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专题 07 化学反应中的能量变化及反应机理
1．(2022·浙江卷)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
物质(g) O H HO HOO H O H O H O
2 2 2 2 2
能量/ kJmol-1 249 218 39 10 0 0 136 242
HO(g)+HO(g)=H O (g) H O 214kJmol-1 H
可根据 2 2 计算出 2 2中氧氧单键的键能为 。下列说法不正确的是A． 2
的键能为436kJmol-1
O H O
B． 2的键能大于 2 2中氧氧单键的键能的两倍
HOOⅠ
C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用
【答案】AD
【解析】A．由图中信息可知，进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程I是放热反应，A说法
正确；
B．进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B
说法不正确；
C．进程Ⅲ中由S•Y转化为P•Y的活化能高于进程Ⅱ中由S•X转化为P•X的活化能，由于这两步反应分别
是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ，Ｃ说法不正确；
D．由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S•Z，然后S•Z转化为产物P•Z，由于P•Z没有转化为
P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确；综上所述，本题选AD。
1．(2022·重庆市育才中学模拟预测)“世上无难事，九天可揽月”，我国的航空航天事业取得了举世嘱目的
成就。碳酰肼类化合物 是种优良的含能材料，可作为火箭推进剂的组分，其相关反应的
能量变化如图所示，已知 ，则 为
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】由盖斯定律可知，△H=2 H + H — H =2×(—299kJ/mol)+(—1018kJ/mol)—(+87kJ/mol)= —
1 2 3 4
1563kJ/mol，故选A。 △ △ △
2．(2022·浙江·温州中学模拟预测)已知 固体溶于水放热，有关过程能量变化如图
下列说法正确的是
A．反应① ， B．
C． D．
【答案】B
【解析】A．由于液体的混乱度大于固体，反应① ，A错误；
B． 表示ROH破坏离子键的过程，应为钠离子半径小于钾离子，破坏离子键氢氧化钾吸收的能量要多，则 ，B正确；
C． 表示氢氧根离子从气态离子转化为溶液中离子的热量变化， ，C错误；
D．由盖斯定律可知 ，D错误；
答案选B。
3．(2022·贵州·模拟预测)冬季燃煤排放的大量活性溴化合物BrCl能通过光解释放溴自由基和氯自由基，从
而影响大气中自由基(OH、HO )的浓度，其循环原理如图所示。下列说法不正确的是
2
A．NO 的排放会造成酸雨
2
B．向原煤中添加石灰石有利于实现“碳达峰、碳中和”
C．通过上述循环，大气中OH自由基的浓度升高
D．BrCl的排放会造成臭氧含量减小
【答案】B
【解析】A．二氧化氮会与水反应生成硝酸和一氧化氮，所以二氧化氮排放会造成酸雨，故A正确；
B．向原煤中添加石灰石可以减少二氧化硫的排放，但不能减少二氧化碳的排放，所以不能实现“碳达峰、
碳中和”，故B错误；
C．由图可知，上述循环中消耗大气中的臭氧和HO ，生成HO，所以大气中OH自由基的浓度升高，故C
2
正确；
D．由图可知，上述循环中消耗大气中的臭氧和HO ，所以BrCl的排放会造成臭氧含量减小，故D正确；
2
故选B。
4．(2022·安徽蚌埠·模拟预测)CO与NO在铁催化剂表面进行如下两步反应：
2
第一步：Fe*+N O=FeO*+N
2 2
第二步：FeO*+CO=Fe*+CO
2
其相对能量与反应历程如下图所示，下列说法不正确的是A．总反应是放热反应，化学方程式为CO+NO CO+N
2 2 2
B．在反应过程中，有极性键和非极性键的断裂和生成
C．总反应的反应速率由第一步反应决定
D．Fe*为反应的催化剂，FeO*为中间产物
【答案】B
