N—C的產物更容易脫附
D．Co—N—C和Fe—N—C催化H2O2分解均為吸熱反應
B【分析】反應起始于，此時的相對能量設為基準0；在催化劑（或）表面發生吸附，形成吸附在催化劑表面的物種；從圖中可知，這一過程能量降低，形成時，相對能量在-2到-1之間（具體數值因催化劑不同有差異），說明該吸附過程是放熱過程，降低了體系能量；進一步反應，需要克服一定能量障礙達到過渡態；這一過程中能量升高，對于和催化劑，升高的能量數值不同（對應不同的活化能）；對應的活化能低于，意味著催化時此步反應更容易進行；從過渡態轉化為，能量降低，說明這也是一個放熱過程；繼續反應轉化為（產物、吸附在催化劑表面），此過程能量變化情況在圖中體現為又一次能量變化，且最終的能量情況與催化劑相關 ，如催化時能量相對較高，更易脫附；總體而言，整個反應歷程中，在催化劑表面通過吸附、克服活化能、逐步轉化等過程，最終生成產物和，不同催化劑影響反應的活化能和中間態能量，進而影響反應速率和產物脫附等情況。
【詳解】A．從圖像中可以看到，使用催化劑時反應的活化能低于使用催化劑時的活化能；在化學反應里，活化能越低，反應越容易進行，催化效果也就越好；所以催化劑的催化效果高于催化劑，A正確；
B．催化，圖中給出了到放出能量為1.86eV-1.64eV=0.22 eV ，則，B錯誤；
C．由圖像可知，催化時(、)的能量比催化時的能量更高；在化學中，物質的能量越高越不穩定，不穩定的物質其產物就更容易脫附；所以催化劑比催化劑的產物更容易脫附，C正確；
D．因為催化劑只能改變反應的活化能，不能改變反應的熱效應，Co—N—C和Fe—N—C催化H2O2分解均為吸熱反應，D正確；
綜上，答案是B。
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專題06 化學反應中的能量變化和反應機理
考點1 焓變與反應熱
1．（2024·廣東·高考真題）對反應(I為中間產物)，相同條件下：①加入催化劑，反應達到平衡所需時間大幅縮短；②提高反應溫度，增大，減小。基于以上事實，可能的反應歷程示意圖(——為無催化劑，------為有催化劑)為
A． B．C． D．
2．（2023·廣東·高考真題）催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應。反應歷程(下圖)中，M為中間產物。其它條件相同時，下列說法不正確的是

A．使用Ⅰ和Ⅱ，反應歷程都分4步進行
B．反應達平衡時，升高溫度，R的濃度增大
C．使用Ⅱ時，反應體系更快達到平衡
D．使用Ⅰ時，反應過程中M所能達到的最高濃度更大
3．（2025·重慶·高考真題）是一種常見燃料，可以用于火箭助推器。已知：
①
②
③
則 為
A． B． C． D．
4．（2025·北京·高考真題）為理解離子化合物溶解過程的能量變化，可設想固體溶于水的過程分兩步實現，示意圖如下。
下列說法不正確的是
A．固體溶解是吸熱過程
B．根據蓋斯定律可知：
C．根據各微粒的狀態，可判斷，
D．溶解過程的能量變化，與固體和溶液中微粒間作用力的強弱有關
5．（2024·重慶·高考真題）二氧化碳甲烷重整是資源化利用的重要研究方向，涉及的主要熱化學方程式有：
①
②
③
已知鍵能為，鍵能為，鍵能為，則中的碳氧鍵鍵能(單位：)為
A． B． C． D．
6.(1) （2025·廣東·高考真題）鈦單質及其化合物在航空、航天、催化等領域應用廣泛。以為原料可制備。將與10.0molTi放入容積為的恒容密閉容器中，反應體系存在下列過程。
編號 過程
(a)
(b)
(c)
(d)
① kJ/mol。
（2）（2025·湖北·高考真題）粉末可在較低溫度下還原。回答下列問題：
