高中化学人教版（2019）必修2 同步练习 6.1.1 化学反应与热能

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第六章　化学反应与能量第一节　化学反应与能量变化第1课时　化学反应与热能基础过关练　　　　　　　　　　　　　　　　题组一　化学反应中的能量变化1.(2020湖南娄底高一开学考试)下列说法正确的是(　　)A.风力、化石燃料、天然铀矿都是一次能源B.需要加热才能发生的反应都是吸热反应C.断开1molC—H键要放出一定的能量D.燃煤发电是将化学能直接转化为电能2.(2020青海西宁高一期中)如图所示,把下列物质分别加入装有水的锥形瓶里,立即塞紧带有U形管的塞子,已知U形管内预先装有少量水(为方便观察,预先将水染成红色),结果U形管左边液面升高,则加入的物质可能是(　　)A.NaOH固体B.浓硫酸C.NH4NO3晶体D.Na2O2固体3.(2020江苏苏州高一期中)根据如图提供的信息,下列所得结论不正确的是(　　)A.该反应是吸热反应B.该反应中旧键断裂吸收的能量高于新键形成放出的能量C.该反应可能是碳酸钙的分解反应D.该反应一定需要加热才能发生4.(2019辽宁沈阳东北育才中学高一下期中)如图所示,烧杯甲中盛有少量液态冰醋酸,烧杯乙中盛有NH4Cl晶体,在烧杯乙中再加入适量氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],搅拌,可观察到冰醋酸逐渐凝结为固体。下列有关判断正确的是(　　),A.NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应是放热反应B.反应物的总能量高于生成物的总能量C.反应中有热能转化为产物内部的能量D.反应中断裂的化学键只有离子键题组二　化学键与化学反应中能量变化的关系5.(2020山西大同一中高一月考)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是(　　)A.该反应是化合反应B.催化剂参加了化学反应过程C.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键的断裂和形成D.①→②过程中,形成了C—C键,断裂的化学键的总键能<形成的化学键的总键能6.(2020内蒙古集宁一中高一期中)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,已知1molCO(g)与2molH2(g)反应生成1molCH3OH(g)放出116kJ热量。某些化学键的键能数据如下表:化学键C—HH—HC—OH—O键能/kJ·mol-1413436358463则CO中碳氧键的键能是(　　)A.431kJ·mol-1B.946kJ·mol-1C.1072kJ·mol-1D.1130kJ·mol-17.(2020江西南昌实验中学高一开学考试)分析下面化学键键能数据,判断下列分子中受热时最不稳定的是(深度解析)化学键H—HH—FH—BrH—I键能(kJ/mol)436565368297A.氢气B.氟化氢C.溴化氢D.碘化氢,8.(2020四川遂宁高一期中)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成(或断裂)1mol共价键时释放(或吸收)的能量。已知H—H键的键能为436kJ·mol-1、Cl—Cl键的键能为243kJ·mol-1、H—Cl键的键能为x,若1molH2(g)与1molCl2(g)反应生成2molHCl(g)放出183kJ的热量,则x为(　　)A.496kJ·mol-1B.431kJ·mol-1C.862kJ·mol-1D.248kJ·mol-1题组三　吸热反应与放热反应9.(2020陕西西安高二期中)对于放热反应2H2(g)+O2(g)2H2O(l),下列说法正确的是(　　)A.产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量B.反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量C.反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量D.反应物H2和O2比产物H2O稳定10.(2020黑龙江哈尔滨高一期中)下列说法正确的是(　　)A.物质发生化学反应时都伴随着能量变化B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化C.在一个确定的化学反应体系中,反应物的总能量与生成物的总能量一定相同D.在一个确定的化学反应体系中,反应物的总能量总是高于生成物的总能量11.(2020陕西渭南高一月考)下列反应属于吸热反应的是　(　　)A.稀硫酸与氢氧化钾溶液反应B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C.锌与稀硫酸的反应D.生石灰变成熟石灰的反应12.(2020河北唐山一中高一期中)下列反应中,既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是(　　)A.锌片与稀硫酸的反应B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C.甲烷在空气中的燃烧反应D.