專題02反應過程與能量變化圖像分析1.判斷并計算反應熱。2.從微觀視角理解反應原理。3.微觀視角分析形成化學鍵類型及數(shù)目4.活化能(能壘——斷開反應物的化學鍵所需的最低能量)大小化學反應的實質(zhì)和特征二.基礎圖像分析a：斷開反應物化學鍵所吸收的能量b：形成生成物化學鍵所釋放的能量c：該反應的反應熱（注意符號）a又被稱為“能壘”ΔH=斷鍵總能量?成鍵總能量三.多步反應的活化能及與速率的關系(1)多步反應的活化能：一個化學反應由幾個基元反應完成，每一個基元反應都經(jīng)歷一個過渡態(tài)，及達到該過渡態(tài)所需要的活化能(如圖E1、E2)，而該復合反應的活化能只是由實驗測算的表觀值，沒有實際物理意義。(2)活化能和速率的關系：基元反應的活化能越大，反應物到達過渡態(tài)就越不容易，該基元反應的速率就越慢。一個化學反應的速率就取決于速率最慢的基元反應。方法技巧：解答能量變化圖像題需要注意的幾點。(1)反應熱不能取決于部分反應物能量和部分生成物能量的相對大小,即部分反應物能量和部分生成物能量的相對大小不能決定反應是吸熱還是放熱。(2)注意活化能在圖示(如下圖)中的意義。①從反應物至最高點的能量變化(E1)表示正反應的活化能。②從生成物至最高點的能量變化(E2)表示逆反應的活化能。(3)催化劑只能影響正、逆反應的活化能,而不影響反應的ΔH。(4)涉及反應熱的有關計算時,要切實注意圖示中反應物和生成物的物質(zhì)的量。四.能量變化活化能(能壘)圖題型01反應微觀圖【典例】根據(jù)下圖所示的過程中的能量變化情況，判斷下列說法不正確的是【答案】C故選C。D．該化學反應能量變化的主要原因是共價鍵斷裂和形成時的能量變化【答案】BD．該化學反應能量變化的主要原因是共價鍵斷裂和形成時的能量變化，D正確；故選B。題型02能壘圖【典例】研究發(fā)現(xiàn)在Cu/ZnO界面上，甲醇和水重整制氫的部分反應歷程如圖。下列說法正確的是B．甲醇脫氫過程不全是向外界釋放能量C．第二電離能：銅<鋅【答案】B【詳解】A．由圖可知，末態(tài)總能量低于始態(tài)總能量，故該過程總體上放熱，A錯誤；C．Cu和Zn的價電子排布分別為3d104s1和3d104s2，兩者失去1個電子后的價電子排布式為3d10和3d104s1，而3d10全滿比4s1半滿更穩(wěn)定，故第二電離能：銅>鋅，C錯誤；故答案選B。C．上述反應過程中存在非極性鍵的斷裂與極性鍵的形成【答案】AC故選AC。題型03能量變化圖【典例】下列圖示與對應的敘述不相符的是A．圖可表示鹽酸與碳酸氫鈉反應的能量變化B．通過圖可知石墨比金剛石穩(wěn)定【答案】C【詳解】A．圖中生成物總能量高于反應物總能量，則反應為吸熱反應，鹽酸與碳酸氫鈉反應為吸熱反應，A不符合題意；B．圖中金剛石的能量大于石墨的能量，能量越低物質(zhì)越穩(wěn)定，則通過圖可知石墨比金剛石穩(wěn)定，B不符合題意；故答案選C。A．該反應為放熱反應D．中和反應的熱量變化趨勢與圖像所示一致【答案】B【詳解】A．圖示中反應物的總能量小于生成物的總能量，為吸熱反應，故A錯誤；D．中和反應為放熱反應，該反應為吸熱反應，熱量變化趨勢與圖像所示不一致，故D錯誤；答案選B。題型04蓋斯定律計算【典例】兩種制備硫酸的途徑如下圖(反應條件略)。下列說法正確的是【答案】B選B。【變式】兩種制備硫酸的途徑如圖(反應條件略)。下列說法正確的是【答案】B故選B。題型05化學反應與能量圖像綜合題【典例】研究處理氮、硫的化合物對環(huán)境保護有著重要的意義，回答下列問題。(2)近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如圖：則反應Ⅱ的熱化學方程式為。(4)是一種溫室氣體，其存儲能量的能力是的上萬倍，在大氣中的壽命可長達740年。下表所示是斷裂1mol某化學鍵所需要的能量數(shù)據(jù)：化學鍵FFNF946154.8283根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析最穩(wěn)定的物質(zhì)是（填“”“”或“”），寫出和生成的熱化學方程式：?！