熱點題型 化學(xué)反應(yīng)機理探究與分析-2025年西北四省高考化學(xué)復(fù)習(xí)專練解析版

熱點題型04化學(xué)反應(yīng)機理探究與分析

本熱點在高考中主要要求學(xué)生認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的變化，能多角度、動態(tài)

地分析熱化學(xué)方程式，運用化學(xué)原理解決實際問題。反應(yīng)歷程或機理圖像一般取材于實際科研成果，充分

體現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，高考常以此為載體考查反應(yīng)原理、活化能、反應(yīng)熱等知識，是近年高考的命題熱

點，此類試題難點是需要學(xué)生能從陌生圖像中提取有效信息進行解題。

考查的核心素養(yǎng)有：①宏觀辨識與微觀探析：學(xué)會分析物質(zhì)化學(xué)變化和伴隨發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化與物質(zhì)微觀結(jié)

構(gòu)之間的關(guān)系；②變化觀念與平衡思想：認(rèn)識化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化；能從

多角度、動態(tài)地分析熱化學(xué)方程式。③科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻，具有可持

續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念，能對與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題做出正確的價值判斷。

預(yù)測2025年高考：反應(yīng)歷程是指化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物通過的途徑，因為化學(xué)變化從根本上

來說，就是舊鍵的破裂和新鍵的生成。反應(yīng)的歷程能夠反映出物質(zhì)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)能力之間的關(guān)系，從而可以

加深我們對于物質(zhì)運動形態(tài)的認(rèn)識。近年新高考中主要集中考查化學(xué)反應(yīng)中能量變化有關(guān)概念的理解及計

算，主要涉及能量變化的本質(zhì)，以圖象的形式表示能量變化過程的分析，能量歷程轉(zhuǎn)化常以圖象形式出現(xiàn)

在選擇題中。

一、基元反應(yīng)和過渡態(tài)理論

1.基元反應(yīng)

(1)大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才能實現(xiàn)，其中每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)。

(2)基元反應(yīng)速率方程

對于基元反應(yīng)aA+bB==gG+hH,其速率方程可寫為v=k-ca(A)?cb(B)(其中k稱為速率常數(shù)，恒溫下，

k不因反應(yīng)物濃度的改變而變化)，這種關(guān)系可以表述為基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其化學(xué)計

量數(shù)為指數(shù)的募的乘積成正比。

2.反應(yīng)機理

基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列稱為反應(yīng)歷程(又稱反應(yīng)機理)，基元反應(yīng)的總和稱為總反應(yīng)。由幾個基元反應(yīng)組

成的總反應(yīng)也稱復(fù)雜反應(yīng)。

例如H2(g)+I2(g)===2HI(g),它的反應(yīng)歷程有如下兩步基元反應(yīng)：

①II?+1?(快)

②H?+2I?===2HI(慢)其中慢反應(yīng)為整個反應(yīng)的決速步驟。

3.過渡態(tài)理論

(1)化學(xué)反應(yīng)并不是通過反應(yīng)物分子的簡單碰撞就能完成的，而是在反應(yīng)物到生成物的過程中經(jīng)過一個高能

的過渡態(tài)，處于過渡態(tài)的分子叫做活化絡(luò)合物。活化絡(luò)合物是一種高能量的不穩(wěn)定的反應(yīng)物原子組合體，

它能較快地分解為新的能量較低的較穩(wěn)定的生成物。

(2)活化能(Ea)是處在過渡態(tài)的活化絡(luò)合物分子平均能量與反應(yīng)物分子平均能量的差值。

4.催化劑與反應(yīng)歷程

(1)催化劑對反應(yīng)速率的影響

催化劑是通過降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能來增大化學(xué)反應(yīng)速率的。有催化劑參與的反應(yīng)，活化能(Eal)較小,

反應(yīng)速率較大；沒有催化劑參與的反應(yīng)，活化能(Eal')較大，反應(yīng)速率較小。

使用催化劑同時降低了正反應(yīng)和逆反應(yīng)的活化能，但反應(yīng)的AH不變。

催化劑對反應(yīng)活化能的影響

(2)加入催化劑后的反應(yīng)歷程

如圖所示：反應(yīng)A+BfAB的活化能為Ea,加入催化劑K后，反應(yīng)分兩步進行:

反應(yīng)歷程

①A+K—AK活化能為Eai(慢反應(yīng))

②AK+B-AB+K活化能為Ea?(快反應(yīng))

