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2026人教版高中化学必修第二册
题型整合练　图像在化学反应中的应用
题型1　能量图像
1.(2025浙江G5联盟期中)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.图中A表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量
B.从反应的能量变化上看,该反应是吸热反应
C.断裂1 mol 和3 mol H—H释放的能量为E1
D.2 mol NH3(g)的总能量比1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量高
2.(2025广东深圳期中)甲烷与氧气反应过程中的能量变化如图所示。下列有关说法中正确的是(　　)
A.生成1 mol CO2同时形成2 mol H—O键
B.生成水煤气的反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)与该反应的能量变化相同
C.若破坏1 mol O2(g)中的化学键需吸收能量493 kJ,则破坏1 mol C—H键平均需吸收能量415 kJ
D.1 mol CH4(g)在O2(g)中完全燃烧生成2 mol H2O(l)向外界释放800 kJ的能量
3.(2025福建三明期中)铜—铈氧化物(xCuO·yCeO2,Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO,总反应为2CO+O2 2CO2,其反应过程与能量关系及可能机理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.步骤(ⅰ)中只有一种元素化合价发生变化
B.步骤(ⅲ)中既有共价键的断裂,也有共价键的形成
C.反应过程中催化剂未参与反应
D.总反应过程中形成化学键释放的总能量低于断裂化学键吸收的总能量
题型2　化学反应速率与化学平衡图像
4.(2025湖北宜昌期中)某温度下,在3 L恒容密闭容器中投入一定量的A、B,发生反应:3A(g)+bB(g) cC(g)+2D(s),12 s时生成C的物质的量为1.2 mol。下列说法中正确的是(　　)
A.图中两曲线相交时,v正(A)=v逆(A)
B.0~2 s内,D的平均反应速率为0.1 mol·L-1·s-1
C.化学计量系数b∶c=1∶2
D.12 s时,B的转化率为75%
5.(2025江苏徐州期中)为研究质量相等、不同状态(块状、粉末状)碳酸钙固体与足量盐酸反应的反应速率,某同学通过实验测定数据得出如图所示的曲线。下列有关说法中不正确的是(　　)
A.曲线乙表示的是块状碳酸钙固体与盐酸反应
B.随着反应进行,盐酸浓度降低,反应速率不断降低
C.若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的速率,则曲线甲t2~t3 s内平均反应速率为 mL/s
D.两次实验,不同状态的固体最终生成的CO2的量相同
6.(2024河南郑州十校期中联考)某化学小组欲测定酸性条件下KClO3溶液与NaHSO3溶液反应的化学反应速率,所用试剂为10 mL 0.1 mol·L-1 KClO3溶液和10 mL 0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液,所得溶液中Cl-的浓度随时间变化的曲线如图1所示,v(Cl-)随时间的变化如图2所示。
(1)请将该反应的离子方程式补充完整。
Cl+3HS 　　+3　　+3H+(已配平)
(2)根据实验数据可知,该反应在0~4 min的平均反应速率v(Cl-)=　　　　　　　　　。
(3)下列说法正确的是　　　　。
A.若纵坐标为v(Cl)的v-t曲线与图2中的曲线不能重合
B.图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内n(Cl-)的增大
C.后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小
(4)t0~t1段反应速率增大,为探究可能的原因,设计如下方案探究影响化学反应速率的因素:
已知:S对该反应无影响;
可供选择的试剂:A.NaCl固体　B.Na2SO4固体　C.0.2 mol·L-1 盐酸　D.0.1 mol·L-1 H2SO4溶液　E.0.2 mol·L-1 HNO3溶液
方 案 假设 数据处理 具体实 验操作
Ⅰ 反应产物Cl-对反应有催化作用,加快了化学反应速率 取10 mL 0.1 mol·L-1 KClO3溶液于烧杯中,先加入　　　　,再加入10 mL 0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液 绘制溶液中c(Cl-)随时间变化的曲线与图1对比
Ⅱ 反应中溶液酸性增强,加快了化学反应速率 分别向两个烧杯中加入10 mL 0.1 mol·L-1 KClO3溶液。烧杯①中加入1 mL水,烧杯②中加入1 mL　　　,再分别向两个烧杯中加入10 mL 0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液
①方案Ⅰ中所选试剂为　　　　(填字母,下同),方案Ⅱ中所选试剂为　　　　。
