2025高考化学题源专题11 化学反应中的热效应与反应机理（原卷版）

专题十一化学反应中的热效应与反应机理考情概览：解读近年命题思路和内容要求，统计真题考查情况。2024年真题研析：分析命题特点，探寻常考要点，真题分类精讲。近年真题精选：分类精选近年真题，把握命题趋势。必备知识速记：归纳串联解题必备知识，总结易错易混点。最新模拟探源：精选适量最新模拟题，发掘高考命题之源。命题解读考向分析近年高考试题，高考中有关化学反应的热效应内容的考查在选择题和主观题中都会涉及，在选择题中考查的主要形式有两种：一是考查简单的化学反应能量变化形式和能源对自然环境和社会发展的影响；二是以陌生的化学反应机理图为载体进行考查，涉及的知识点较多，从近年考题的精况看，可将化学反应机理考查分为三个热点：一是反应过程中的能量变化：二是反应过程中的微粒变化：三是机理与化学反应速率和化学平衡的关系。考向一化学反应中的能量变化考向二有关反应热的计算考向三化学反应历程、机理图分析命题分析分析2024年高考化学试题可以看出，对于化学反应中的热效应的考查，在非选择题中主要考查盖斯定律的应用，在选择题中则主要考查化学反应中能量变化的特点和相关判断，以及反应能量变化图分析。对于反应机理的考查则依然保持了往年的命题特点，涉及的知识点丰富，如物质结构、能量变化、化学键、氧化还原反应、反应速率等。试题精讲考向一化学反应中的能量变化1．（2024·全国甲卷）人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期，现正向新能源方向高质量发展。下列有关能源的叙述错误的是A．木材与煤均含有碳元素 B．石油裂化可生产汽油C．燃料电池将热能转化为电能 D．太阳能光解水可制氢2．（2024·安徽卷）某温度下，在密闭容器中充入一定量的，发生下列反应：，，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是A． B． C． D．3．（2024·甘肃卷）甲烷在某含催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是A． B．步骤2逆向反应的C．步骤1的反应比步骤2快 D．该过程实现了甲烷的氧化考向三化学反应历程、机理图分析4．（2024·浙江6月卷）丙烯可发生如下转化(反应条件略)：下列说法不正确的是A．产物M有2种且互为同分异构体(不考虑立体异构)B．可提高Y→Z转化的反应速率C．Y→Z过程中，a处碳氧键比b处更易断裂D．Y→P是缩聚反应，该工艺有利于减轻温室效应5．（2024·贵州卷）AgCN与可发生取代反应，反应过程中的C原子和N原子均可进攻，分别生成腈和异腈两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态，Ⅰ、Ⅱ为后续物)。由图示信息，下列说法错误的是A．从生成和的反应都是放热反应B．过渡态TS1是由的C原子进攻的而形成的C．Ⅰ中“”之间的作用力比Ⅱ中“”之间的作用力弱D．生成放热更多，低温时是主要产物6．（2024·河北卷）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺()以捕获，使放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。对上述电池放电时的捕获和转化过程开展了进一步研究，电极上转化的三种可能反应路径及相对能量变化如图(*表示吸附态)。下列说法错误的是A．捕获的反应为B．路径2是优先路径，速控步骤反应式为C．路径1、3经历不同的反应步骤但产物相同；路径2、3起始物相同但产物不同D．三个路径速控步骤均涉及转化，路径2、3的速控步骤均伴有再生考向一化学反应中的能量变化1．（2023·湖北卷）2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射，标志着我国航天事业进入到高质量发展新阶段。下列不能作为火箭推进剂的是A．液氮-液氢 B．液氧-液氢 C．液态-肼 D．液氧-煤油2．（2022·天津卷）一定条件下，石墨转化为金刚石吸收能量。下列关于石墨和金刚石的说法正确的是A．金刚石比石墨稳定B．两物质的碳碳键的键角相同C．等质量的石墨和金刚石中，碳碳键数目之比为4∶3D．可以用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨3．（2021·广东卷）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是A．煤油是可再生能源B．燃烧过程中热能转化为化学能C．火星陨石中的质量数为20D．月壤中的与地球上的互为同位素考向二有关反应热的计算4．（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)OHHOHOO能量/249218391000可根据计算出中氧氧单键的键能为。下列说法不正确的是A．的键能为B．的键能大于中氧氧单键的键能的两倍C．解离氧氧单键所需能量：D．5．（2022·重庆卷）“千畦细浪舞晴空”，氮肥保障了现代农业的丰收。为探究(NH4)2SO4的离子键强弱，设计如图所示的循环过程，可得△H4/(kJ•mol-1)为A．+533 B．+686 C．+838 D．+11436．（2021·浙江卷）相同温度和压强下，关于反应的，下列判断正确的是A． B．C． D．考向三化学反应历程、机理图分析7．（2023·新课标卷）“肼合成酶”以其中的配合物为催化中心，可将与转化为肼()，其反应历程如下所示。下列说法错误的是A．、和均为极性分子B．反应涉及、键断裂和键生成C．催化中心的被氧化为，后又被还原为D．将替换为，反应可得8．（2023·湖南卷）是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某(Ⅱ)催化剂(用表示)能高效电催化氧化合成，其反应机理如图所示。

