2023屆高考化學(xué)【100題精練答案解析】化學(xué)反應(yīng)歷程知識(shí)考查(解析版)

【100題精練+答案+解析】化學(xué)反應(yīng)歷程知識(shí)考蟄

[2022年高考題】

1.（2022年1月浙江選考）下圖為某課題組設(shè)計(jì)一種固定CO2的方法。下列說法不思顧的是

丫

R八oyx、

Ar

廣公寸“’、Ar

一。乂味爐i）

1A人「

v

X八Ar

R

A.反應(yīng)原料中的原子100%轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物

B.該過程在化合物x和r催化下完成

C.該過程僅涉及加成反應(yīng)

。。cx;。

D.若原料用,則產(chǎn)物為

答案：C

RkR工°>。

解析：A.通過圖示可知，二氧化碳和、/反應(yīng)生成R°沒有其它物質(zhì)生成，反應(yīng)原

料中的原子100%轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，A正確；

B.通過圖示可知，X和1-在反應(yīng)過程中是該反應(yīng)的催化劑，B正確；

C.在該循環(huán)過程的最后一步中形成五元環(huán)的時(shí)候反應(yīng)類型為取代反應(yīng)，C錯(cuò)誤；

D.通過分析該反應(yīng)流程可知，通過該歷程可以把三元環(huán)轉(zhuǎn)化為五元環(huán)，故若原0料>用,則

產(chǎn)物為°,D正確；

2.（2022屆八省八校）CO2/C2H4耦合反應(yīng)制備丙烯酸甲酯的機(jī)理如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是

co：+

A.由步驟①知：加成反應(yīng)也可生成酯類物質(zhì)

B.反應(yīng)過程中存在C—H鍵的斷裂

C.該反應(yīng)的原子利用率為100%

D.若將步驟②中CEI換為CH3cH21,則產(chǎn)品將變?yōu)楸┧嵋阴?/p>

答案：C

解析：由圖可知，CO2/C2H4耦合反應(yīng)制備丙烯酸甲酯的反應(yīng)物為二氧化碳、乙烯和一碘甲烷，生成物

為丙烯酸甲酯和碘化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+CH2=CH2+CH3I-^^L

CH2=CHCOOCH3+H1O

LNi、乂

A.由圖可知，步驟①發(fā)生的反應(yīng)為乙烯與二氧化碳發(fā)生加成反應(yīng)生成酯nOO,故A正確;

B.由圖可知，步驟①乙烯與二氧化碳發(fā)生加成反應(yīng)時(shí)發(fā)生了C—H鍵的斷裂，故B正確；

C.由分析可知，生成物為丙烯酸甲酯和碘化氫，則反應(yīng)的原子利用率不可能為100%,故C錯(cuò)誤；

D.由分析可知，二氧化碳、乙烯和一碘甲烷在催化劑作用下反應(yīng)生成丙烯酸甲酯和碘化氫，則二氧化

碳、乙烯和碘乙烷在催化劑作用下反應(yīng)生成丙烯酸乙酯和碘化氫，故D正確；

3.（2022年北京卷）CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO?排放并實(shí)現(xiàn)資源利用，原理如圖1所示。反應(yīng)①完成之

后，以N2為載氣，以恒定組成的N2、CH4混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時(shí)間流出氣體各組分的物

質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖2所示。反應(yīng)過程中始終未檢測(cè)到CO2,在催化劑上有積碳。

下列說法不再現(xiàn)的是

A.反應(yīng)①為CaO+CO2=CaCO3；反應(yīng)②為CaCCh+CK暹堂紜0+2co+2H?

B.h~t3,n(H2)比n(C0)多，且生成Hz速率不變，可能有副反應(yīng)CH4理迦C+2H2

C.t2時(shí)刻，副反應(yīng)生成H2的速率大于反應(yīng)②生成H?速率

D.t3之后，生成C0的速率為0,是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生

答案：C

解析：A.由題干圖1所示信息可知，反應(yīng)①為CaO+CO2=CaCO3,結(jié)合氧化還原反應(yīng)配平可得反應(yīng)

②為CaCO3+CHr^^CaO+2CO+2H2,A正確；

B.由題干圖2信息可知，ti~t3,n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不變，且反應(yīng)過程中始終未檢測(cè)到

CO2,在催化劑上有積碳，故可能有副反應(yīng)CH4暹化鯉C+2H2,反應(yīng)②和副反應(yīng)中CH4和H2的系數(shù)比均

為1:2,B正確；

C.由題干反應(yīng)②方程式可知，山和CO的反應(yīng)速率相等，而t2時(shí)刻信息可知，H2的反應(yīng)速率未變，

仍然為2mmol/min,而CO變?yōu)閘~2mmol/min之間，故能夠說明副反應(yīng)生成的速率小于反應(yīng)②生成H?