高温条件下碳与CO2的反应13.(2020河南开封高一月考)已知反应A+BC+D的能量变化如图所示,下列叙述正确的是(　　),A.A的能量一定低于C的能量,B的能量一定低于D的能量B.因为该反应为吸热反应,故一定要加热,反应才能进行C.破坏反应物中的化学键所吸收的能量一定小于形成生成物中化学键所放出的能量D.A和B的总能量一定低于C和D的总能量题组四　化学能与热能相互转化及利用14.(2020山东嘉祥第一中学高一月考)下列说法正确的是　(　　)A.放热反应都不需要加热就能发生B.灼热的碳与二氧化碳的反应是放热反应C.由C(石墨)+1.9kJ·mol-1→C(金刚石)可知,金刚石比石墨稳定D.等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多15.(2019河北正定中学高一下期末)下列过程中吸收能量的是(　　),16.(2019河南省实验中学高一下期中)在一个小烧杯里加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上,然后向烧杯内加入约10g氯化铵晶体,并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题:(1)写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)如果没有看到“结冰”现象,我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热?(答出两种方案)①第一种方案是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ②第二种方案是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)“结冰”现象说明该反应断开旧化学键　　　　(填“吸收”或“放出”)的能量　　　　(填“>”或“<”)形成新化学键　　　　(填“吸收”或“放出”)的能量。 能力提升练　　　　　　　　　　　　　　　　题组一　化学反应中的能量变化1.(双选)(2020辽宁瓦房店高一月考,)下列分析正确的是(深度解析)A.将氯气通入盛有H2O2和NaOH的混合溶液的烧杯中,烧杯壁发烫,说明反应物的总能量高于生成物的总能量,放出热量B.1molH2在氯气中完全燃烧,放出180kJ热量,则键能(E)的关系为E(H—H)=180kJ·mol-1+2E(H—Cl)-E(Cl—Cl)C.干燥的碘粉与铝粉混合无明显现象,滴上一滴水会冉冉升起紫色的碘蒸气,最后得到白色的AlI3。说明碘和铝发生的反应是放热反应D.精确实验测得H2O在常温下也能微弱电离:H2OH++OH-,该过程是放热过程2.(2020四川成都外国语学校高一开学考试,)N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如图所示,用、、分别表示N2、H2、NH3,下列说法正确的是(　　),A.使用催化剂时,合成氨的反应放出的热量减少B.在该过程中,N2、H2断键形成N原子和H原子C.在该过程中,N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3D.合成氨反应中,反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量3.(2020山东枣庄第一中学高一期中,)如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列叙述正确的是(　　)A.Mg(s)所具有的能量高于MgX2(s)所具有的能量B.电解MgCl2制Mg(s)和Cl2(g)是吸热过程C.热稳定性:MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2D.常温下氧化性:F2<cl2<br2<i24.(2019天津第一中学高一下期末,)某反应由两步反应a→b→c构成,其能量变化曲线如图所示,下列叙述正确的是(>”或“<”)生成物的总能量。 (2)写出一个吸热反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 11.(2019山东招远一中高一下月考,)为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如图所示三套实验装置:(1)上述3套装置中,不能证明“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是　　　　。 (2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平),在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸,U形管中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　,说明该反应属于　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 (3)为探究固体M溶于水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。