已知一定溫度下：
則的 (用m和n表示)。
（3）（2024·廣西·高考真題）二氯亞砜()是重要的液態化工原料。回答下列問題：
合成前先制備。有關轉化關系為：
則的 。
（4）（2025·山東·高考真題）利用循環再生可將燃煤尾氣中的轉化生產單質硫，涉及的主要反應如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
反應的焓變 (用含的代數式表示)。
考點二 反應機理
1．（2025·湖南·高考真題）環氧化合物是重要的有機合成中間體。以鈦摻雜沸石為催化劑，由丙烯()為原料生產環氧丙烷()的反應機理如圖所示。下列說法正確的是
A．過程中Ⅱ是催化劑
B．過程中有極性鍵和非極性鍵的斷裂和形成
C．過程中元素的化合價發生了變化
D．丙烯與雙氧水反應生成環氧丙烷的原子利用率為100%
2．（2025·河北·高考真題）氮化鎵(GaN)是一種重要的半導體材料，廣泛應用于光電信息材料等領域，可利用反應制備。反應歷程(TS代表過渡態)如下：
下列說法錯誤的是
A．反應ⅰ是吸熱過程
B．反應ⅱ中脫去步驟的活化能為2.69eV
C．反應ⅲ包含2個基元反應
D．總反應的速控步包含在反應ⅱ中
3．（2025·黑吉遼蒙卷·高考真題）一定條件下，“”4種原料按固定流速不斷注入連續流動反應器中，體系pH-t振蕩圖像及涉及反應如下。其中AB段發生反應①~④，①②為快速反應。下列說法錯誤的是
①
②
③
④
⑤
A．原料中不影響振幅和周期
B．反應④：
C．反應①~④中，對的氧化起催化作用
D．利用pH響應變色材料，可將pH振蕩可視化
4．（2025·河南·高考真題）在負載的催化劑作用下，可在室溫下高效轉化為，其可能的反應機理如圖所示。
下列說法錯誤的是
A．該反應的原子利用率為
B．每消耗可生成
C．反應過程中，和的化合價均發生變化
D．若以為原料，用吸收產物可得到
5．（2025·河南·高考真題）在催化劑a或催化劑b作用下，丙烷發生脫氫反應制備丙烯，總反應的化學方程式為，反應進程中的相對能量變化如圖所示(*表示吸附態，中部分進程已省略)。
下列說法正確的是
A．總反應是放熱反應
B．兩種不同催化劑作用下總反應的化學平衡常數不同
C．和催化劑b相比，丙烷被催化劑a吸附得到的吸附態更穩定
D．①轉化為②的進程中，決速步驟為
6．（2025·廣東·高考真題）某理論研究認為：燃料電池(圖b)的電極Ⅰ和Ⅱ上所發生反應的催化機理示意圖分別如圖a和圖c，其中獲得第一個電子的過程最慢。由此可知，理論上
A．負極反應的催化劑是ⅰ
B．圖a中，ⅰ到ⅱ過程的活化能一定最低
C．電池工作過程中，負極室的溶液質量保持不變
D．相同時間內，電極Ⅰ和電極Ⅱ上的催化循環完成次數相同
7．（2025·浙江·高考真題）化合物A在一定條件下可轉變為酚E及少量副產物，該反應的主要途徑如下：
下列說法不正確的是
A．為該反應的催化劑 B．化合物A的一溴代物有7種
C．步驟Ⅲ，苯基遷移能力強于甲基 D．化合物E可發生氧化、加成和取代反應
8．（2024·貴州·高考真題）AgCN與可發生取代反應，反應過程中的C原子和N原子均可進攻，分別生成腈和異腈兩種產物。通過量子化學計算得到的反應歷程及能量變化如圖(TS為過渡態，Ⅰ、Ⅱ為后續物)。
由圖示信息，下列說法錯誤的是
A．從生成和的反應都是放熱反應
B．過渡態TS1是由的C原子進攻的而形成的
C．Ⅰ中“”之間的作用力比Ⅱ中“”之間的作用力弱
D．生成放熱更多，低溫時是主要產物
考點一 焓變與反應熱