速率，C錯(cuò)誤；

D.由題干圖2信息可知，t3之后，CO的速率為0,CL的速率逐漸增大，最終恢復(fù)到1,說明生成

CO的速率為0,是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生，而后副反應(yīng)逐漸停止反應(yīng)，D正確；

4.(2022年湖南卷)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某些生物酶體系可以促進(jìn)H+和屋的轉(zhuǎn)移(如a、b和c),能將海洋中的NO2

轉(zhuǎn)化為N?進(jìn)入大氣層，反應(yīng)過程如圖所示。

NH；H2O

下列說法正確的是

A.過程I中NCh一發(fā)生氧化反應(yīng)

B.a和b中轉(zhuǎn)移的數(shù)目相等

+

C.過程H中參與反應(yīng)的n(NO):n(NH4)=1:4

D.過程I—HI的總反應(yīng)為NO2-+NH4+=N2T+2H2。

答案：c

解析：A.由圖示可知，過程I中N02轉(zhuǎn)化為NO,氮元素化合價(jià)由+3價(jià)降低到+2價(jià)，NO/作氧化齊IJ,

被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；

B.由圖示可知，過程I為Nth一在酶1的作用下轉(zhuǎn)化為NO和H2O,依據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和

原子守恒可知，反應(yīng)的離子方程式為：NO2-+2H++b遁LNO+HZO,生成ImolNO,a過程轉(zhuǎn)移Imole：

過程II為NO和NH4+在酶2的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2O和N2H4,依據(jù)得失電子守恒、電荷守恒

和原子守恒可知，反應(yīng)的離子方程式為：2NO+8NH4+型幺2H2O+5N2H4+8H+,消耗ImolNO,b過程轉(zhuǎn)移

4moie,轉(zhuǎn)移電子數(shù)目不相等，B錯(cuò)誤；

C.由圖示可知，過程H發(fā)生反應(yīng)的參與反應(yīng)的離子方程式為：2NO+8NH4+&幺2H2O+5N2H4+8H+,

+

n(NO):n(NH4)=l:4,C正確;

-+

D.由圖示可知，過程in為N2H4轉(zhuǎn)化為N2和4H+、4e,反應(yīng)的離子方程式為：N2H4=N2+4H+4e-,

-++-

過程I-ni的總反應(yīng)為：2NO2+8NH4=5N2t+4H2O+24H+18e,D錯(cuò)誤；

5.(2022年湖南卷)反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或PZ)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如下圖所示：

下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說法正確的是

A.進(jìn)程I是放熱反應(yīng)B.平衡時(shí)P的產(chǎn)率：II>I

c.生成p的速率：ni>nD.進(jìn)程iv中，z沒有催化作用

答案：AD

解析：A.由圖中信息可知，進(jìn)程I中S的總能量大于產(chǎn)物P的總能量，因此進(jìn)程I是放熱反應(yīng)，A說

法正確：

B.進(jìn)程II中使用了催化劑X,但是催化劑不能改變平衡產(chǎn)率，因此在兩個(gè)進(jìn)程中平衡時(shí)P的產(chǎn)率相同，

B說法不正確；

C.進(jìn)程III中由S?Y轉(zhuǎn)化為P?Y的活化能高于進(jìn)程n中由S?X轉(zhuǎn)化為P?X的活化能，由于這兩步反應(yīng)

分別是兩個(gè)進(jìn)程的決速步驟，因此生成P的速率為Hkll,C說法不正確;

D.由圖中信息可知，進(jìn)程IV中S吸附到Z表面生成S?Z,然后S?Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物P?Z,由于P-Z沒有轉(zhuǎn)

化為P+Z,因此，Z沒有表現(xiàn)出催化作用，D說法正確；

6.（2022年新高考山東卷）在NO催化下，丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說法

錯(cuò)誤的是

C3H6X/-OOH

A.含N分子參與的反應(yīng)一定有電子轉(zhuǎn)移

B.由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種

C.增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變

D.當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí)，最終生成的水減少

答案：D

解析：A.根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的圖示知，含N分子發(fā)生的反應(yīng)有NO+QOH=NO2+9H、NO+NO2+H2O

=2HONO、NCh+C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+-OH,含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化

合價(jià)依次為+2價(jià)、+4價(jià)、+3價(jià)，上述反應(yīng)中均有元素化合價(jià)的升降，都為氧化還原反應(yīng)，一定有電子轉(zhuǎn)

移，A項(xiàng)正確；

B.根據(jù)圖示，由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種，B項(xiàng)正確；

C.NO是催化劑，增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變，C項(xiàng)正確；

NO

D.無論反應(yīng)歷程如何，在NO催化下丙烷與Ch反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)都為2c3H8+O2S也2c3H6+

2H2O,當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí)，最終生成的水不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤;

[2021年高考題】

1.（2021年湖南卷）鐵的配合物離子（用[L—Fe—H]+表示）催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理和相對(duì)能量的變化

情況如圖所示:

HCOOH絲

435

過渡態(tài)1廣7過渡態(tài)2

F

0.-0

OI

E+-2-2

H.-

玄O?_I+Hf

=--42.-r

)O:--4-6.