①若M为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ②若M溶于水后观察到烧杯里产生气泡,则说明M溶于水　　　　　　　(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”); ③若M溶于水后观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,则M可能是　　　。 (4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反应。方法①:选择上述装置　　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)进行实验; ,方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到棉花燃烧,则说明该反应是　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 ,答案全解全析基础过关练1.A　一次能源是指从自然界取得未经改变或转变而直接利用的能源,风力、化石燃料、天然铀矿都是一次能源,A正确;吸热反应是指生成物的总能量大于反应物的总能量的反应,反应需要吸收能量,与外界条件无关,B错误;断开1molC—H键要吸收一定的能量,C错误;燃煤发电是将化学能先转化为热能,热能再转化为机械能,最后由机械能转化为电能,D错误。2.C　在加入物质之前,U形管内左右两侧的液面相同,加入物质后,U形管左边液面升高,根据温度对气体体积的影响的知识可知:加入的物质溶于水后吸收热量,温度降低,选项中只有NH4NO3晶体溶于水吸热,而NaOH固体、Na2O2固体溶于水放出热量,浓硫酸稀释时也放热,故选C。3.D　图中反应物总能量小于生成物总能量,所以该反应是吸热反应,A正确;该反应是吸热反应,所以旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量,B正确;碳酸钙的分解反应为吸热反应,C正确;吸热反应不一定需要加热,如氯化铵和氢氧化钡晶体反应不需要加热,D错误。4.C　烧杯甲中冰醋酸逐渐凝结为固体,说明NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应,反应物的总能量低于生成物的总能量,反应中有热能转化为产物内部的能量,则A、B错误,C正确;NH4Cl晶体与氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]反应生成BaCl2、NH3和H2O,既有离子键断裂和形成,又有共价键断裂和形成,D错误。5.C　根据图中信息可知,发生反应CH4+CO2CH3COOH,该反应是化合反应,A正确;催化剂参加了化学反应过程,但质量及化学性质不变,B正确;CH4CH3COOH过程中,有C—H键的断裂,没有C—H键的形成,C不正确;①→②过程中,形成了C—C键,反应为放热反应,断裂的化学键的总键能<形成的化学键的总键能,D正确。6.C　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和,设CO中碳氧键的键能为x,结合图表提供的化学键的键能,则x+2×436kJ·mol-1-(3×413kJ·mol-1+358kJ·mol-1+463kJ·mol-1)=-116kJ·mol-1,解得x=1072kJ·mol-1,故选C。7.D　由题干信息可知,H—H键的键能为436kJ/mol,H—F键的键能为565kJ/mol,H—Br键的键能为368kJ/mol,H—I键的键能为297kJ/mol,键能越小,分子越不稳定,H—I键的键能最小,受热时分子最不稳定,D符合题意。规律方法　共价分子在发生化学变化时,首先需断裂反应物分子中所存在的共价键,然后再形成新的化学键,生成新的物质。所以由共价分子构成的物质是否稳定,与其分子中所存在的共价键的强弱有关,若分子中所存在的共价键不牢固,容易断裂,则相应物质的稳定性也就较差。,8.B　反应的焓变=反应物的总键能-生成物的总键能;H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的反应热等于436kJ·mol-1+243kJ·mol-1-2x=-183kJ·mol-1,解得x=431kJ·mol-1,故选B。9.B　反应2H2(g)+O2(g)2H2O(l)是放热反应,则说明反应物氢气和氧气的总能量高于生成物水的总能量。10.A　化学反应过程中,反应物的总能量与生成物的总能量一定不相同,所以化学变化中都伴随着能量变化,A正确;物质三态变化中有能量变化,但无新物质产生,则伴有能量变化的物质变化不都是化学变化,B错误;因为化学变化中都伴随能量变化,所以反应物的总能量与生成物的总能量一定不相同,C错误;对于放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,对于吸热反应,反应物的总能量低于生成物的总能量,D错误。11.B　稀硫酸与氢氧化钾溶液的反应为放热反应,A不符合题意;Ba(OH2)·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应,B符合题意;锌与稀硫酸的反应为放热反应,C不符合题意;生石灰变成熟石灰的反应为放热反应,D不符合题意。