敬鸢浮?1)放出540(3)低紅棕【詳解】（1）由圖可知，一氧化碳與二氧化硫反應的熱化學方程式為SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=409kJ/mol679kJ/mol=270kJ/mol，則生成64g固態(tài)硫（為2mol）放出的熱量為2mol×270kJ/mol=540kJ；50．化學反應伴隨著能量變化，根據(jù)所學知識，回答下列問題：(2)已知：化學鍵N≡NF—FN—F941.7154.8283.0(5)鹵化鎂高溫分解的相對能量變化如圖所示。(2)＋53.1(4)291.9（2）已知：②能量越低越穩(wěn)定，故熱穩(wěn)定性：MgBr2(s)<MgCl2(s)；【變式】I．圖為與發(fā)生反應生成過程中的能量變化示意圖。請回答下列問題。(1)完成轉(zhuǎn)化I、Ⅱ(填“吸收”或“放出”，下同)能量、完成轉(zhuǎn)化Ⅲ能量。(2)和反應的能量變化圖可用(填“A”或“B”)表示。Ⅱ．銅、鋅和稀硫酸構(gòu)成的原電池裝置如圖所示。請回答下列問題。(3)Zn作(填“正極”或“負極”)，銅電極上發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應。Zn電極反應式為?！敬鸢浮?1)吸收放出(2)A(3)負極還原Zn2e=Zn2+【詳解】（1）①I、Ⅱ的過程為分子斷鍵為原子的過程，斷鍵的過程為吸熱的過程；②Ⅲ為F原子和H原子成鍵形成HF的過程，成鍵的過程為放熱的過程；（2）H2與F2發(fā)生反應生成HF過程中斷裂反應物中化學鍵共吸收154kJ/mol+436kJ/mol=580kJ/mol的熱量，形成生成物中化學鍵共釋放的能量為565×2kJ/mol=1130kJ/mol580kJ/mol，反應放熱，反應物的總能量高于生成物的總能量，能量變化圖選擇A；（3）①銅、鋅和稀硫酸構(gòu)成的原電池，發(fā)生的總反應為：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，Zn失去了電子，故Zn為負極；②銅電極上發(fā)生2H++2e=H2↑，發(fā)生還原反應；③Zn為負極發(fā)生的反應為：Zn2e=Zn2+；55．化學反應過程中伴隨著能量變化，回答下列問題：(1)汽車的安全氣囊內(nèi)疊氮化鈉爆炸過程中的能量變化如圖所示：①疊氮化鈉的爆炸屬于(填“吸熱”或“放熱”)反應。(2)利用簡易量熱計測定中和反應的反應熱，下列操作錯誤的是(填標號)。③快速地將燒杯中的堿液倒入量熱計中，蓋好杯蓋，記錄體系達到的最高溫度。④根據(jù)溶液溫度升高的數(shù)值計算此中和反應的反應熱?！敬鸢浮?1)放熱離子鍵、共價鍵6(2)③(3)31.9【詳解】（1）①由題圖可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，該反應為放熱反應；②NaN3是由一種單原子離子和一種多原子離子以1：1的比例構(gòu)成的化合物，其中含有的離子有Na+和，陰陽離子間為離子鍵，N與N之間為非極性共價鍵；（2）①向量熱計內(nèi)筒中加入1.0mol/L的鹽酸100mL，蓋上杯蓋，插入溫度計，勻速攪拌后記錄初始溫度T1，該操作為測量反應前鹽酸的溫度，蓋上杯蓋保溫且攪拌均勻，操作正確，①不符合題意；②向250mL燒杯中加入1.0mol/L的NaOH溶液100mL，調(diào)節(jié)其溫度，使之與量熱汁中鹽酸的溫度相同，該操作為測量反應前NaOH溶液的溫度，將溫度調(diào)至與鹽酸相同，減少實驗誤差，操作正確，②不符合題意；③快速地將燒杯中的堿液倒入量熱計中，蓋好杯蓋，應該用玻璃攪拌器攪拌，使液體充分混合，再記錄體系達到的最高溫度，操作錯誤，③符合題意；④根據(jù)溶液溫度升高的數(shù)值計算此中和反應的反應熱，溫度的最高數(shù)值能體現(xiàn)出放出的熱量，操作正確，④不符合題意；故選③；①NH3(g)的標準摩爾生成焓為45.9kJ/mol，N2H4(l)的標準摩爾生成焓為50.6kJ/mol，N2和H2反應生成NH3放熱，而生成N2H4吸熱，則NH3的能量比N2H4低，NH3較穩(wěn)定，穩(wěn)定性N2H4(l)＜NH3(g)；【鞏固訓練】1．