豆O

J+I

HJI+V+

混HO+

+HOZ

安OO

,OU

OJJ

提HO++

O—

JOZ

JHH

HO+

U1

HO

O

J

H

反應(yīng)進(jìn)程

下列說法錯(cuò)誤的是

A.該過程的總反應(yīng)為：HCOOH里暨LcChT+H2f

B.H+濃度過大或者過小，均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低

C.該催化循環(huán)中Fe元素的化合價(jià)發(fā)生了變化

D.該過程的總反應(yīng)速率由H-HI步驟決定

答案：D

解析：A.由反應(yīng)機(jī)理可知，HCOOH電離出氫離子后，HCOO?與催化劑結(jié)合，放出二氧化碳，然后又

結(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化為氫氣，所以化學(xué)方程式為HCOOH儀型=CO2T+H2f,故A正確；

B.若氫離子濃度過低，則反應(yīng)IIITN的反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)速率減慢，若氫離子濃度過高，則會(huì)抑

制加酸的電離，使甲酸根濃度降低，反應(yīng)I-II速率減慢，所以氫離子濃度過高或過低，均導(dǎo)致反應(yīng)速率

減慢，故B正確；

C.由反應(yīng)機(jī)理可知，F(xiàn)e在反應(yīng)過程中，化學(xué)鍵數(shù)目發(fā)生變化，則化合價(jià)也發(fā)生變化，故C正確；

D.由反應(yīng)進(jìn)程可知，反應(yīng)IV-1能壘最大，反應(yīng)速率最慢，對(duì)該過程的總反應(yīng)起決定作用，故D錯(cuò)誤;

故選D。

2.（2021年山東卷）*0標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應(yīng)歷程可表示為:

18

O180->8Q

II>ImII

H3c—C—OCH+OH\xH；c—C—OCH；、」'H3c---C—OH+CHO

3111*1JIV3

0H能量變化如圖

所示。

1SO~180H

H；C—C—OCH；H}C—C—OCH；

已知OH為快速平衡，下列說法正確的是

過?刎

蟆■卻

反應(yīng)誨程

A.反應(yīng)n、in為決速步

B.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18?？?/p>

C.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在CH3I8OH

D.反應(yīng)I與反應(yīng)IV活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的熔變

答案：B

解析：A.一般來說，反應(yīng)的活化能越高，反應(yīng)速率越慢，由圖可知，反應(yīng)I和反應(yīng)IV的活化能較高,

因此反應(yīng)的決速步為反應(yīng)I、IV,故A錯(cuò)誤;

B.反應(yīng)I為加成反應(yīng)，而與為快速平衡，反應(yīng)II的成鍵和斷鍵方

,后者能生成18。匕，因此反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在I8OH\

故B正確;

,因此反應(yīng)結(jié)束后溶液中不

會(huì)存在CdJH,故C錯(cuò)誤;

*?0

II

D.該總反應(yīng)對(duì)應(yīng)反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量,總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此H3C—C—0H和CH3O

>?O

I!

的總能量與H?COCH、和OH-的總能量之差等于圖示總反應(yīng)的焰變，故D錯(cuò)誤：

綜上所述，正確的是B項(xiàng)，故答案為B。

3.（2021年6月浙江卷）制備苯甲酸甲酯的一種反應(yīng)機(jī)理如圖（其中Ph-代表苯基）。下列說法不正確的是

A.可以用苯甲醛和甲醇為原料制備苯甲酸甲酯B.反應(yīng)過程涉及氧化反應(yīng)

C.化合物3和4互為同分異構(gòu)體D.化合物1直接催化反應(yīng)的進(jìn)行

答案：D

解析：A.由圖中信息可知，苯甲醛和甲醇分子在化合物2的催化作用下，參與催化循環(huán)，最后得到產(chǎn)

物苯甲酸甲酯，發(fā)生的是酯化反應(yīng)，故A項(xiàng)正確；

B.由圖中信息可知，化合物4在H2O2的作用下轉(zhuǎn)化為化合物5,即醇轉(zhuǎn)化為酮，該過程是失氫的氧化

反應(yīng)，故B項(xiàng)正確；

C.化合物3和化合物4所含原子種類及數(shù)目均相同，結(jié)構(gòu)不同，兩者互為同分異構(gòu)體，故C項(xiàng)正確；

D.由圖中信息可知，化合物1在NaH的作用下形成化合物2,化合物2再參與催化循環(huán)，所以直接催

化反應(yīng)進(jìn)行的是化合物2,化合物1間接催化反應(yīng)的進(jìn)行，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；綜上所述，說法不正確的是D項(xiàng),

故答案為D。

【知識(shí)梳理】

在基于真實(shí)情境考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力的考試?yán)砟钜龑?dǎo)下，與化工生產(chǎn)關(guān)系密切的催化劑備受

青睞，成了熱門考點(diǎn)。從考查的知識(shí)看，主要從反應(yīng)歷程、活化能、速率、平衡移動(dòng)等角度考查催化劑對(duì)