K

總反應(yīng)：A+B----->■AB活化能為E出

加入催化劑K后，兩步反應(yīng)的活化能Eai和Ea2均小于原反應(yīng)的活化能Ea,因此反應(yīng)速率加快。

由于EaDEaz,第1步反應(yīng)是慢反應(yīng)，是決定整個反應(yīng)快慢的步驟，稱為“定速步驟”或“決速步驟”，第

1步反應(yīng)越快，則整體反應(yīng)速率就越快。因此對總反應(yīng)來說，第一步反應(yīng)的活化能Eai就是在催化條件下總

反應(yīng)的活化能。

常見圖像的解讀

圖像解讀

（1）在無催化劑的情況下：Ei為正反應(yīng)的活化能；E2為逆反應(yīng)的活化能；

能Ei-E?為此反應(yīng)的焰變（AH）

量1有\(zhòng)催化/劑無工催收化八劑制

（2）有催化劑時，總反應(yīng)分成了兩個反應(yīng)步驟（也可能為多個），反應(yīng)①為

反

應(yīng)

生吸熱反應(yīng)，產(chǎn)物為總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)為放

物

成

…竺一J物

一熱反應(yīng)

0

反應(yīng)歷程（3）催化劑的作用：降低L、E2,但不影響AH,反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸

熱反應(yīng)取決于起點（反應(yīng)物）能量和終點（生成物）能量的相對大小

二、能壘圖像的分析與應(yīng)用

在化學(xué)反應(yīng)過程中，反應(yīng)前后能量會發(fā)生變化。能壘指的是由于化學(xué)反應(yīng)的成功發(fā)生對于反應(yīng)物到達能量

高的過渡態(tài)的過程的依賴性而產(chǎn)生的一個“阻礙”，只有一部分有足夠能量的分子才能跨越能壘進行反應(yīng),

每一個小的分步反應(yīng)的從較低能量到過渡態(tài)所吸收的能量，可以理解成AH-t圖中“爬坡”的階段，這些

階段的吸收的能量都是能壘。

1.催化劑與化學(xué)反應(yīng)

能有催化劑

量無催化劑

反

①

應(yīng)生

物成

匕-物

O

反應(yīng)歷程

（1）在無催化劑的情況下：Ei為正反應(yīng)的活化能；E2為逆反應(yīng)的活化能；El—E2為此反應(yīng)的焰變（AH）。

（2）有催化劑時，總反應(yīng)分成了兩個反應(yīng)步驟（也可能為多個，如模擬演練題1中圖像所表示的），反應(yīng)①為

吸熱反應(yīng)，產(chǎn)物為總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

（3）催化劑的作用：降低儲、Ez,但不影響AH,反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)取決于起點（反應(yīng)物）能量和

終點（生成物）能量的相對大小

2.能壘與決速步驟

.84

A

0

件0.

褪0.

4

靛-0.

-0.

五-1

.8

2

反應(yīng)歷程

能壘：簡單可以理解為從左往右進行中，向上爬坡最高的為能壘，而包含此能壘的反應(yīng)我們稱之為決速步

驟，也成為慢反應(yīng)。

例如圖中，從第一個中間態(tài)到過渡態(tài)2的能量就是能壘，而HC00*+H*=C()2+2H*是在Rh做催化劑時該歷程的

決速步驟。

注意：

①能壘越大，反應(yīng)速率越小，即多步反應(yīng)中能壘最大的反應(yīng)為決速反應(yīng)。

②用不同催化劑催化化學(xué)反應(yīng)，催化劑使能壘降低幅度越大，說明催化效果越好。

③相同反應(yīng)物同時發(fā)生多個競爭反應(yīng)，其中能壘越小的反應(yīng)，反應(yīng)速率越大，產(chǎn)物占比越高。

三、循環(huán)轉(zhuǎn)化機理圖像的分析與應(yīng)用

1.“環(huán)式”反應(yīng)過程

“入環(huán)”的物質(zhì)為反應(yīng)物，如圖中的①④；位于“環(huán)上”的物質(zhì)為催化劑或中間體，如圖中的⑤⑥⑦⑧;

“出環(huán)”的物質(zhì)為生成物，如圖中的②③；由反應(yīng)物和生成物可快速得出總反應(yīng)方程式。

2.催化劑與中間產(chǎn)物

1,2-丙二醇脫氧脫水反應(yīng)的催化循環(huán)機理

催化劑：在連續(xù)反應(yīng)中從一開始就參與了反應(yīng)，在最后又再次生成，所以僅從結(jié)果上來看似乎并沒有發(fā)生

變化，實則是消耗多少后續(xù)又生成了多少。

中間產(chǎn)物：在連續(xù)反應(yīng)中為第一步的產(chǎn)物，在后續(xù)反應(yīng)中又作為反應(yīng)物被消耗，所以僅從結(jié)果上來看似乎