12.D　锌片和稀硫酸的反应为放热反应,属于氧化还原反应,A不符合题意;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为放热反应,但元素的化合价没有发生变化,不属于氧化还原反应,B不符合题意;甲烷在空气中的燃烧反应为氧化还原反应,但为放热反应,C不符合题意;灼热的碳与二氧化碳的反应为吸热反应,且碳元素的化合价发生了变化,属于氧化还原反应,D符合题意。13.D　由题图可知该反应为吸热反应,则A和B的总能量小于C和D的总能量,但无法确定A与C、B与D的能量高低,A错误,D正确;由题图可知该反应为吸热反应,与反应条件无关,该反应可能需要加热,也可能不需要加热,如氢氧化钡晶体和氯化铵反应是吸热反应,不需加热,B错误;由题图可知该反应为吸热反应,则断裂化学键吸收的能量大于形成化学键释放的能量,C错误。14.D　有些放热反应需要加热才能发生,如铝热反应,A错误;碳与二氧化碳的反应是吸热反应,B错误;由C(石墨)+1.9kJ·mol-1→C(金刚石)可知,石墨转化为金刚石是吸热反应,石墨的能量低于金刚石的能量,石墨更稳定,C错误;等量的硫蒸气具有的能量大于硫固体具有的能量,因此等量的硫蒸气完全燃烧时放出的热量多,D正确。15.A　生成物的总能量高于反应物的总能量,属于吸热反应,A正确;反应物的总能量高于生成物的总能量,属于放热反应,B错误;反应物的总能量高于生成物的总能量,属于放热反应,C错误;浓硫酸稀释时放出热量,D错误。16.答案　(1)Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+10H2O+2NH3↑(2)使反应物充分混合,迅速发生反应(3)在烧杯内的反应物中插入温度计,反应后温度计示数下降,说明该反应是吸热反应　用皮肤感受,感觉烧杯外壁很凉,说明该反应为吸热反应(4)吸收　>　放出解析　(1)氯化铵和氢氧化钡晶体反应生成氯化钡、氨气和水。(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵晶体之间的反应是固体之间的反应,搅拌可使混合物充分接触并发生反应。(3)氢氧化钡晶体和氯化铵的反应是吸热反应,可以根据用手触摸烧杯外壁,烧杯外壁变凉,或用温度计测混合物的温度,温度计示数下降,或玻璃片上的水结冰,或烧杯和底部的玻璃片粘在一起等现象来证明。,(4)“结冰”现象说明该反应是一个吸热反应,则反应物的总能量小于生成物的总能量,旧键断裂吸收的总能量大于新键形成释放的总能量。能力提升练1.AC　放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量,A正确;根据题意可知,反应物键能之和-生成物键能之和=-180kJ·mol-1,则有E(H—H)+E(Cl—Cl)-2×E(H—Cl)=-180kJ·mol-1,E(H—H)=-180kJ·mol-1+2E(H—Cl)-E(Cl—Cl),B错误;碘和铝发生化合反应生成AlI3,放出的热使碘升华,所以反应是放热反应,C正确;电离过程是在水溶液中或熔融状态下产生自由移动离子的过程,水电离时断裂化学键,所以水的电离是吸热过程,D错误。规律方法　放热或吸热反应的判断(1)根据具体化学反应实例判断。①常见的放热反应:所有可燃物的燃烧、所有金属与酸的反应、所有中和反应、绝大多数化合反应、少数分解反应、多数置换反应、某些复分解反应。②常见的吸热反应:极个别的化合反应(CO2和C的反应)、绝大多数的分解反应、少数置换反应[C+H2O(g)、Fe+H2O(g)]、某些复分解反应(铵盐与强碱的反应)。(2)根据反应物和生成物的相对稳定性判断:由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应,反之为放热反应。(3)根据反应条件判断,凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应,反之为放热反应。(4)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断,若反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应,反之为吸热反应。2.B　使用催化剂不能改变反应放出的热量,A错误;在②→③过程中,存在H—H键、键的断裂,形成N原子和H原子,B正确;NH3中含有N—H键,为极性键,C错误;合成氨为放热反应,则反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量,D错误。3.B　Mg(s)和X2(g)所具有的总能量高于MgX2(s)所具有的能量,A错误;MgCl2的能量低于Mg(s)和Cl2(g)的总能量,故电解MgCl2制Mg(s)和Cl2(g)是吸热过程,B正确;能量越低越稳定,则热稳定性:MgF2>MgCl2>MgBr2>MgI2,C错误;常温下氧化性:I2<br2<cl2<f2,d错误。4.b>A>C,故A→B为吸热反应,B→C为放热反应,A错误;由题图可知C的能量最低,物质能量越低越稳定,故C最稳定,B正确;由题图知,A、C的能量差为ΔH,C错误;吸热反应不一定需要加热,D错误。5.C　氮气和氢气中只含非极性共价键,则Ⅰ中破坏的只有非极性键,A错误;由题图可知Ⅳ中NH2与H结合生成NH3,B错误;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为成键过程,形成化学键释放能量,则均为放热过程,C正确;由题图可知,0.5molN2完全反应生成NH3放出的热量=(324+389+460)kJ-1129kJ=44kJ,则1mol氮气完全反应生成氨气放热88kJ,D错误。