下列圖示與對應的敘述不相符的是A．a(chǎn)圖可表示Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應的能量變化B．b圖可知，相同條件下，石墨比金剛石更穩(wěn)定C．c圖可知，滴加少量硫酸銅溶液(a)可催化鋅與稀硫酸反應D．d圖可知，該反應放出的能量為：E4E1E3＋E2【答案】C【詳解】A．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應吸熱，圖中生成物的總能量高于反應物的總能，反應吸熱，A正確；B．能量越低越穩(wěn)定，由圖可知石墨的能量低于金剛石，石墨更穩(wěn)定，B正確；C．滴加少量硫酸銅溶液，形成了Zn－Cu原電池，進而加快了鋅與稀硫酸的反應速率，C錯誤；D．由圖可知，反應A→C釋放能量，反應A→C分為A→B和B→C兩個過程，其中A→B過程吸收的能量為E1E2，B→C過程放出的能量為E4E3，故反應放出的總能量為E4E3（E1E2），D正確；故答案選C。2．白磷的分子結(jié)構(gòu)如圖1，白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的能量變化如圖2，下列說法正確的是A．白磷是共價晶體B．該反應為吸熱反應C．加入催化劑，能減小反應焓變，加快反應速率【答案】D【詳解】A．白磷是由分子構(gòu)成的，屬于分子晶體，A錯誤；B．由能量圖可知，白磷的能量高于紅磷，反應放熱，B錯誤；C．加入催化劑，能減小反應的活化能，加快反應速率，但不能改變反應焓變，C錯誤；故答案選D。B．該反應中反應物的總能量高于生成物的總能量【答案】CB．依據(jù)圖像分析，該反應中反應物的總能量低于生成物的總能量，B錯誤；故選。4．甲烷燃燒時的能量變化如圖所示，下列有關說法正確的是A．圖1中反應的熱化學方程式為：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

H=+890.3kJ·mol1D．CH4的燃燒熱H=607.3kJ·mol1【答案】C【詳解】A．根據(jù)圖象分析，反應物的總能量高于生成物總能量，則圖1中反應為：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

H=890.3kJ/mol，A錯誤；B．根據(jù)圖象分析，生成物水的狀態(tài)是液態(tài)，則圖2中反應為：CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)

H=﹣607.3kJ/mol，B錯誤；C．CO(g)+O2(g)=CO2(g)的焓變可根據(jù)：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

H1=890.3kJ/mol和反應②：CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)

H2=﹣607.3kJ/mol，①－②求出焓變H=﹣283kJ/mol，C正確；D．燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成指定產(chǎn)物放出的熱量，由A選項可知，CH4的燃燒熱是890.3kJ/mol，D錯誤；故選C。A．反應1和反應2均屬于吸熱反應B．反應2中斷開化學鍵吸收的總能量低于形成化學鍵放出的總能量C．若足量，S可與經(jīng)一步反應直接生成D．反應1和反應2中能量變化的大小與反應物的質(zhì)量多少無關【答案】B【詳解】A．