下列说法错误的是A．(Ⅱ)被氧化至(Ⅲ)后，配体失去质子能力增强B．M中的化合价为C．该过程有非极性键的形成D．该过程的总反应式：9．（2022·湖南卷）反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：下列有关四种不同反应进程的说法正确的是A．进程Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用10．（2022·山东卷）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是A．含N分子参与的反应一定有电子转移B．由NO生成的反应历程有2种C．增大NO的量，的平衡转化率不变D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少11．（2021·山东卷）18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：+OH-+CH3O-能量变化如图所示。已知为快速平衡，下列说法正确的是A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步B．反应结束后，溶液中存在18OH-C．反应结束后，溶液中存在CH318OHD．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变12．（2021·湖南卷）铁的配合物离子(用表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是A．该过程的总反应为B．浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C．该催化循环中元素的化合价发生了变化D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定一、基元反应与过渡态理论1．基元反应大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应都称为基元反应。2．对于基元反应aA＋bB=gG＋hH，其速率方程可写为v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k称为速率常数，恒温下，k不因反应物浓度的改变而变化)，这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。有时称其为质量作用定律。3．许多化学反应，尽管其反应方程式很简单，却不是基元反应，而是经由两个或多个步骤完成的复杂反应。例如H2(g)＋I2(g)=2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应：①I2I＋I(快)②H2＋2I=2HI(慢)其中慢反应为整个反应的决速步骤。4．过渡态理论如图所示是两步完成的化学反应，分析并回答下列问题。(1)该反应的反应物为A、B，中间体为C，生成物为D。(2)由A、B生成C的反应为吸热反应，由C生成D的反应为放热反应，总反应为放热反应。(3)第一步为慢反应，第二步为快反应，决定总反应快慢的是第一步反应。二、经典图示解析方法（1）回归教材中的经典图示反应历程与活化能催化剂对反应历程与活化能影响（2）常见反应历程(或机理)图像分析图像解读催化剂与化学反应(1)在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；E1－E2为此反应的焓变(ΔH)。(2)有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个，如模拟演练题1中图像所表示的)，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为放热反应。(3)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小“环式”反应对于“环式”反应过程图像，位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”的物质为生成物，如②和③1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理催化剂与中间产物催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。中间产物：在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续有消耗多少。例1：在含少量I-的溶液中，H2O2分解的机理为：H2O2+I-→H2O+IO-慢H2O2+IO-→O2+I-+H2O快在该反应中I-为催化剂，IO-为中间产物。例2：而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质，(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图中，MoO3则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物质均为中间产物。能垒与决速步骤能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也成为慢反应。例如图中，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。注意：①能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。②用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。③相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。三、催化反应机理题的解题思路（1）通览全图，找准一“剂”三“物”一“剂”指催化剂催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上三“物”指反应物、生成物、中间物种(或中间体)反应物通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物生成物通过一个箭头最终脱离整个历程的物质多是产物中间体通过一个箭头脱离整个历程，但又生成的是中间体，通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[]”标出（2）逐项分析得答案根据第一步由题给情境信息，找出催化剂、反应物、生成物、中间体，再结合每一选项设计的问题逐项分析判断，选出正确答案。（3）重新认识催化剂①催化剂具有的三大特征催化剂是通过降低反应活化能，从而改变了反应的途径，此即催化剂加速化学反应的主要原因所在。总结起来，催化剂的特征主要表现在这样几个方面：第一，催化剂可以改变反应速率，但其自身在反应前后的组成、质量和化学性质不变。第二，催化剂不改变化学平衡。即催化剂既能加快正向反应的速率，也能加快逆向反应的速率，从而缩短化学反应达到平衡的时间。第三，催化剂具有特殊的选择性，不同类型的反应，需要选择不同的催化剂。同一种反应物，使用不同的催化剂，可以得到不同的产物。②常见催化剂的四大误区误区1催化剂不参加化学反应实际上，催化剂不是不参加化学反应，而是在化学反应前后，催化剂的化学性质基本不变。例如在铜催化乙醇生成乙醛的反应中，铜参与反应的原理如下：第一步为2Cu＋O2=2CuO，第二步为CuO＋CH3CH2OH→Cu＋CH3CHO＋H2O，这两步反应方程式的加和为O2＋2CH3CH2OH→CH3CHO＋2H2O。显然催化剂参与了化学反应。误区2一种反应只有一种催化剂实际上一个反应可以有多种催化剂，只是我们常选用催化效率高的，对环境污染小，成本低的催化剂，如双氧水分解的催化剂可以是二氧化锰，也可以是氯化铁，当然还可以硫酸铜等。误区3催化剂都是加快化学反应速率实际上，催化剂有正催化剂与负催化剂，正催化剂加快化学反应速率，负催化剂是减慢化学反应速率的。误区4催化剂的效率与催化剂的量无关实际上，催化剂参与了化学反应，是第一反应物。既然是反应物，催化剂的表面积，催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如用酵母催化剂做食品，酵母量大自然面就膨大快。催化剂的用量是会改变催化效率的。1．（2024·河北衡水部分高中一模）已知下列热化学方程式：①