6.C　断裂1molN2中的键需要吸收946kJ的能量,而断裂1molNO中化学键需要吸收632kJ的能量,断键吸收的能量越低,说明物质的稳定性越差,因此通常情况下,NO不如N2稳定,A错误;通常情况下N2(g)和O2(g)混合不反应,B错误;断裂,1molN2(g)和1molO2(g)中的化学键需要吸收的能量为946kJ+498kJ=1444kJ,反应产生2molNO(g)释放的能量为2×632kJ=1264kJ,1444kJ-1264kJ=180kJ,吸收的能量大于放出的能量,说明该反应为吸热反应,即1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量,C正确;根据选项C分析可知,1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJ,D错误。7.C　反应物的总能量高于生成物的总能量,因此该反应是放热反应,A错误;化学键断裂需吸收能量,而不是释放能量,B错误;由题图可知断裂2molA—B键需要吸收ykJ能量,C正确;由题图可知,1molA2(g)和1molB2(g)的总能量高于2molAB(g)的总能量,D错误。8.B　反应是吸热还是放热与反应条件无关,从题图可以看出该反应是吸热反应,不能确定该反应是否需要在加热条件下才能进行,A错误;依据题图分析判断1molA2和1molB2反应生成2molAB,每生成2molAB吸收(a-b)kJ热量,B正确;由题图可知反应物总能量低于生成物总能量,C错误;由题图可知,断裂1molA—A键和1molB—B键,吸收akJ能量,D错误。9.CD　根据题意,氢气与碘单质反应生成碘化氢为放热反应,所以反应物的总能量比生成物的总能量高,A错误;因为该反应为放热反应,所以断开1molH—H键和1molI—I键所吸收的能量小于形成2molH—I键所放出的能量,而形成2molH—I键所放出的能量与断开2molH—I键所吸收的能量相等,B错误;该反应是可逆反应,向密闭容器中加入1molH2和1molI2,充分反应后放出的热量小于akJ,C正确;设断开2molH—I键所需能量为xkJ,根据反应热=反应物的键能总和-生成物的键能总和,则有b+c-x=-a,解得x=c+b+a,D正确。10.答案　(1)旧化学键的断裂与新化学键的形成　O—H、　吸热　>(2)C+CO22CO(其他合理答案均可)解析　(1)从化学键角度来看,化学反应的本质为旧化学键的断裂与新化学键的形成;根据2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g),反应中断裂的化学键有O—H键、键;根据图示,反应物的总能量低于生成物的总能量,可知2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)是吸热反应,则4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)为放热反应,反应中反应物的总能量大于生成物的总能量。(2)氢氧化钡晶体与氯化铵固体的反应、碳与二氧化碳的反应等都属于吸热反应。11.答案　(1)Ⅲ(2)左端液柱降低,右端液柱升高　放热(3)①产生气泡,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的导管内形成一段水柱　②可能是放热反应　③NH4NO3(答案合理即可)(4)Ⅰ或Ⅱ　放热,解析　(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅲ不能证明铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应。(2)氢氧化钡与硫酸反应属于中和反应,中和反应都是放热反应,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端液柱降低,右端液柱升高。(3)①若M为钠,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,该反应为放热反应,放出的热量使大试管中温度升高,气体压强增大,所以右边烧杯中有气泡产生,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的导管内形成一段水柱。②若M溶于水后观察到烧杯里产生气泡,说明M溶于水放出热量,由于放热反应一定属于化学变化,而有热量放出的不一定为化学变化,如氢氧化钠溶于水放热,但不是化学反应,所以可能是放热反应。③若M溶于水后观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,说明装置中气体的压强减小,则M可能是硝酸铵,硝酸铵溶于水吸收热量。(4)方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到棉花燃烧,则说明该反应是放热反应。</br2<cl2<f2,d错误。4.b></cl2<br2<i24.(2019天津第一中学高一下期末,)某反应由两步反应a→b→c构成,其能量变化曲线如图所示,下列叙述正确的是(>