根據(jù)圖示，反應1和反應2均屬于放熱反應，A錯誤；B．反應2屬于放熱反應，斷開化學鍵吸收的總能量低于形成化學鍵放出的總能量，B正確；C．硫粉在足量的中燃燒，一步反應只能生成，C錯誤；D．化學反應中能量變化的大小與反應物的質(zhì)量多少有關，D錯誤。，D正確；故選B。A．該反應中反應物的總能量低于生成物的總能量D．比更穩(wěn)定【答案】B【詳解】A.由圖可知，和的總能量低于的總能量，反應物的總能量低于生成物的總能量，A正確；故答案選B。7．下列圖像均表示化學反應中的能量變化，其中描述錯誤的是A．圖甲可以表示反應CO2+C=2CO的能量變化B．圖乙說明石墨比金剛石穩(wěn)定C．根據(jù)圖丙可以判斷2molA(g)生成1molB(g)放出的能量小于akJD．圖丁中反應物中化學鍵斷裂所需的總能量高于形成生成物中化學鍵所釋放的總能量【答案】A【詳解】A．圖甲表示放熱反應，而CO2+C=2CO是吸熱反應，A錯誤；B．圖乙表示金剛石轉(zhuǎn)化成石墨是放熱反應，說明金剛石的能量比石墨高，石墨更穩(wěn)定，B正確；D．圖丁表示吸熱反應，反應物中化學鍵斷裂所需的總能量高于形成生成物中化學鍵所釋放的總能量，D正確；故選A。8．N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中能量變化如下圖所示，下列說法不正確的是A．2mol氣態(tài)氧原子結(jié)合生成O2(g)時，放出498kJ能量B．該反應中反應物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量C．斷裂1molNO分子中的化學鍵，需要吸收632kJ能量【答案】B【詳解】A．成鍵放出能量，2mol氣態(tài)氧原子結(jié)合生成(g)時，能放出498kJ能量，A正確；B．此反應為吸熱反應，該反應中反應物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量，B錯誤；C．由圖中可知，生成2molNO放出能量2632kJ，斷裂1molNO分子中的化學鍵，需要吸收632kJ能量，C正確；故選B。9．如圖為在催化劑表面合成氨的反應機理。下列說法正確的是A．該進程中既有非極性鍵斷裂，又有非極性鍵形成【答案】D【詳解】A．該反應歷程沒有非極性鍵形成，故A錯誤；答案選D。10．利用銅鈰氧化物(xCuO—yCeO2，Ce是活潑金屬)催化氧化除去H2中少量CO的可能機理如圖所示。下列說法正確的是A．步驟(i)中Cu、Ce化合價均升高B．步驟(ii)若用18O2參與反應，一段時間后，18O不可能出現(xiàn)在銅鈰氧化物中C．步驟(iii)中既有共價鍵的斷裂，也有共價鍵的生成D．銅鈰氧化物減小了反應2CO+O2=2CO2的反應熱【答案】C【分析】反應（i）CO與催化劑作用生成二氧化碳，得到O原子，催化劑失去O原子形成一個空位，反應（ii）氧氣與CO共同與催化劑作用，O2中的O原子結(jié)合了催化劑，反應（iii）氧原子填充了催化劑的空位，同時釋放出二氧化碳?！驹斀狻緼．反應(i)中CO與催化劑作用生成CO2，CO得到O原子C的化合價升高，催化劑失去O原子催化劑中Cu、Ce化合價應該降低，A錯誤；B．由圖可知，在反應(ii)中氧分子和催化劑銅鈰氧化物中的空位結(jié)合，反應后1個氧原子進入空位，故一段時間后，可能出現(xiàn)在銅鈰氧化物中，B錯誤；C．在催化氧化過程中，步驟(iii)通常涉及CO與O2的反應生成CO2。這個過程中，CO中的CO鍵斷裂，同時生成新的C=O鍵。因此，步驟(iii)中既有共價鍵的斷裂，也有共價鍵的生成，C正確；D．催化劑能改變反應速率，但不影響反應熱，D錯誤；故選C?！敬鸢浮緽【詳解】A．由圖可知，氣態(tài)HCN的能量低于氣態(tài)HNC的能量，物質(zhì)的能量越低越穩(wěn)定，則氣態(tài)HCN比氣態(tài)HNC穩(wěn)定，故A錯誤；C．