②方案Ⅱ烧杯①中加入1 mL水的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③除方案Ⅰ和方案Ⅱ外,请再提出一种可能加快化学反应速率的措施:　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
1.A　题图中A表示反应物[1 mol N2(g)+3 mol H2(g)]的总能量,A正确;由题图可知,生成物[2 mol NH3(g)]的总能量低于反应物[1 mol N2(g)+3 mol H2(g)]的总能量,则该反应为放热反应,B、D错误;断裂1 mol 和3 mol H—H形成氮原子和氢原子,吸收的能量为E1,C错误。
2.C　由题图可知,生成1 mol CO2同时生成2 mol H2O,即形成4 mol H—O键,A错误;CH4与O2的反应是放热反应,生成水煤气的反应是吸热反应,二者能量变化不同,B错误;已知1 mol CH4(g)和2 mol O2(g)断裂化学键吸收2 646 kJ能量,若破坏1 mol O2(g)中的化学键需吸收能量493 kJ,那么破坏2 mol O2(g)中的化学键吸收2×493=986 kJ能量,1 mol CH4(g)中含4 mol C—H键,设破坏1 mol C—H键平均需吸收能量x kJ,则4x+986=2 646,解得x=415,即破坏1 mol C—H键平均需吸收能量415 kJ,C正确;1 mol CH4(g)在O2(g)中完全燃烧生成1 mol CO2和2 mol H2O(g)释放(3 446-2 646) kJ=800 kJ能量,H2O(g)转化为H2O(l)会继续释放能量,故1 mol CH4(g)在O2(g)中完全燃烧生成2 mol H2O(l)向外界释放的能量大于800 kJ,D错误。
3.B　 步骤(ⅰ)中CO转化为CO2,则C元素化合价发生了变化,另外,催化剂中失去了1个O,则Cu或Ce元素的化合价也会发生变化,A错误;步骤(ⅲ)中,OO、中的共价键会发生断裂,形成CO键,所以既有共价键的断裂,也有共价键的形成,B正确;反应过程中催化剂参与反应,改变反应历程,C错误;根据题图可知,总反应放热,则形成化学键释放的总能量大于断裂化学键吸收的总能量,D错误。
4.C　题图中两曲线相交之后,两种反应物的浓度继续减小,反应未达到平衡,则v正(A)≠v逆(A),A错误;D呈固态,一般不用D的浓度变化表示平均反应速率,B错误;由题图可知,起始浓度:c(A)=0.8 mol·L-1,c(B)=0.5 mol·L-1,12 s时浓度:c(A)=0.2 mol·L-1,c(B)=0.3 mol·L-1,12 s时c(C)==0.4 mol·L-1,可建立如下三段式:
3A(g)+bB(g) cC(g)+2D(s)
起始/(mol·L-1) 0.8 0.5 0
转化/(mol·L-1) 0.6 0.2 0.4
12 s时/(mol·L-1) 0.2 0.3 0.4
根据相同时间内,各物质的浓度变化量之比等于化学计量数之比,得出3∶b∶c=0.6∶0.2∶0.4,则b=1,c=2,b∶c=1∶2,C正确;12 s时,B的转化率为×100%=40%,D错误。
5.B　质量相等的粉末状碳酸钙固体和块状碳酸钙固体与足量盐酸反应生成二氧化碳的体积相等,但粉末状碳酸钙与盐酸的接触面积大、反应速率快,生成等量二氧化碳所需时间少,所以曲线甲表示的是粉末状碳酸钙固体与盐酸反应,曲线乙表示的是块状碳酸钙固体与盐酸反应,A正确;碳酸钙与盐酸的反应是放热反应,反应开始时,温度对反应速率起主要作用,温度升高,反应速率加快,随着反应的进行,浓度对反应速率起主要作用,浓度不断降低反应速率不断减小,B错误;由题图可知,曲线甲t2~t3 s内,二氧化碳体积的增加量为(V3-V2) mL,则反应的平均反应速率为 mL/s,C正确;探究反应速率的影响因素时,只控制一个变量,则研究不同状态碳酸钙固体与盐酸反应的反应速率时,两次实验所取碳酸钙固体质量一样,与足量的盐酸反应生成二氧化碳的量相同,D正确。
6.答案　(1)Cl-　S　(2)0.002 5 mol·L-1·min-1　(3)C　(4)①A　D　②进行空白实验,消除溶液体积改变对实验的影响　③升高温度
解析　(1)Cl具有氧化性,可以把HS氧化为S,自身被还原为Cl-,则根据原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒得到Cl+3HS Cl-+3S+3H+。
(2)v(Cl-)===0.002 5 mol·L-1·min-1。
(3)根据反应速率(单位相同)之比等于化学计量数之比,可知=1,因此若纵坐标为v(Cl)的v-t曲线与图2中的曲线完全重合,A错误;图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内c(Cl-)的增加,B错误;后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小,单位时间内生成的c(Cl-)减小,则v(Cl-)逐渐减小,C正确。
(4)①方案Ⅰ,假设反应产物Cl-对反应有催化作用,则根据变量控制法,方案Ⅰ中所选试剂为NaCl固体;方案Ⅱ,假设反应中溶液酸性增强,加快了化学反应速率,则根据变量控制法以及已知S对该反应无影响,方案Ⅱ中所选试剂为0.1 mol·L-1 H2SO4溶液。③除方案Ⅰ和方案Ⅱ外,加快化学反应速率的措施还有升高温度。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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