【解析】A．由题干反应历程图可知，该反应的总反应化学方程式为CO+NO CO+N ，反应物的总
2 2 2
能量高于生成物的总能量，则是放热反应，A正确；
B．由题干反应历程图可知，在反应过程中，反应物中CO和NO中的C-O、N-O极性键断裂，CO 中有
2 2
C-O极性键形成，即整个过程中没有非极性键的断裂和生成，B错误；
C．总由题干反应历程图可知，第一步反应的活化能大于第二步反应，即第一步反应为慢反应，则整个反
应的反应速率由第一步反应决定，C正确；
D．由题干反应历程图可知，Fe*反应过程中参与反应，但反应前后不变，即Fe*为反应的催化剂，FeO*为
中间产物，D正确；
故答案为：B。
5．(2022·安徽合肥·三模)最近科学家研究发现铱元素(Ir)形成的复杂阴离子[Ir(CO) I]-能催化甲醇的羰基化
2 2
反应，催化过程中各步基元反应如图所示，其中M→N的反应速率较快，N→Y→X的反应速率较慢，下列
有关说法正确的是A．催化过程中基元反应M→N的活化能最大
B．反应过程中Ir元素的化合价保持不变
C．存在反应：CHCOOH+HI→CH COI+HO
3 3 2
D．甲醇的羰基化反应原子利用率为100%
【答案】D
【解析】A．因为M→N的反应速率较快，所以该催化过程中基元反应M→N的活化能较小，A不正确；
B．从反应过程中配合物的组成可以看出，Ir元素的化合价发生改变，B不正确；
C．从转化关系看，存在反应：CHCOI+HO→CH COOH+HI，C不正确；
3 2 3
D．反应的总反应为CHOH+CO→CH COOH，所以甲醇的羰基化反应原子利用率为100%，D正确；
3 3
故选D。
6．(2022·安徽师范大学附属中学模拟预测)如图分别代表溴甲烷和三级溴丁烷发生水解的反应历程。下列
说法不正确的是
I.CH Br+NaOH→CH OH+NaBr
3 3
II.(CH )CBr+NaOH→(CH )COH+NaBr
3 3 3 3
A．反应I的 H＜0
B．反应I有一△个过渡态，反应II有两个过渡态
C．反应I中C—Br键未断裂，反应II有C—Br键的断裂和C—O键的形成
D．增加NaOH的浓度，反应I速率增大，反应II速率不变【答案】C
【解析】A．Ⅰ反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应△H＜0，A不符合题意；
B．由图可知，反应I有一个过渡态，反应II有两个过渡态，B不符合题意；
C．反应I中有C—Br键断裂，由CHBr转化成CHOH，反应II也有C—Br键的断裂和C—O键的形成，
3 3
由(CH)CBr转化成(CH)COH，C符合题意；
3 3 3 3
D．反应Ⅱ卤代烃先自身转变为过渡态，然后氢氧根与过渡态的烃结合，氢氧化钠不直接与卤代烃一起转
化到活化态，所以增加氢氧化钠的浓度不能使Ⅱ速率增大，D不符合题意；
故选C。
7．(2022·陕西·咸阳市高新一中二模)自由基是化学键断裂时产生的含未成对电子的中间体，活泼自由基与
氧气的反应一直是科研人员的关注点。HNO自由基与O 反应过程的能量变化如图所示，下列说法正确的
2
是
A．反应物的键能总和大于生成物的键能总和
B．产物P 与P 的分子式、氧元素的化合价均相同
1 2
C．该历程中最大正反应的活化能E =186.19 kJ
正
D．相同条件下，Z转化为产物的速率：v(P )＞V(P )
1 2
【答案】D
【解析】A．由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，则参与反应的反应物总键
能小于生成物的总键能，故A选项错误；
B．产物P 与P 的分子式均为HNO，但产物P 结构中存在“-O-O-”，则产物P 中部分氧元素的化合价
1 2 3 1 1为-1价，而产物P 氧元素的化合价为-2价，两者氧元素的化合价不同，故B选项错误；
2
C．最大的正反应的活化能出现在由中间产物Z到过渡态IV时，即最大正反应的活化能 E =-18.92kJ/mol-
正
(-205.11kJ/mol)=186.19kJ.mol-1，故C选项错误；
D．相同条件下，反应所需的活化能越小，则反应的速率越快，由于到产物P 所需活化能更小，故反应速
1
率更快，故v(P )＞V(P )，故D选项正确。
1 2
故选D选项。
8．(2022·陕西宝鸡·三模)我国科学家研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[C H(g)+H(g)=C H(g)
2 4 2 2 6