反應(yīng)的影響。從試題形式上看，常常融合圖像、表格等信息呈現(xiàn)形式，考查學(xué)生吸收和整合陌生信息的能

力

1.反應(yīng)熱知識(shí)點(diǎn)梳理

（1）反應(yīng)熱的表示：411=生成物的焰值-反應(yīng)物的焙值

[注：焙值（H）與內(nèi)能（物質(zhì)具有的能量）有關(guān)的物理量，單位：mobL-1]

（2）化學(xué)反應(yīng)的熱量變化

化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小。如圖1所示反應(yīng)過

程I反應(yīng)物的總能量大于產(chǎn)物總能量，反應(yīng)放出熱量SH>。），反應(yīng)過程H反應(yīng)物的總能量小于產(chǎn)物的總

能量，反應(yīng)吸收熱量（△H<0）。

放熱反應(yīng)為例從微觀角度看化學(xué)反應(yīng)（如圖2所示）。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物不是直接變成產(chǎn)物。首先反

應(yīng)物分子先要吸收能量斷鍵變成原子，原子成鍵釋放能量變成新的分子。反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收總能量（反

應(yīng)物總鍵能）減去原子成鍵時(shí)釋放總能量（產(chǎn)物總鍵能）等于反應(yīng)熱，所以我們可以利用鍵能計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱,

即AH=反應(yīng)物總鍵能一生成物總鍵能。除了可以利用鍵能計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱我們還可以利用蓋斯定律進(jìn)行運(yùn)

算。

反應(yīng)進(jìn)程

圖2

2.活化能

活化能可以理解為反應(yīng)物分子斷鍵變成原子是吸收的總能量，如圖2中EK活化的大小不能改變反應(yīng)

熱，但是可以改變反應(yīng)的難易程度，活化能越低，反應(yīng)條件越簡(jiǎn)單，反應(yīng)速率越快。

3.催化劑

(1)什么是催化劑？催化劑是如何改變化學(xué)反應(yīng)速率的？

向反應(yīng)中加入催化劑后，催化劑可以通過改變反應(yīng)路徑達(dá)到降低活化能的目的，繼而達(dá)到增大化學(xué)反

應(yīng)速率的目的，比如我們?cè)诒匦薅?xí)的乙醛催化氧化(如圖3所示)，銅是該反應(yīng)的催化劑，通過機(jī)理圖分

析銅將反應(yīng)分成兩步，圖像中會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)山峰，而這兩個(gè)山峰中E2能量差最大所以該反應(yīng)決定活化能決定

了整個(gè)反應(yīng)的難易程度和速率。反應(yīng)過程中銅既是反應(yīng)物也是產(chǎn)物，因此催化劑也是會(huì)參與反應(yīng)，只是消

耗的催化劑和產(chǎn)生催化劑的量是不變的，所以催化劑反應(yīng)前后不變。反應(yīng)過程中像氧化銅這種在中間過程

產(chǎn)生又在反應(yīng)過程中消耗被稱為中間產(chǎn)物。

H0

H-C-C-H

H

圖3

(2)催化劑有什么特點(diǎn)呢？

①催化劑的選擇性。在給定條件下，反應(yīng)物間能同時(shí)發(fā)生多個(gè)反應(yīng)的情況，理想的催化劑能大幅度提

高某一目標(biāo)產(chǎn)物在最終產(chǎn)物中的比率。通過下表可知，在相似條件下使用不同催化劑主要產(chǎn)物是不同的，

這也體現(xiàn)了催化劑選擇性。

反應(yīng)物催化劑及條件產(chǎn)物

催化劑：Cu-Zn-O,Zn-Cr-O,溫度：573K,壓強(qiáng)：1.0133xl07Pa甲醇

C0+H2

催化劑：Ni,溫度:573K,壓強(qiáng)1.0133xl07Pa甲烷

②催化劑的活性。催化劑的活性是指工業(yè)生產(chǎn)上常以每單位容積(或質(zhì)量)催化劑在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化原

料反應(yīng)物的數(shù)量來表示。比如用等濃度的硫酸銅溶液和氯化鐵溶液分別催化相同濃度的過氧化氫溶液，氯

化鐵溶液做催化劑的反應(yīng)速率大于硫酸銅溶液做催化劑的反應(yīng)速率，說明氯化鐵溶液催化活性大于硫酸銅

溶液催化活性。催化劑的活性會(huì)受發(fā)生物理和化學(xué)變化，導(dǎo)致催化劑的失活。比如說如果使用酶做催化劑

反應(yīng)溫度不可過高會(huì)造成單質(zhì)酶失活。

注意：催化劑只能縮短到達(dá)平衡狀態(tài)的時(shí)間，不能改變最后的平衡狀態(tài)及反應(yīng)熱。

［思維建模］催化反應(yīng)機(jī)理題的解題思路

1.通覽全圖,找準(zhǔn)一“劑”三“物”

