物質(zhì)能量、能壘變化圖像分析專題五選擇題專攻1匯報人：20XX盤點核心知識單擊此處添加章節(jié)頁副標題011.基元反應(yīng)與非基元反應(yīng)例如H++OH-===H2O是反應(yīng)物一步直接轉(zhuǎn)化為生成物的，其總反應(yīng)就是基元反應(yīng)，又稱為簡單反應(yīng)；而2HI===H2+I2的實際機理是分兩步進行的，每一步都是一個基元反應(yīng)：2HI―→H2+2I·、2I·―→I2，帶有單電子的原子或原子團稱為自由基，反應(yīng)活性高，壽命短，2HI===H2+I2稱為非基元反應(yīng)。

2.過渡態(tài)A+BC―→[A…B…C]―→AB+C3.中間體備注處于能量最高點的是反應(yīng)的過渡態(tài)，在多步反應(yīng)中兩個過渡態(tài)之間的是中間體，中間體很活潑，壽命很短，但是會比過渡態(tài)更穩(wěn)定些。4.催化機理能壘圖(1)在催化機理能壘圖中，有幾個活化狀態(tài)，就有幾個基元反應(yīng)?？梢杂脠D中每步基元反應(yīng)前后的活性物質(zhì)，寫出其熱化學(xué)方程式。注意：如果縱坐標相對能量的單位是電子伏特(eV)，焓變應(yīng)轉(zhuǎn)化成每摩爾。(2)每步基元反應(yīng)的快慢取決于其能壘的大小，能壘越大，反應(yīng)速率越慢。例如：在Rh催化下，甲酸分解制H2反應(yīng)的過程如圖所示。其中帶“*”的物種表示吸附在Rh表面，該反應(yīng)過程中決定反應(yīng)速率步驟的化學(xué)方程式為

；甲酸分解制H2的熱化學(xué)方程式可表示為

(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)。

HCOOH*===HCOO*+H*HCOOH(g)===CO2(g)+H2(g)

ΔH=-0.16NA

eV·mol-15.多步反應(yīng)的活化能與速率的關(guān)系如NO在空氣中存在反應(yīng)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

ΔH，反應(yīng)分兩步完成，其反應(yīng)歷程如圖：(1)多步反應(yīng)的活化能一個化學(xué)反應(yīng)由幾個基元反應(yīng)完成，每一個基元反應(yīng)都經(jīng)歷一個過渡態(tài)，如該圖中的TS1和TS2，達到該過渡態(tài)所需要的能量為該基元反應(yīng)的活化能，分別為Ea1、Ea2。(2)反應(yīng)的能量變化①第1步基元反應(yīng)ΔH1=

，為___

反應(yīng)，Ea1=

。②第2步基元反應(yīng)ΔH2=

，為___

反應(yīng)，Ea2=

。③總反應(yīng)的反應(yīng)熱與基元反應(yīng)的活化能的大小無關(guān)，只與反應(yīng)物、生成物的能量有關(guān)，ΔH=E1-E3<0，為放熱反應(yīng)。E2-E3<0放熱E4-E3E1-E2<0放熱E5-E2(3)活化能和速率的關(guān)系基元反應(yīng)的活化能越大，反應(yīng)物到達過渡態(tài)就越不容易，該基元反應(yīng)的速率就越慢。Ea1<Ea2，第2步基元反應(yīng)為該反應(yīng)過程的決速步驟。精練高考真題單擊此處添加章節(jié)頁副標題02

1234√

12342.(2024·安徽，10)某溫度下，在密閉容器中充入一定量的X(g)，發(fā)生下列反應(yīng)：X(g)Y(g)(ΔH1<0)，Y(g)

Z(g)(ΔH2<0)，測得各氣體濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。下列反應(yīng)進程示意圖符合題意的是√12341234由X(g)

Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH都小于0可知，兩反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，即反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；由各氣體濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系圖可知，X(g)Y(g)的反應(yīng)速率大于Y(g)Z(g)的反應(yīng)速率，反應(yīng)X(g)Y(g)的活化能小于反應(yīng)Y(g)Z(g)的活化能。3.(2024·河北，14)我國科技工作者設(shè)計了如圖所示的可充電Mg?CO2電池，以Mg(TFSI)2為電解質(zhì)，電解液中加入1，3?丙二胺(PDA)以捕獲CO2，使放電時CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時改善了Mg2+的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。1234對上述電池放電時CO2的捕獲和轉(zhuǎn)化過程開展了進一步研究，電極上CO2轉(zhuǎn)化的三種可能反應(yīng)路徑及相對能量變化如圖(*表示吸附態(tài))。1234

√12341234根據(jù)題給反應(yīng)路徑圖可知，PDA(1，3?丙二胺)捕獲CO2的產(chǎn)物為

，因此PDA捕獲CO2的反應(yīng)為

，A正確；1234

參與反應(yīng)，因此速控步驟反應(yīng)式為，B正確；1234根據(jù)反應(yīng)路徑圖可知，路徑1、3的中間產(chǎn)物不同，即經(jīng)歷了不同的反應(yīng)步驟，但產(chǎn)物均為*MgCO3，而路徑2、3的起始物均為