并沒有生成，實則是生成多少后續(xù)有消耗多少。

在機理圖中，先找到確定的反應(yīng)物，反應(yīng)物一般是通過一個箭頭進入整個歷程的物質(zhì)，(產(chǎn)物一般多是通過

一個箭頭最終脫離這個歷程的物質(zhì))與之同時反應(yīng)的就是催化劑，并且經(jīng)過一個完整循環(huán)之后又會生成；中

間產(chǎn)物則是這個循環(huán)中的任何一個環(huán)節(jié)。如下圖中，Mo03則是該反應(yīng)的催化劑，圖中剩余的三個物質(zhì)均為

中間產(chǎn)物。

［狼時提升練』

(建議用時：40分鐘)

考向01化學(xué)反應(yīng)機理過渡態(tài)圖像的分析與應(yīng)用

1.(2025?映西省?適應(yīng)性)1,3-丁二烯與HBr加成的能量一反應(yīng)進程如圖所示。已知0℃、短時間tmin

內(nèi)，amol的1,3-丁二烯與HBr完全反應(yīng)得到3-澳-1-丁烯和1-澳-2-丁烯的物質(zhì)的量之比為7：3。下列說

B.1,3-丁二烯與HBr反應(yīng)生成3-澳-1-丁烯的反應(yīng)熱為AH「AHz

C.H+與烯燃結(jié)合的第一步為決速步驟，Br-進攻時活化能小的方向得到3-澳-1-丁烯

(■)7a

D.tmin內(nèi)生成1-澳-2-丁烯的平均速率為二一mol-min-1

t

【答案】B

【詳解】A.1-澳-2-丁烯分子結(jié)構(gòu)簡式為CH2BrCH=CHCH3,單鍵含1個◎鍵，雙鍵含1個◎鍵和1個兀

鍵，因此1-漠2丁烯分子中。鍵和兀鍵的個數(shù)比為11：1,A錯誤；

B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由反應(yīng)進程如圖，1,3-丁二烯與HBr反應(yīng)生成3-漠-1-丁烯的反應(yīng)熱為AH/AH?,

B正確；

C.根據(jù)圖示可知，第一步反應(yīng)的活化能大于第二步反應(yīng)的活化能，第一步反應(yīng)的反應(yīng)物為1,3-丁二烯與

HBr,故HBr與烯垃結(jié)合的第一步為決速步，而不是H+，C錯誤；

D.tmin內(nèi)生成的1-澳2丁烯為amolx2=0.3amol,對應(yīng)的平均速率為絲^moLminT,D錯誤；

10t

故選B。

2.(2025?陜西省商洛市?聯(lián)考)已知：2IC1(g)+H2(g)=I2(g)+2HCl(g),該反應(yīng)分①、②兩步進行，其

能量曲線如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是

0反應(yīng)進程

A.反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)

B.HI是該反應(yīng)催化劑，使用催化劑可提高活化分子的百分?jǐn)?shù)

C.整個反應(yīng)過程共有2個基元反應(yīng)，決定速率的為第①步反應(yīng)

D.ICl(g)+HI(g)=I2(g)+HCl(g)AH=-218kJ/mol

【答案】C

【詳解】A.反應(yīng)①中，反應(yīng)物［2/a(g)+H2(g)］總能量高于生成物［”a(g)+m(g)+/a(g)］總能量，為

放熱反應(yīng)，A錯誤；

B.由圖可知，反應(yīng)①生成印，在反應(yīng)②中消耗印，則印是中間產(chǎn)物，不是催化劑，B錯誤；

C.由圖可知，反應(yīng)①的正反應(yīng)活化能比反應(yīng)②的大，反應(yīng)①的反應(yīng)速率較慢，所以總反應(yīng)的反應(yīng)速率取決

于第①步反應(yīng)，C正確；

D.由圖可得，總反應(yīng)2/a(g)+H2(g)=L(g)+2"a(g)AH=-2180.皿尸,口錯誤；

故選Co

3.(2025?陜西省?適應(yīng)性)甲烷和二氧化氮的反應(yīng)在大氣污染和溫室效應(yīng)控制中起著重要作用。向某恒溫

恒容密閉容器中按一定比例投入CH&和NOZ,在FeQ,的催化作用下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程及能量變化如圖所

示。下列說法正確的是

A.由圖可知，該反應(yīng)的AH<0,基元反應(yīng)i和反應(yīng)ii,都是AH<0

B.該反應(yīng)的總方程式為：CH4(g)+2NO2(g).CO2(g)+N2(g)