1．（2025·甘肅金昌·三模）乙酸制氫過程發生的反應為Ⅰ．CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)；Ⅱ．CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)，能量變化如圖所示。某溫度下，在管式反應器中發生上述反應，物料在一端連續加入，在管中反應后從另一端流出，下列相關說法錯誤的是
A．反應Ⅰ是吸熱反應，反應Ⅱ是放熱反應
B．反應Ⅱ的活化能小，反應速率大
C．使用催化劑不能提高H2的產率
D．適當升高溫度可提高H2的產率
2．（2025·海南省直轄縣級單位·二模）氰酸()與異氰酸()互為同分異構體，可發生異構化反應，反應過程的能量變化如圖所示。下列說法正確的是
A．異氰酸的穩定性弱于氰酸B．異構化過程中碳氮之間的化學鍵發生了變化
C．氰酸的總鍵能大于異氰酸的總鍵能 D．升高溫度，有利于異構化反應的正向進行
3．（2025·浙江·三模）下列反應的的是
A．鐵粉與硫粉反應 B．氯化銨的水解反應
C．軟脂酸在人體內的反應 D．雙氧水在二氧化錳催化下分解
4．（2025·安徽·三模）固體放入真空恒容密閉容器中，加熱至一定溫度后恒溫，發生下列反應
反應①：
反應②：
已知：鍵和鍵的鍵能分別為、(a、b、c均大于零)。平衡時，測得總壓為5.0kPa，其中的分壓為0.5kPa．則下列說法不正確的是
A．反應②，反應物的總能量低于生成物的總能量
B．平衡時HI的分解率為
C．斷開鍵所需能量約為
D．若開始放入固體的量增大一倍，達到新平衡時總壓增大一倍
5．（2025·福建莆田·二模）以丙烷與氯氣在光照下的一氯取代反應探究自由基的穩定性，決速步的能量變化如下圖所示：
根據丙烷中氫原子的兩種化學環境，預測并實驗得到的數據如下表所示：
1-氯丙烷 2-氯丙烷
預期產物比例 75% 25%
實驗產物比例 43% 57%
下列有關說法正確的是
A．
B．CH3CH2CH3中-CH3的碳氫鍵比-CH2-的碳氫鍵更容易斷裂
C．從實驗數據證明，丙基自由基更穩定的是
D．可能產生的副產物有
6.（1）（2025·廣東深圳·一模）Ag+、Cu2+可形成配離子[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+，在化學分析、分離提純、冶金、電鍍等領域有重要應用。配制銀氨溶液的總反應為Ag+(aq)+2NH3·H2O (aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+2H2O(1)△H。25℃時，向10mL0.1mol/LAgNO3溶液逐滴加入稀氨水，產生少量白色沉淀，繼續滴加稀氨水至沉淀恰好完全溶解為止，制得銀氨溶液。測得溶液中Ag+、Ag(NH3)+、[Ag(NH3)2]+的分布分數δ(δ(Ag)=)與lgc(NH3)關系如圖所示，其中點P(-3.6，0.40)是曲線a與b的交點。
①已知：Ag+(aq)+NH3·H2O (aq)AgOH(s)+(aq) △H1
AgOH(s)+2NH3·H2O(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)+OH-(aq)+2H2O(l)△H2
總反應的△H= (寫出一個代數式即可)。
（2）（2025·廣東廣州·二模）水煤氣變換是重要的化工過程，鐵的氧化物可作為該反應的催化劑。
水煤氣變換反應：
使用作為反應催化劑，該反應分兩步完成：
則 (用和表示)。
（3）（2025·廣東·二模）利用液—液萃取法從鹽湖鹵水(含高濃度Mg2+)中提取Li+引發關注熱潮，其中使用最廣泛的萃取劑是磷酸三丁酯(以L表示)。
②Fe3+溶于鹵水后可發生反應a：Fe3+(aq)+4Cl (aq) (aq) ΔH
已知：
則反應a的ΔH= 。