，產(chǎn)物分別為*MgC2O4和*MgCO3，故C正確；1234

4.(2023·浙江1月選考，14)標準狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對能量為0]，下列說法不正確的是A.E6-E3=E5-E2B.可計算Cl—Cl鍵能為2(E2-E3)kJ·

mol-1C.相同條件下，O3的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ>歷程ⅠD.歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為ClO(g)+O(g)

===O2(g)+Cl(g)

ΔH=(E5-E4)kJ·mol-11234√1234對比兩個歷程可知，歷程Ⅱ中增加了催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，加快了反應(yīng)速率。催化劑能降低活化能，但是不能改變反應(yīng)的焓變，因此E6-E3=E5-E2，A正確；已知Cl2(g)的相對能量為0，對比兩個歷程可知，Cl(g)的相對能量為(E2-E3)kJ·mol-1，則Cl—Cl鍵能為2(E2-E3)kJ·mol-1，B正確；催化劑不能改變反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，因此相同條件下，O3的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ=歷程Ⅰ，C錯誤；1234活化能越低，反應(yīng)速率越快，由圖像可知，歷程Ⅱ中第二步反應(yīng)的活化能最低，所以速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g)

ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1，D正確。題型突破練單擊此處添加章節(jié)頁副標題03答案12345679108題號12345678答案DDACBBDA題號9

10答案B

C對一對123456791081.(2024·北京市豐臺區(qū)高三練習(xí))過渡金屬氧化物離子(以MO+表示)在烴類的選擇性氧化等方面應(yīng)用廣泛。MO+與CH4反應(yīng)的過程如圖所示。答案下列說法不正確的是A.反應(yīng)速率：步驟Ⅰ<步驟ⅡB.CH3OH分子中，鍵角：H—C—H

>H—O—CC.若MO+與CHD3反應(yīng)，生成的氘代

甲醇有2種D.CH4(g)+MO+(g)===CH3OH(g)+M+(g)

ΔH=E2+E4-E1-E3√12345679108步驟Ⅰ的活化能大于步驟Ⅱ，反應(yīng)速率步驟Ⅰ更小，故A正確；O原子上有兩個孤電子對，排斥力較大，CH3OH分子中鍵角：H—C—H>H—O—C，故B正確；根據(jù)反應(yīng)機理可知，若MO+與CHD3反應(yīng)，生成的氘代甲醇可能為CHD2OD或CD3OH，共兩種，故C正確；根據(jù)題圖可知，總反應(yīng)的ΔH=E1-E2+E3-E4，故D錯誤。答案12345679108

答案√12345679108由圖可知，該反應(yīng)為反應(yīng)物總能量高于生成物總能量的放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，DMF

答案1234567910由反應(yīng)物和生成物的相對能量可知，1molDMF完全轉(zhuǎn)化為三甲胺，會釋放出1.02NAeV的能量，故D錯誤。答案812345679108

答案√1234567反應(yīng)Ⅰ活化能最大，反應(yīng)速率最慢，決定水解反應(yīng)的速率，增大NaOH的濃度，消耗HBr，HBr濃度減小，平衡正向移動，不能加快水解反應(yīng)速率，A正確，D錯誤；反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，導(dǎo)致原料平衡轉(zhuǎn)化率下降，B錯誤；反應(yīng)Ⅱ無極性鍵的斷裂，C錯誤。98答案10123456791084.(2023·廣東，15)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應(yīng)R(g)P(g)。反應(yīng)歷程(下圖)中，M為中間產(chǎn)物。其他條件相同時，下列說法不正確的是A.使用Ⅰ和Ⅱ，反應(yīng)歷程都分4步進行B.反應(yīng)達平衡時，升高溫度，R的濃度增大C.使用Ⅱ時，反應(yīng)體系更快達到平衡D.使用Ⅰ時，反應(yīng)過程中M所能達到的最高濃度

更大答案√1234567由圖可知兩種催化劑均出現(xiàn)四個波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反應(yīng)歷程都分4步進行，A正確；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向左移動，R的濃度增大，B正確；由圖可知使用Ⅰ時反應(yīng)的最高活化能小于使用Ⅱ時反應(yīng)的最高活化能，所以使用Ⅰ時反應(yīng)速率更快，反應(yīng)體系更快達到平衡，C錯誤；在前兩個歷程中使用Ⅰ活化能較低反應(yīng)速率較快，后兩個歷程中使用Ⅰ活化能較高反應(yīng)速率較慢，所以使用Ⅰ時，反應(yīng)過程中M所能達到的最高濃度更大，D正確。9108答案123456791085.甲酸常被用于橡膠、醫(yī)藥等工業(yè)。在一定條件下可分解生成CO和H2O。在有、無催化劑條件下的能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖所示。答案12345679108下列說法錯誤的是A.化學(xué)平衡常數(shù)K途徑一=K途徑二B.ΔH1=ΔH2<0，Ea1=Ea2C.途徑二H+參與反應(yīng)，通過改變反應(yīng)途徑加