一“劑”指催化劑在機(jī)理圖中多數(shù)是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的，以催化劑粒子為主題的多

催化劑個(gè)物種一定在機(jī)理圖中的主線上

三“物”指反應(yīng)物通過一個(gè)箭頭進(jìn)入整個(gè)歷程的物質(zhì)是反應(yīng)物

反應(yīng)物、生生成物通過一個(gè)箭頭最終脫離整個(gè)歷程的物質(zhì)一般多是產(chǎn)物

成物、中間通過一個(gè)箭頭脫離整個(gè)歷程，但又生成生成物的是中間

物種（或中中間體體，通過二個(gè)箭頭進(jìn)入整個(gè)歷程的中間物質(zhì)也是中間

間體）體，中間體有時(shí)在反應(yīng)歷程中用”］“標(biāo)出

2.逐項(xiàng)分析得答案

根據(jù)第一步由題給情境信息，找出催化劑、反應(yīng)物、生成物、中間體，再結(jié)合每一選項(xiàng)設(shè)計(jì)的問題逐

項(xiàng)分析判斷，選出正確答案。

【與催化劑相關(guān)的六個(gè)考點(diǎn)】

一、催化劑與反應(yīng)歷程

催化劑如何影響化學(xué)反應(yīng)？有一個(gè)熟悉的例子：Cu催化乙醇的氧化反應(yīng)。2Cu+Ch=加熱

=2CuOCH3cHzOH+CuO-加熱->CH3CHO+CU+H2O催化劑Cu先參與反應(yīng)后又重新生成，它經(jīng)歷了

CUTCUO—CU的變化歷程。

［例1］用NaCK)3、H2O2和稀硫酸制備C102o反應(yīng)開始時(shí)加入少量鹽酸，ClCh的生成速率大大提高(C1

對(duì)反應(yīng)有催化作用)。該過程可能經(jīng)兩步反應(yīng)完成，將其補(bǔ)充完整：

①(用離子方程式表示)：

②H2O2+Cb===2Cl-+O2+2H+。

解析：第②步中C12生成c「，可知催化劑C「的變化歷程是C「一C12-C1，即C「在第①步中變成C12。

由題給信息及氧化還原知識(shí)可知，氧化劑是CIO,且CIO反應(yīng)后生成C1O2。離子方程式：2CIO+2C「+4H

+===2C1O2f+CI2T+2H2O。

答案：2C1O+2CP+4H+===2C1O2T+Chf+2H2O

二'催化劑與活化能'始變

催化劑通過降低反應(yīng)的活化能而加快反應(yīng)速率。而且催化劑的性能越好，反應(yīng)的活化能越低。

［例2］在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng):CO2(g)+3H?(g)=^CH30H(g)+H2O(g)

I.CO2(g)+H2(g)^^CO(g)+H2O(g)

II.某實(shí)驗(yàn)室控制CO2和H2初始投料比為1：2.2,在相同壓強(qiáng)下，經(jīng)過相同時(shí)間測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表

所示。在圖中分別畫出反應(yīng)I在無催化劑、有Cat.l和有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程一能量”示意圖。

r(K)催化劑CO2轉(zhuǎn)化率(%)甲醇選擇性(％)

543Cat.l12.342.3

543Cat.210.972.7

553Cat.l15.339.1

553Cat.212.071.6

【備注】甲醇選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比。

能量

反應(yīng)過程

解析：據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以算出生成CH30H的C02占全部CO?的百分比。543K,Cat.l作用下是

12.3%x42.3%~5.20%,Cat.2作用下是10.9%x72.7%=7.92%。所以Cat.2的催化選擇性要好于Cat.l,即在

Cat.2的作用下反應(yīng)的活化能低。

答案:反應(yīng)過程

【歸納小結(jié)】作圖時(shí)還要注意，催化劑不能改變反應(yīng)物、生成物的總能量，所以曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)應(yīng)

相同。也正是這個(gè)原因，所以催化劑不能改變反應(yīng)的婚變。

三'催化劑與反應(yīng)速率'平衡移動(dòng)

催化劑能加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡所需時(shí)間。催化劑的活性越好，所需時(shí)間越短。但催化劑不能

使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。

［例3］密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)+2CO(g)==*N2(g)+2CO2(g)△“<0。研究表明：在使用等質(zhì)量

同種催化劑時(shí)，增大催化劑比表面積可提高反應(yīng)速率。某同學(xué)設(shè)計(jì)了下表所示的三組實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出

三個(gè)實(shí)驗(yàn)中c(NO)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線，并標(biāo)明實(shí)驗(yàn)編號(hào)。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)T/℃初始c(NO)/(mobL-1)初始c(CO)/(molL^)比表面積/(m2.gi)