H=akJ·mol-1]的反应历程如下图所示，下列说法正确的是
△
A．1molC H(g)与1molH (g)具有的能量之和小于1molC H(g)的能量
2 4 2 2 6
B．过渡态物质的稳定性：过渡态1>过渡态2
C．该反应的焓变：ΔH=—129.6kJ·mol-1
D．相应的活化能：催化剂AuF<催化剂AuPF
【答案】C
【解析】A．由图可知，该反应为反应物总能量高于生成物的总能量的放热反应，故A错误；
B．由图可知，过渡态1的相对能量高于过渡态2，物质的能量越高，越不稳定，所以过渡态1的稳定性小
于过渡态2，故B错误；
C．由图可知，反应的焓变ΔH=—[0—(—129.6kJ·mol-1)]=—129.6kJ·mol-1，故C正确；
D．由图可知，催化剂AuF、催化剂AuPF 的活化能分别为109.34 kJ·mol-1、26.3 kJ·mol-1，则催化剂AuF
的活化能大于催化剂AuPF ，故D错误；
故选C。
9．(2022·安徽合肥·二模)某科研人员提出HCHO与O 在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO、HO的
2 2 2
历程，该历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构)。下列叙述错误的是( )A．该历程中HCHO中所有的C-H键均断裂
B．该过程的总反应为HCHO+O CO+H O
2 2 2
C．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量
D．生成物CO 中的氧原子由HCHO和O 共同提供
2 2
【答案】C
【解析】A．反应HCHO→CO ，HCHO中所有的C-H键均断裂，A项正确；
2
B．根据题干所示，反应物为HCHO和O，生成物为CO 和HO，HAP做催化剂，反应方程式为：
2 2 2
HCHO+O CO+H O，B项正确；
2 2 2
C．该反应与甲醛和氧气燃烧：HCHO+O CO+H O能量变化大致相同，甲醛燃烧为放热反应，故题中
2 2 2
反应也为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；
D．根据图示反应时HCHO中C-H键均断裂，连接O 提供的一个O原子形成CO，则生成物CO 中的氧原
2 2 2
子由HCHO和O 共同提供，D项正确；
2
答案选C。
10．(2022·安徽蚌埠·模拟预测)硝酸盐污染已成为一个日益严重的环境问题，甲酸(HCOOH)在纳米级Pd表
面分解为活性H 和CO，再经下列历程实现NO 的催化还原，进而减少污染。已知Fe(II)、Fe(III)表示
2 2
Fe O 中二价铁和三价铁。下列说法正确的是
3 4A．Fe O 没有参与该循环历程
3 4
B．HCOOH分解时，碳氢键和氧氢键发生了断裂
C．NO 是NO 催化还原过程的催化剂
D．在整个历程中，每1molH 可还原1 mol NO
2
【答案】B
【解析】A．由图可知，铁元素发生了价态变化，说明Fe O 参与了该循环历程，故A错误；
3 4
B．由信息可知，HCOOH分解为H 和CO，说明HCOOH分解时，碳氢键和氧氢键发生了断裂，而后形
2 2
成了碳氧双键，故B正确；
C．由图可知，在整个历程中，NO 先被还原为NO ，NO 再被还原为N，则NO 是反应的中间产物，
2
不是催化剂，故C错误；
D．在整个历程中，Fe O 为催化剂，H 作还原剂，将NO 最终转化为N，根据得失电子守恒1molH 可还
3 4 2 2 2
原0.4 mol NO ，故D错误；
答案选B。
11．(2022·陕西·长安一中模拟预测)利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的
过程如图所示。 ， ， 等共存物的存在会影响水体修复效果，定义单位时间内ZVI释放电子的物
质的量为 ，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为 。下列说法正确的是
A．只有反应①在正极发生B．单位时间内，三氯乙烯脱去 时
C．④的电极反应式为
D．增大单位体积水体中小粒径ZVI的投入量，可使 减小
【答案】B
【解析】A．由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知，反应①②③④均为化合价降低得电子的
反应，所以应在正极发生，故A错误；