快反應(yīng)速率D.途徑二反應(yīng)的快慢由生成

的速率

決定答案√1234567化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)，因此兩個途徑下的化學(xué)平衡常數(shù)相同，故K途徑一=K途徑二，A正確；由圖可知，總反應(yīng)的反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，則總反應(yīng)放熱，催化劑不能改變反應(yīng)熱，但能降低反應(yīng)的活化能，所以ΔH1=ΔH2<0、Ea1>Ea2，B錯誤；由圖可知，途徑二中第二階段的活化能最大，則該階段的反應(yīng)速率最慢，決定著整個反應(yīng)的快慢，D正確。9108答案123456791086.(2023·湖南張家界模擬)500℃，HCl在催化劑M的作用下被O2氧化，依次有如圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反應(yīng)組成，計算機模擬單個分子在催化劑表面的反應(yīng)歷程如圖所示，下列說法正確的是A.反應(yīng)Ⅱ的活化能為1.45eVB.反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率最慢C.總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4HCl(g)+O2(g)===

2H2O(g)+2Cl2(g)

ΔH=-1.98eV·mol-1D.HOOCl(g)比HCl(g)和O2(g)穩(wěn)定√答案1234567反應(yīng)Ⅱ的活化能為(1.45-0.73)eV=0.72eV，A錯誤；反應(yīng)Ⅰ的能壘最高，所以反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)反應(yīng)速率最慢，B正確；總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g)

ΔH=-1.98NAeV·mol-1，C錯誤；由反應(yīng)Ⅰ可知HOOCl(g)的總能量比HCl(g)和O2(g)的總能量高，能量越高，物質(zhì)越不穩(wěn)定，D錯誤。9108答案123456791087.我國某科研團隊開發(fā)催化劑用于光熱催化CO2加氫制CH4。其反應(yīng)歷程如圖所示(*表示吸附在催化劑表面)。CH4的選擇性等于CH4的物質(zhì)的量與CO2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量之比。下列敘述正確的是A.在CO2→CH4歷程中能壘最大為

0.69eVB.該反應(yīng)歷程中，CH4的選擇性為

100%C.催化劑表面上CH4、CO脫附都

會放出能量D.反應(yīng)歷程中有極性鍵的斷裂與形成答案√1234567由圖可知，在CO2→CH4歷程中能壘最大的是*CO2→*HCOO的能壘為0.77eV，故A錯誤；CO2加氫生成了副產(chǎn)物CO等，CH4的選擇性小于100%，B項錯誤；由圖可知，*CO→CO(g)、*CH4→CH4(g)是脫附過程，需要吸收能量，C項錯誤。9108答案123456791088.氫氣可將CO2還原為甲烷：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)，科學(xué)家研究在催化劑表面上CO2與H2反應(yīng)的前三步歷程如圖所示，吸附在催化劑表面上的物種用“*”標注，TS表示過渡態(tài)。下列說法正確的是A.起始到TS1歷程中發(fā)生了非極性共價鍵

的斷裂B.前三步反應(yīng)的速率取決于TS2的能壘C.前三步歷程中最小能壘步驟的化學(xué)方程

式為*CO+3H2(g)+H2O(g)===*CO+*OH

+*H+3H2(g)D.物質(zhì)吸附在催化劑表面，形成過渡態(tài)的過程會放出熱量答案√1234567根據(jù)圖示可知，起始到TS1歷程中H2分子部分變成*H，則發(fā)生了H—H非極性共價鍵的斷裂，A項正確；在前三步歷程中，TS1的能壘最大，為決速反應(yīng)，B項錯誤；從圖中可知，在前三步歷程中，TS3的能壘最低，此步反應(yīng)的化學(xué)方程式為*CO+*OH+*H+3H2(g)===*CO+3H2(g)+H2O(g)，C項錯誤；由過渡態(tài)的能量變化可知，物質(zhì)吸附在催化劑表面，形成過渡態(tài)的過程能量升高，吸收熱量，D項錯誤。9108答案123456791089.甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)的部分機理與能量變化如下：鏈引發(fā)：Cl2(g)―→2Cl·(g)ΔH1=+242.7kJ·mol-1鏈轉(zhuǎn)移：部分反應(yīng)進程與勢能變化關(guān)系如圖(所有物質(zhì)狀態(tài)為氣態(tài))……鏈終止：Cl·(g)+CH3·(g)―→CH3Cl(g)

ΔH2下列說法不正確的是A.Cl2的鍵能為242.7kJ·mol-1B.鏈轉(zhuǎn)移中反應(yīng)速率較快的一步的熱化學(xué)方程式為

CH4(g)+Cl·(g)―→CH3·(g)+HCl(g)

ΔH=+7.5kJ·mol-1C.鏈轉(zhuǎn)移過程中可能產(chǎn)生·CH2Cl、·CHCl2、·CCl3D.鏈終止反應(yīng)的過程中，還可能會生成少量的乙烷答案√1234567根據(jù)Cl2(g)―→2Cl·(g)

ΔH1=+242.7kJ·mol-1可知，Cl2的鍵能為242.7kJ·mol-1，A正確；反應(yīng)速率較快的一步應(yīng)該是活化能較低的