I2801.20x10-35.80x10382

II2801.20X10-35.80x10、124

III3501.20X10-35.80x10、124

0

解析：先比較實(shí)臉i、n：實(shí)驗(yàn)ii的催化劑比表面積大，故實(shí)驗(yàn)n的反應(yīng)速率大；因催化劑不影響平

衡移動(dòng)，故達(dá)到平衡后，實(shí)驗(yàn)I、II的C(NO)相同。再比較n、in：實(shí)驗(yàn)iii的溫度高，故實(shí)驗(yàn)HI的反應(yīng)速率

大；因溫度升高，平衡左移，故平衡時(shí)c(NO)較大。

答案：￡

四、溫度與催化劑活性

催化劑具有一定范圍的活化溫度，過高或過低，都會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低。如生物催化劑酶，對(duì)溫

度就非常敏感。

［例4］(2017?高考天津卷節(jié)選)H2s和SO2會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康帶來極大的危害，工業(yè)上采取多種方法

減少這些有害氣體的排放……生物脫H2s的原理為H2S+Fe2(SO4)3===Si+2FeSO4+H2SO44FeSO4+O2+

2H2so4==2Fe2(SO4)3+2H2。硫桿菌存在時(shí)，F(xiàn)eSCU被氧化的速率是無菌時(shí)的5x10$倍，該菌的作用是

?若反應(yīng)溫度過高，反應(yīng)速率下降，其原因是.

解析：因?yàn)榱驐U菌能顯著加快反應(yīng)速率，故它是反應(yīng)的催化劑。當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，硫桿菌會(huì)因蛋白

質(zhì)變性而失去了催化性能，反應(yīng)速率明顯下降。

答案：催化劑硫桿菌因蛋白質(zhì)變性而失去了催化性能。

五'催化劑的來源問題

化學(xué)中有一類特殊反應(yīng)，叫自催化反應(yīng)，該類反應(yīng)中的生成物對(duì)反應(yīng)有催化作用。它的特點(diǎn)之一是開

始反應(yīng)速率很小，隨著起催化作用的產(chǎn)物的積累速率迅速增大。

［例5］向三頸燒瓶中加入一定量的MnCh和水，攪拌，通入SO2和N2混合氣體，恒溫下發(fā)生反應(yīng)：

MnO2+H2SO3===MnSO4+H2O,若將N2換成空氣，測(cè)得「(Mr?*)、c(SO)隨時(shí)間l的變化如圖所示。導(dǎo)致

&Mr?*)、c(SO)變化產(chǎn)生明顯差異的原因是。

解析：由圖可知，“N2換成空氣''發(fā)生了副反應(yīng)：Ch+2H2so3===2H2so4。表示c(SO)的曲線斜率逐漸增

大，說明so的生成速率逐漸增大。因反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)、溫度、接觸面積等維持不變，所以導(dǎo)致so的生

成速率加快的因素應(yīng)是催化劑，而且催化劑是某種生成物，應(yīng)是M/+。

答案：M/+對(duì)02和H2s。3的反應(yīng)有催化作用［歸納小結(jié)］判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否是自催化反應(yīng)，先要排

除溫度、濃度、壓強(qiáng)、接觸面積等的影響，然后再分析是何種生成物具有催化作用。

六'催化劑'溫度對(duì)平衡的綜合影響

［例6］NH3催化還原氮氧化物技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣脫氮技術(shù)：4NH3(g)+6NO(g)5=^

5N2(g)+6H2O(g)AH<0o密閉容器中，在相同時(shí)間內(nèi)，在催化劑A作用下脫氮率隨溫度變化如圖所示。

現(xiàn)改用催化能力稍弱的催化劑B進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出在催化劑B作用下的脫氮率隨溫度變化的曲線(不

考慮溫度對(duì)催化劑活性的影響)。

解析：先分析催化劑A作用下的脫氮率為什么會(huì)先增大后減小。低于300°C時(shí)，溫度越高，反應(yīng)速率

越快，相同時(shí)間內(nèi)消耗的NO越多，所以脫氮率增大。高于300℃時(shí)，因?yàn)闇囟壬?，平衡逆向移?dòng)，消

耗的NO減小，所以脫氮率下降。改用催化劑B,就涉及催化劑和溫度兩個(gè)變量，在解題時(shí)要分別考慮。①B

催化下，隨著溫度的升高，脫氮率也應(yīng)先增大后減小。②達(dá)到曲線最高點(diǎn)之前，B的催化能力弱，相同溫度

時(shí)的脫氮率要小于A。即所畫曲線應(yīng)在A的下方。③B催化下在相同時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡，則曲線最高點(diǎn)應(yīng)出

現(xiàn)在高于300°C的位置。④當(dāng)A、B均達(dá)到平衡后，平衡脫氮率只與溫度有關(guān)，所以兩條曲線重合。

【歸納總結(jié)】催化劑通過參與化學(xué)反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，從而降低活化能，加快反應(yīng)速率，到達(dá)平衡

所需的時(shí)間減少。但催化劑不能改變蛤變，也不能使平衡移動(dòng)。催化劑的催化性能也會(huì)受外界條件的影響,

如溫度、表面積等。

2023屆與2022屆模擬題

1.（2023屆湖南省郴州市第二）金紅石TiCh納米顆粒光催化水氧化機(jī)理中間物種的表征及推測(cè)的反應(yīng)機(jī)