B．三氯乙烯C HCl 中C原子化合价为+1价，乙烯中C原子化合价为-2价，1 mol C HCl 转化为1 molC H
2 3 2 3 2 4
时，得到6 mol电子，脱去3 mol氯原子，所以脱去a mol Cl时n=2a mol，故B正确；
e
C．由示意图及N元素的化合价变化可写出如下转化NO +8e-→NH ，由于生成物中有NH 所以只能用
H+和HO来配平该反应，所以④的电极反应式为 ，故C错误；
2
D．增大单位体积水体中小微粒ZVI的投入量，可以增大小微粒ZVI和正极的接触面积，加快ZVI释放电
子的速率，可使n增大，故D错误；
t
故选B。
12．(2022·内蒙古呼和浩特·一模)钒元素用途广泛，如图是一种钒的化合物催化某反应的反应机理。下列叙
述不正确的是A． 是该反应的催化剂
B．过程①②④中反应的原子利用率为100%
C．该催化循环中V的成键数目发生变化
D．该反应的离子方程式为：HO+Cl-+ H+= HOCl+ H O
2 2 2
【答案】B
【解析】A．过程① 和过氧化氢反应，在反应④中生成 ，则
为催化剂，故A正确；
B．反应②中有水生成，原子利用率没有达到100%，故B错误；
C．过程①中HO 转化为-H和-OOH，有氢氧键的断裂和形成，过程②中有氢氧键的断裂，则该催化循环
2 2
过程中有氢氧键的断裂和形成，故C正确；
D．由图可知，每次循环的反应物有HO、H+、HO 和Cl-，生成物有HOCl和HO，所以整个反应体系中
2 2 2 2
每次循环的净反应为H++H O+Cl-=HOCl+H O，故D正确；
2 2 2
故选：B。
13．(2022·江西南昌·一模)科学家利用金(Au)催化电解法在常温常压下实现合成氨，工作时某极区的微观示
意图如下，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂(LiCF SO )和乙醇的有机溶液。下列说法正确是
3 3A．金(Au)为催化剂不参与反应
B．三氟甲磺酸锂和乙醇的有机溶液不能导电
C．该电极方程式为：N+6e-+6CH CHOH=2NH +6CH CHO-
2 3 2 3 3 2
D．选择性透过膜只允许N、NH 和HO通过，其它离子不可通过
2 3 2
【答案】C
【解析】A．金(Au)虽然为催化剂，但是会参与反应，在整个过程不断被消耗、然后生成，总量不变，A
错误；
B．该装置为电解池，电解液必须导电，即三氟甲磺酸锂和乙醇的有机溶液导电，B错误；
C．据图可知，N 得电子后，和乙醇反应生成氨气和CHCHO-，根据电子守恒和元素守恒可得电极反应为
2 3 2
N+6e-+6CH CHOH=2NH +6CH CHO-，C正确；
2 3 2 3 3 2
D．据图可知，水分子不能透过选择性透过膜，D错误；
综上所述答案为C。
14．(2022·河南郑州·三模)下图是在Cu基分子筛表面用NH 处理 NO，污染物的一种反应机理。下列说法
3
正确的是
注：图中元素右上角的罗马数字表示化合价A．该过程中化合价发生变化的只有N和O两种元素
B．上述过程中催化剂首先吸附的是NO
C．该过程中氧化产物和还原产物只有N
2
D．该过程的总反应为4NH ＋4NO＋O N+6H O
3 2 2 2
【答案】D
【解析】A．从反应流程图可知，发生化合价变化的元素还有Cu， A项错误；
B．从上述过程中可以看出，催化剂首先吸附的是NH ，B项错误；
3
C．从反应流程图可知，NH 中的N被氧化生成N，NO中的N被还原生成N，O 中的O最终被还原生成
3 2 2 2
HO，C项错误；
2
D．从反应流程图可知总反应为4NH ＋4NO＋O N+6H O，D项正确；
3 2 2 2
故答案选D。
15．(2022·河南洛阳·三模)在催化剂作用下，乙基格氏试剂(C HMgBr)与酯反应可生成环丙醇衍生物(
2 5
)。反应过程如图所示。
下列叙述错误的是
A．化合物1直接催化乙基格氏试剂(C HMgBr)与酯反应的进行
2 5
B．反应过程中Ti的成键数目保持不变。
C．化合物4和5互为同分异构体
D．乙基格氏试剂(C HMgBr)与乙酸甲酯的反应为CHCOOCH + 2C HMgBr C H+
2 5 3 3 2 5 2 6+ CHOMgBr
3
【答案】A
【解析】A．由题干反应历程图可知，化合物1是催化剂，但不是直接催化乙基格氏试剂(C HMgBr)与酯
2 5
反应的进行，而是先与乙基格氏试剂反应转化后的化合物3与酯进行反应，A错误；
B．由题干反应历程图可知，反应过程中化合物1、2、3、4、5中Ti的成键数目均为4，始终保持不变，B