由圖可知，1molHCN(g)轉(zhuǎn)化為1mol時吸收熱量為186.5kJ，而此時HCN(g)中的化學鍵并沒有全部斷開，所以1molHCN(g)分子中所有化學鍵全部斷開需要吸收的熱量大于186.5kJ，故C錯誤；D．催化劑能降低反應的活化能，但反應的焓變的數(shù)值和符號不變，則在催化劑條件下反應，1molHCN(g)轉(zhuǎn)化為1molHNC(g)需要吸收的熱量為59.3kJ，故D錯誤；故選B?！緩娀柧殹肯铝姓f法錯誤的是A．該反應歷程中決速步驟能壘為0.9eVB．歷程①中有鍵生成，歷程③中有鍵斷裂【答案】C【詳解】A．反應歷程中，活化能最大的為決速步，其中歷程④的活化能最高（0.9eV），A正確；B．歷程①中有Hg2+與H2O之間形成了配位鍵，即有鍵生成，歷程③中碳碳三鍵變成碳碳雙鍵，斷裂了鍵，B正確；故答案選C?！敬鸢浮緽故選B?！敬鸢浮緽C．圖像顯示M的能量高于L的能量，不符合為吸熱反應，L的能量低于N的能量，不符合符合放熱反應，C項錯誤；D．圖像顯示M的能量高于L的能量，不符合為吸熱反應，L的能量低于N的能量，不符合符合放熱反應，D項錯誤；故答案為：B。下列說法錯誤的是A．I向TS1轉(zhuǎn)化的速率大于向TS2轉(zhuǎn)化的速率D．Ⅰ→Ⅱ異構(gòu)化過程中沒有鍵斷裂【答案】B【詳解】A．由圖可知I向TS1轉(zhuǎn)化的活化能小于I向TS2轉(zhuǎn)化的活化能，故I向TS1轉(zhuǎn)化的速率大于向TS2轉(zhuǎn)化的速率，A正確；D．由圖可知Ⅰ中的碳碳雙鍵斷裂異構(gòu)化得到Ⅱ，斷的是鍵沒有鍵斷裂，D正確；故答案選B。16．金屬氧化物可催化加氫制備或甲醇，部分反應歷程如圖。下列說法正確的是A．“路徑I”中碳原子的雜化方式未發(fā)生變化D．催化劑可同時改變反應歷程與焓變【答案】B【詳解】A．“路徑I”中CO2的碳原子的雜化方式為sp，CH3OH的碳原子的雜化方式為sp3，A錯誤；B．讀圖可知，“路徑I”反應H2COOH*→CH2O*+OH*的Ea=45.4(132.1)=86.7kJ/mol，B正確；C．根據(jù)圖示，圖中初始為CO2*和OH*，只有部分反應歷程，并沒有給出CO2和H2的相對能量，無法判斷反應是放熱反應還是吸熱反應，C錯誤；D．催化劑只改變反應歷程，不改變反應始態(tài)和終態(tài)，即不改變反應的焓變，D錯誤；故選B。17．2A(g)B(g)+Q(Q>0)；下列能量變化示意圖正確的是【答案】B【詳解】根據(jù)熱化學方程式2A(g)?B(g)+Q(Q>0)可知：該反應是2molA氣體發(fā)生反應產(chǎn)生1molB氣體，放出熱量Q，反應物的能量比生成物的能量高，且同一種物質(zhì)在氣態(tài)時能量高于在液體時能量；故選B。脫氫過程中的能量變化如圖所示。下列敘述錯誤的是A．反應i的活化能大于反應ii的活化能C．“低壓、高溫”條件下，能提高十氫萘的脫氫率【答案】D【詳解】A．活化能是指化學反應中由反應物分子到達活化分子所需的最小能量，由圖可判斷，反應i的活化能大于反應ii的活化能，A正確；C．反應i、ii均為氣體體積增大的吸熱反應，“低壓、高溫”條件下，有利于反應i、ii向正反應方向進行，能提高十氫萘的脫氫率，C正確；故選D。19．關于如圖所示的說法，錯誤的是A．圖A可表示Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應的能量變化B．圖B中1molN2與3molH2充分反應放出的熱量少于92kJC．圖C中發(fā)生的反應的ΔH＜0D．三個圖均表示反應物化學鍵鍵能總和小于生成物化學鍵鍵能總和【答案】D【詳解】A．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應是吸熱反應，生成物的總能量大于反應物總能量，則圖A可表示Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應的能量變化，A正確；C．鋅粉與稀鹽酸的反應為放熱反應，圖C中發(fā)生的反應的ΔH＜0，C正確；D．圖A表示吸熱反應，即反應物化學鍵鍵能總和大于生成物化學鍵