②

③

则反应的(单位：kJ/mol)为A． B． C． D．2．（2024·江苏苏州·三模）合成氨反应为。下列说法正确的是A．该反应B．C．反应中每消耗转移电子D．实际生产中以低温、高压、高活性催化剂的条件来提高氨气产率3．（2024·北京东城一模）碱金属单质M和反应的能量变化如下图所示。下列说法正确的是A．CsCl晶体是共价晶体 B．C．若M分别为Na和K，则：Na<K D．，4．（2024·甘肃·二模）如图(表示活化能)是与生成的部分反应过程中各物质的能量变化关系图，下列说法正确的是A．题述反应为吸热反应B．升高温度，、均减小，反应速率加快C．第一步反应的方程式可表示为D．第一步反应的速率大于第二步反应的速率5．（2024·重庆·三模）甲酸常用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成和，在无、有催化剂条件下的能量与反应历程的关系如下图所示，下列说法正确的是A．B．可以通过和计算的总键能C．途径二中参与反应，是该反应过程的中间产物D．途径二中反应的快慢由生成的速率决定6．（2024·安徽滁州·二模）已知催化反应历程如下图所示，催化历程中有参与。下列有关该反应的说法正确的是A．步骤①的速率常数大于步骤②B．反应历程中存在非极性键的断裂和形成C．催化历程中，仅氧元素的化合价未发生变化D．步骤②的热化学方程为：

7．（2024·湖南岳阳第一中学考前训练）标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下(已知O2和Cl2的相对能量为0)，下列说法错误的是A．B．可计算键能为C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ=历程ⅠD．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)ΔH=(E4-E5)kJ∙mol−18．（2024·河南开封·三模）电喷雾电离得到的(等)与反应可得。分别与反应制备甲醇，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以示例)。已知：直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢。下列说法正确的是A．步骤Ⅰ和Ⅱ中均涉及氢原子成键变化B．与反应的能量变化为图中曲线C．与反应，生成的氘代甲醇有三种D．与反应，生成的氘代甲醇：9．（2024·重庆十八中两江实验学校一诊）某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程示意图如图(图中只画出了HAP的部分结构)。下列说法不正确的是（

）A．HAP能提高HCHO与O2的反应速率B．HCHO在反应过程中，有C—H键发生断裂C．根据图示信息，CO2分子中的氧原子全部来自O2D．该反应可表示为：HCHO＋O2CO2＋H2O10．（2024·贵州·二模）利用计算机技术测得乙炔()在催化作用下生成的反应历程及相对能量变化如图所示。下列说法正确的是A．的B．反应历程中能量最高的物质中含有两种官能团C．升高反应体系的温度可以提高乙炔的平衡转化率D．决速步骤的反应为11．（202