正确；
C．由题干反应历程图可知，化合物4和5的分子式相同而结构不同，故互为同分异构体，C正确；
D．由题干反应历程图可知，类比与材料历程图中的反应不难看出，乙基格氏试剂(C HMgBr)与乙酸甲酯
2 5
的反应为CHCOOCH + 2C HMgBr C H+ + CHOMgBr，D正确；
3 3 2 5 2 6 3
故答案为：A。
16．(2022·河南洛阳·二模)我国科研人员提出了由小分子X、Y转化为高附加值产品M的催化反应历程。
该历程可用示意图表示如下，下列说法正确的是
A．由X、Y生成M的总反应原子利用率为100%
B．①→②过程属于吸热反应
C．X、Y、M分别为甲烷、二氧化碳和乙醇
D．反应过程中有C-H键、C-C键、O-H键生成
【答案】A
【解析】由图可知，X、Y、M分别为甲烷、二氧化碳和乙酸，该反应CH+CO CHCOOH，属于
4 2 3
化合反应。
A． 该反应CH+CO CHCOOH，属于化合反应，由X、Y生成M的总反应原子利用率为
4 2 3100%，故A正确；
B．由图可知②能量低于①能量，则①→②过程有热量放出，故B错误；
C． 由图可知，X、Y、M分别为甲烷、二氧化碳和乙酸，故C错误；
D． 由图可知，反应过程中有C-C键、O-H键生成，无C-H键，故D错误；
故选A。
17．(2022·河南·二模)某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，其反应热∆H=-620.9kJ·mol-1。一定条件下
该反应经历三个基元反应阶段，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法正确的是
A．∆E=306.6kJ/mol B．三个基元反应中只有③是放热反应
C．该化学反应的速率主要由反应②决定 D．该过程的总反应为2CO+2NO=N +2CO
2 2
【答案】D
【解析】A．图中ΔE= E=248.3-【-620.9-(199.2)-(-513.5)】=554.9kJmol-1，故A错误；
B．由图可知，三个基元△反应中，反应②和反应③的反应物总能量大⋅于生成物的总能量，属于放热反应，
故B错误；
C．正反应活化能最大的是反应③，活化能越大反应速率越慢，整个反应由最慢的一步决定，则该化学反
应的速率主要由反应③决定，故C错误；
D．由始态和终态可知，该过程的总反应为2CO+2NO=N +2CO ，故D正确；
2 2
故选：D。
18．(2022·山西太原·三模)我国科学家利用Co的化合物在Fe(OH) 氧化过程中的催化作用，促进了电催化
2
过程中流失的Fe催化活性中心的原位自修复(Fe再沉积的主要反应过程) ，反应机理如图所示。下列说法
错误的是A．反应过程中CoOOH为催化剂
B．图中各反应不能在酸性条件下进行
C．存在反应Co(OH) +OH- -e- =CoOOH+H O
2 2
D．图中所示物质之间的转化有非极性键的形成和断裂
【答案】D
【解析】A．由图可知，钴的化合物CoOOH参与第一步反应，在后面的反应中生成，属于催化剂，故A
正确；
B． Fe(OH) 、钴的化合物CoOOH都能与盐酸反应，另反应都在碱性条件下进行，所以各反应不能在酸性
2
条件下进行，故B正确；
C．由图可知，Co(OH) +OH- -e- = CoOOH + H O，故C正确；
2 2
D．由图可知，图中所示物质之间的转化有O-O非极性键的形成，但无非极性键的断裂，故D错误；
答案选D。
19．(2022·陕西·长安一中模拟预测)某构建碳骨架的反应历程如图所示。下列关于该反应的说法错误的是A．总反应的原子利用率为100%
B．过程中钴原子形成的化学键数目保持不变
C．过程断裂了极性键和非极性键
D．反应过程中HCo(CO ) 降低了反应的活化能
3 3
【答案】B
【解析】A．由题干中反应机理图示可知：上述总反应为：CHCH=CH+CO+CH OH
3 2 3
(CH)CHCOOCH ，故该转化的原子利用率为100%，A正确；
3 2 3
B．由题干中反应机理图示可知：上述过程中钴原子形成的化学键数目分别有4、5、6，转化过程发生了变
化，B错误；
C．由题干中反应机理图示可知：上述过程断裂了C-H键、 Co-C键、C-O键等极性键和C-C键非极性键，
C正确；
D．由题干中反应机理图示可知：上述反应过程中HCo(CO) 是整个反应的催化剂，故HCo(CO) 能降低反
3 3
应的活化能，D正确；
故合理选项是B。