（4）（2025·廣東清遠·二模）氮元素是重要的非金屬元素，在工農業生產和生命活動中起著重要的作用。標準摩爾生成焓是指在25℃和101kPa時，由元素最穩定的單質生成1mol純化合物時的焓變，符號為。已知在25℃和101kPa時，以下物質的標準摩爾生成焓如下表所示。
物質
a
由 ，則 。
考點二 反應機理
1．（2025·北京海淀·三模）苯與液溴反應生成溴苯，反應過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是
A．可作該反應的催化劑
B．總反應的
C．過程②的活化能最大，決定總反應速率的大小
D．為證明該反應為取代反應，可將反應后的氣體直接通入溶液
2．（2025·天津河西·三模）為早日實現“碳中和”、“碳達峰”目標，科學家提出用釕(Ru)基催化劑催化CO2(g)和H2(g)反應生成HCOOH，反應機理如圖所示，已知當生成46g液態HCOOH時放出31.2kJ的熱量。下列說法正確的是
A．物質Ⅰ為該反應的催化劑，物質Ⅱ、Ⅲ為中間產物
B．反應歷程中存在極性鍵、非極性鍵的斷裂與形成
C．通過CO2(g)和H2(g)反應制備液態HCOOH，每轉移1mole-，放出31.2kJ的熱量
D．催化劑能降低活化能，加快反應速率，改變反應熱，從而提高轉化率
3．（2025·北京西城·一模）一定溫度下，()在存在下與等物質的量的反應，主要產物為和。、和的物質的量分數隨時間的變化如圖1所示，反應過程中能量變化示意圖如圖2所示。
下列說法不正確的是
A．由圖1可知，的活化能大于的活化能
B．的過程中，存在鍵的斷裂與形成、鍵的旋轉
C．此溫度下，X生成Y的平衡常數小于X生成Z的平衡常數
D．時，各物質的物質的量分數變化可以用來解釋
4．（2025·云南大理·二模）Ni可活化C2H6放出CH4，其反應歷程如下圖所示：
下列關于該活化歷程的說法正確的是
A．該反應的決速步是：中間體2→中間體3
B．只涉及極性鍵的斷裂和生成
C．Ni是該反應的催化劑
D．該反應的熱化學方程式為：
5．（2025·山東淄博·三模）已知C2H5Br在NaOH醇溶液中發生的取代反應和消去反應互為競爭，二者反應歷程中的相對能量變化如下圖所示。下列說法錯誤的是
A．升高溫度對反應歷程1更有利
B．NaOH醇溶液中OH-與乙醇分子間形成了氫鍵
C．C2H5Br發生取代反應或消去反應時，OH-進攻的原子不同
D．NaOH醇溶液中C2H5Br發生消去反應在熱力學上更有利
6．（2025·安徽·模擬預測）在作用下，可將轉化為，轉化歷程如下(為固體)所示：
下列說法中錯誤的是
A．轉化中有極性鍵的斷裂和形成
B．轉化過程中的成鍵數目未變化
C．總反應的熱化學方程式
D．轉化過程中的一段時間內，可存在中間體2的濃度大于另外兩種中間體的濃度
7．（2025·廣東深圳·一模）某離子液體的陰離子[CH(CN)2]可以吸收CO2，其可能的兩種反應路徑如下圖所示。
下列說法不正確的是
A．兩種路徑的總反應不相同 B．路徑Ⅱ是主要的反應途徑
C．降溫能提高平衡時CO2吸收率 D．生成物中既含離子鍵又含共價鍵
8．（2025·湖北·三模）東南大學化學化工學院張袁健教授探究Fe—N—C和Co—N—C分別催化H2O2分解的反應機理，部分反應歷程如圖所示(MS表示吸附在催化劑表面物種；TS表示過渡態)：
下列說法錯誤的是
A．催化效果：催化劑Co—N—C高于催化劑Fe—N—C
B．Fe—N—C催化：MS1(s)=MS2(s)　ΔH=-0.22 eV
C．催化劑Fe—N—C比催化劑Co—N—C的產物更容易脫附
D．Co—N—C和Fe—N—C催化H2O2分解均為吸熱反應
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