理如圖所示:

TiTi

下列說法正確的是

A.光激發(fā)條件下TiCh納米顆粒作催化劑未參與水氧化的反應(yīng)

B.TiO2納米顆粒光催化水氧化反應(yīng)的方程式為2H2。光催化生2H2+O2

C.在反應(yīng)過程中存在分解反應(yīng)：Ti2O2+H2O=TiOOH+TiOH

D.TiO2納米顆粒光催化水氧化的溶液酸性減小

答案：C

解析：A.TiCh納米顆粒作催化劑參與了水氧化的反應(yīng)，只是反應(yīng)后又生成了TiCh，反應(yīng)前后TiCh的

質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，A錯(cuò)誤；

B.從機(jī)理圖中并沒有看到水分解生成氫氣，B錯(cuò)誤；

0-0

/\

TiTi

O-OHOH

\I

C.機(jī)理圖中存在TiTi，.即反應(yīng)Ti2O2+H2O=TiOOH+TiOH,C正確；

D.從機(jī)理圖中可看出TiCh納米顆粒光催化水氧化的過程中生成H+,導(dǎo)致溶液酸性增強(qiáng)，D錯(cuò)誤；

2.（2023屆湖南省郴州市第二）2021年我國(guó)科學(xué)家以CO?為原料人工合成淀粉，其效率約為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生

產(chǎn)淀粉的8.5倍，其部分合成路線如下圖所示，下列有關(guān)說法正確的是

II,H2O弧lb

,HCHO….叭

?催化刑催化刑

（t）化合物a

A.反應(yīng)①為CCh+3H2典工裝CH3OH+H2OB.HCHO的水溶液能使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析

C.化合物a能與NaOH發(fā)生反應(yīng)D.用淀粉可檢驗(yàn)食鹽是否為加碘鹽

答案：A

解析：A.反應(yīng)①化學(xué)方程式參照流程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化可進(jìn)一步推出，其化學(xué)方程式為：CO2+3H2暹強(qiáng)

CH3OH+H2O,故A項(xiàng)正確；

B.HCHO的水溶液為福爾馬林溶液，它能使蛋白質(zhì)變性而用于保存動(dòng)物標(biāo)本，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C.化合物a中存在官能團(tuán)為羥基和默基，均不與NaOH溶液反應(yīng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D.淀粉遇12變藍(lán)，但食鹽中我們加入的一般是KIO3,不含L，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；

3.（2023屆河北省邯鄲市摸底）某科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)在溫和的條件下利用L,Pd和CuX做共同催化劑，鹵代

煌和煥煌發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，其偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理如圖。已知：Ri、IV為炫基，X為鹵素原子，下列說法正確的是

A.Pd在此偶聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理圖中共呈現(xiàn)了3種價(jià)態(tài)

B.每步反應(yīng)均存在極性鍵的斷裂和形成

C.該偶聯(lián)反應(yīng)的總反應(yīng)為R1-X+R2-C=CH-^^UHX+R2-C=C-R1

D.若Ri、R2分別為甲基、乙基，反應(yīng)除生成2-戊煥外，還能生成2—丁煥和2一己快

答案：B

解析：A.根據(jù)圖示可知，Pd在此偶聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理圖中共呈現(xiàn)了2種價(jià)態(tài)，A錯(cuò)誤：

B.反應(yīng)機(jī)理圖中每步反應(yīng)均存在極性鍵的斷裂和形成，B正確；

C.該反應(yīng)的催化劑為L(zhǎng)Pd和CuX,在書寫方程式時(shí)需要寫出催化劑名稱，則總反應(yīng)式為RI—X+R2

-C三CH―L'MOu'—HX+R2-C三C-Ri,C錯(cuò)誤；

D.若RiR2分別為甲基和乙基，則反應(yīng)除生成2-戊烘外，不會(huì)生成2—丁煥和2-己煥，D錯(cuò)誤;

4.（2023屆浙江省余姚市適應(yīng)性測(cè)試）2021年BenjaminList和DaveMacMillan因不對(duì)稱有機(jī)催化獲得諾

貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他們利用有機(jī)小分子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬催化劑進(jìn)行不對(duì)稱合成，脯氨酸是最常見的有機(jī)小分子

催化劑，下圖利用脯氨酸催化Aldol反應(yīng)的機(jī)理如下圖所示:

下列說法不氐項(xiàng)的是

A.Aldol反應(yīng)方程式:

B.1-2為消去反應(yīng)，2T3為加成反應(yīng)

C.化合物3和4互為同分異構(gòu)體

D.中間體3中存在氫鍵

答案：B

AOI△OOH

解析：由圖可知，脯氨酸為催化劑，R'解和RH為反應(yīng)物，R'R2為生成物，反應(yīng)歷程為:

H°AO

首先，脯氨酸H與反應(yīng)物R’R2發(fā)生加成反應(yīng)得到中間體1；中間體1發(fā)生消去反應(yīng)得到中間體

O

I

2；中間體2和另一反應(yīng)物R'H以氫鍵結(jié)合形成中間體3；中間體3中結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)化形成中間體4；最后

中間體4和H2。作用得到產(chǎn)物，同時(shí)釋放出的脯氨酸，參與下一反應(yīng)過程。

oOOH

A

A.由分析可知，R'R2和R3xH為反應(yīng)物，R'R2為生成物，Aldol反應(yīng)方程式為:

0

A0

R*R2人RHR’y，故A正確;

0I

B.中間體1發(fā)生消去反應(yīng)得到中間體2；中間體2和另一反應(yīng)物R3H以氫鍵結(jié)合形成中間體3,故

B錯(cuò)誤;

C.化合物3和4的分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體，故C正確;

0

X

D.中間體2和另一反應(yīng)物R,H以氫鍵結(jié)合形成中間體3,即中間體3中存在氫鍵，故D正確；

5.（2023屆重慶南開9月月考）橙子輔導(dǎo)化學(xué)小組研究發(fā)現(xiàn)霧霾微顆粒中硫酸鹽的生成可能存在三個(gè)階

段的轉(zhuǎn)化，其主要過程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

NOJ

存、第I階段第u階段f第in階段

SOfS°3中間體AHSO；

A.NO2為轉(zhuǎn)化過程中的催化劑

B.HNO2、NO2、H2O均為共價(jià)化合物

C.第I階段的反應(yīng)中SOf被氧化

D.第H、III階段總反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO3+H2O+NO2=HNO2+HSO4

答案：A

解析：由圖可知，二氧化氮和亞硫酸根離子參與反應(yīng)最終生成硫酸氫根離子，在反應(yīng)過程中，二氧化

氮只是參與反應(yīng)，沒有生成，是反應(yīng)物，亞硫酸根離子中的硫元素，逐步被氧化，以此解題。

A.由圖可知，二氧化氮為反應(yīng)物，不是催化劑，A錯(cuò)誤；

B.物質(zhì)HNCh、NO?、H2O中均是通過共價(jià)鍵形成的，都為共價(jià)化合物，B正確；

C.由圖可知，第I階段的反應(yīng)中SO*中的硫由+4價(jià)被氧化為+5價(jià)，則SO*被氧化，C正確；

D.過程I中NO2得到SO手失去的電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NO、SO,反應(yīng)的離子方程式：SO/+

NO2=NO7+SO；,由得失電子守恒和原子守恒可得總反應(yīng)：SO3+H2O+NO2=HNO2+HSO］故II、in階

段總反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO3+H2O+NC）2=HNO2+HSO4，D正確；

6.（2023屆湖南省岳陽(yáng)市第一次適應(yīng)性考試）羥醛縮合反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)的一種重要反應(yīng)?--種合成目標(biāo)

HOO

產(chǎn)物HC（如圖中⑦）的反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

/入COOHJ

、COOH

H（

?\73）

V-H'H?二/

乩屋-HA

A.有機(jī)物①能夠降低反應(yīng)的活化能

B.反應(yīng)歷程中，有極性鍵的斷裂和生成

C.有機(jī)物⑥和⑦均含有手性碳原子

D.若原料用丙醛和苯甲醛，則產(chǎn)物為?？凇?/p>

答案：D

解析：A.①是第一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，也是最后一個(gè)反應(yīng)的生成物，所以是該反應(yīng)的催化劑，能降低反

應(yīng)所需活化能，A正確；

B.③到④的過程中，有C-N極性鍵的斷裂和C-O極性鍵的生成,B正確；手

C.性碳原子是連接4個(gè)不同的原子或原子團(tuán)的C原子,根據(jù)化合物⑤和⑥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知⑥和⑦均含有

手性碳原子，C正確；

OH

IO

D.如果原料用丙醛和苯甲醛，則產(chǎn)物為,D錯(cuò)誤。

7.（2023屆威海市乳山銀灘高級(jí)二模）在NO催化下，丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機(jī)理如圖所

示。下列說法錯(cuò)誤的是

A.含N分子參與的反應(yīng)一定有電子轉(zhuǎn)移

B.由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種

C.增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變

D.當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí)，最終生成的水減少

答案：D

解析：A.根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的圖示知，含N分子發(fā)生的反應(yīng)有NO+?OH=NO2+-OH、NO+NO2+H2O

=2HONO、NO2+C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+OH,含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化

合價(jià)依次為+2價(jià)、+4價(jià)、+3價(jià)，上述反應(yīng)中均有元素化合價(jià)的升降，都為氧化還原反應(yīng)，一定有電子轉(zhuǎn)

移，A項(xiàng)正確；

B.根據(jù)圖示，由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種，B項(xiàng)正確；

C.NO是催化劑，增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變，C項(xiàng)正確；

NO

D.無論反應(yīng)歷程如何，在N