■河南省鄲城縣第一高級中學(xué) 李文艷

從近幾年高考和各地模擬考試情況看，反應(yīng)熱知識的考查增加了對能量轉(zhuǎn)化圖的理解和運(yùn)用，其主要命題形式有如下幾種。

一、能量轉(zhuǎn)化圖與實(shí)物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

例1炭黑是霧霾中的重要顆粒物。研究發(fā)現(xiàn)，它可以活化氧分子，生成活化氧。活化過程的能量變化模擬計(jì)算結(jié)果如圖1所示，活化氧可以快速氧化SO2。下列說法正確的是( )。

圖1

A.每活化一個氧分子吸收0.29eV的能量

B.水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.42eV

C.氧分子的活化是O—O的斷裂與C—O鍵的生成過程

D.炭黑顆粒是大氣中SO2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑

解析：由活化過程的能量變化模擬圖可知，每活化一個氧分子放出0.29eV的能量，A項(xiàng)錯誤；水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低包括兩部分，第一部分炭黑與氧氣生成中間產(chǎn)物使活化能降低0.18eV，第二部分是中間物質(zhì)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)物質(zhì)使活化能降低0.42eV，則水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.6eV，B項(xiàng)錯誤；結(jié)合圖示，比較反應(yīng)物與目標(biāo)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可知，C項(xiàng)正確；根據(jù)“活化氧可以快速氧化二氧化硫”可以判定，D項(xiàng)正確。

答案：CD

二、能量轉(zhuǎn)化圖與吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的判斷

例2科學(xué)家用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程如圖2所示。

圖2

下列說法中正確的是( )。

A.CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)

B.在該過程中，CO斷鍵形成C和O

C.CO和O生成了具有極性共價(jià)鍵的CO2

D.狀態(tài)Ⅰ →狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程

解析：根據(jù)能量—反應(yīng)過程的圖像知，狀態(tài)Ⅰ的能量高于狀態(tài)Ⅲ的能量，故該過程是放熱反應(yīng)，A項(xiàng)錯誤；根據(jù)狀態(tài)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以看出整個過程中CO中的C和O形成的化學(xué)鍵沒有斷裂，B項(xiàng)錯誤；由狀態(tài)Ⅲ可知，生成物是CO2，具有極性共價(jià)鍵，C項(xiàng)正確；狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O反應(yīng)的過程，D項(xiàng)錯誤。

答案：C

三、能量轉(zhuǎn)化圖與催化劑、活化能的判斷

例3我國科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3COOH的催化反應(yīng)歷程。該歷程如下頁圖3所示。

圖3

下列說法不正確的是( )。

A.生成CH3COOH總反應(yīng)的原子利用率為100%

B.CH4→CH3COOH過程中，有C—H鍵發(fā)生斷裂

C.①→②放出能量并形成了C—C鍵

D.該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率

解析：根據(jù)圖示，CH4與CO2在催化劑存在時(shí)生成CH3COOH，總反應(yīng)為CH4+種生成物，原子利用率為100%，A項(xiàng)正確；CH4選擇性活化變?yōu)棰俚倪^程中，有1個C—H鍵發(fā)生斷裂，B項(xiàng)正確；根據(jù)圖示，①的總能量高于②的總能量，①→②放出能量，對比①和②，①→②形成C—C鍵，C項(xiàng)正確；催化劑只影響化學(xué)反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡，不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)錯誤。

答案：D

四、物質(zhì)間的循環(huán)與能量轉(zhuǎn)化判斷

例4某科學(xué)家利用二氧化鈰(CeO2)在太陽能作用下將 H2O、CO2轉(zhuǎn)變?yōu)?H2、CO。其過程如下:

下列說法不正確的是( )。

A.該過程中CeO2沒有消耗

B.該過程實(shí)現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化

C.圖4中ΔH1=ΔH2+ΔH3

D.以CO和 O2構(gòu)成的堿性燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為

解析：根據(jù)題干中已知的兩個反應(yīng)可以看出，CeO2在反應(yīng)前后沒有變化，CeO2應(yīng)該是水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氫氣和一氧化碳的催化劑，A項(xiàng)正確；在太陽能的作用下，水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氫氣和一氧化碳，太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B項(xiàng)正確；根據(jù)蓋斯定律可知-ΔH1=ΔH2+ΔH3，C項(xiàng)錯誤；以一氧化碳和氧氣構(gòu)成的堿性燃料電池，負(fù)極應(yīng)為一氧化碳失電子，在堿性條件下一氧化碳應(yīng)變?yōu)樘妓岣x子，結(jié)合選項(xiàng)中所給的電極反應(yīng)式，再根據(jù)電荷守恒、得失電子守恒，則可判斷D項(xiàng)正確。

答案：C

圖4

五、能量轉(zhuǎn)化圖與熱化學(xué)方程式的正誤判斷

例5肼(H2NNH2)是一種高能燃料，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖5所示。

圖5

已知斷裂1mol化學(xué)鍵所需的能量(kJ):N≡N為942，O==O 為500，N-N為154，則斷裂1molN—H鍵所需的能量(kJ)是( )。

A.194 B.391 C.516 D.658

解析：本題考查化學(xué)鍵鍵能與反應(yīng)熱關(guān)系。由圖知N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ·mol-1，可設(shè)斷裂1molN—H鍵所需能量為xkJ，154kJ+4xkJ+500kJ-2752kJ=-534kJ，可求得x=391。

答案：B