C.其他條件不變，僅將恒溫密閉容器改為絕熱密閉容器，CH,和NO?的轉(zhuǎn)化率減小

D.該反應(yīng)過程中，既有非極性鍵的斷裂和生成，又有極性鍵的斷裂和生成

【答案】C

【詳解】A.由能量圖可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，AH<0,基元反應(yīng)i吸熱，反應(yīng)ii放熱，故AH】>。、公凡<0,

A錯誤；

B.該反應(yīng)反應(yīng)物是CH4和NO2,生成物是CO2、N2和H2O,總方程式為：

CH4（g）+2NO2（g）.CO2（g）+N2（g）+2H2O（g）,B錯誤；

C.該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，將恒溫密閉容器改為絕熱密閉容器，體系溫度升高，平衡逆向移動，故CH”和NO。

的轉(zhuǎn)化率減小，C正確；

D.該反應(yīng)中存在C-H極性鍵的斷裂；存在H-O極性鍵的形成，存在N三N非極性鍵的形成，沒有非極性

鍵的斷裂，D錯誤；

答案選C。

4.（2024?陜西省延安市?一模）在某溫度和催化劑作用下，CO,和H?同時發(fā)生如下反應(yīng)：

1

反應(yīng)1（主反應(yīng)）：CO（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（g）AH=-86.9kJ.mol

反應(yīng)2（副反應(yīng)）：CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g）z\H=+41.2kJ-mor'

且主反應(yīng)的速率大于副反應(yīng),則下列反應(yīng)過程中的能量變化示意圖正確的是

【答案】A

【詳解】反應(yīng)1為放熱反應(yīng),則反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，反應(yīng)2為吸熱反應(yīng)，則反應(yīng)物的總

能量低于生成物的總能量，B、C兩項均錯誤；反應(yīng)1的速率大于反應(yīng)2的速率，說明反應(yīng)1的活化能小于

反應(yīng)2的活化能，A項正確，D項錯誤；

答案選A。

5.（2025?山西省部分學(xué)校?月考）研究表明r可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑:

3SO2（g）+2H2O（l）=2H2SO4（aq）+S（s）△”<（）；該過程一般通過如下步驟來實現(xiàn):

①SC）2（g）+41（aq）+4H+（aq）=S（s）+2l2（g）+2H2O（l）△H>0（慢反應(yīng)）

②l2（g）+2H2O（l）+SC）2（g）=SO；-（aq）+4H+（aq）+2r（aq）AH<0（快反應(yīng)）

下列可以體現(xiàn)上述反應(yīng)過程中能量變化的是

ABCD

【答案】D

【詳解】A.總反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但反應(yīng)①是放熱反應(yīng)且反應(yīng)①的正反應(yīng)的活化能小于反應(yīng)②的，與題干信

息不符，A不符合題意；

B.雖然總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，但反應(yīng)①的正反應(yīng)的活化能小于反應(yīng)

②的，與題干信息不符，B不符合題意；

C.雖然總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，但反應(yīng)①也為放熱反應(yīng)，且反應(yīng)①的正反應(yīng)的活化能小于

反應(yīng)②的，與題干信息不符，c不符合題意；

D.總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，且反應(yīng)①的正反應(yīng)的活化能大于反應(yīng)②的，

與題干信息相符，D符合題意；

故選D。

612024?山西省晉城市?月考）已知：SC>2與。2反應(yīng)生成SC>3在不同條件下反應(yīng)進程的能量變化如圖所示。

下列說法正確的是

A.升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大

B.該反應(yīng)低溫能自發(fā)進行

C.過程b使用了催化劑，使反應(yīng)的AH減小

D.恒溫恒容條件下通入氫氣，使單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)增大

【答案】B

【詳解】A.該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小，故A錯誤；

B.該反應(yīng)AH<0,AS<0,由△G=A//-7AS可知，該反應(yīng)低溫能自發(fā)進行，故B正確；

C.過程b使用了催化劑，但反應(yīng)的AH不變，故C錯誤；

D.恒溫恒容條件下通入氨氣，原氣體濃度不變，單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)不變，故D錯誤;

故選Bo

7.(2025?山西省部分學(xué)校?開學(xué)考)科學(xué)研究表明N2O和NO反應(yīng)生成N?和NO2的能量變化如圖所示。

A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

B.反應(yīng)過程中每生成ImolN?,轉(zhuǎn)移4moi電子

C.反應(yīng)過程中每生成2molN?(g)釋放278kJ熱量

D.加0120恁)和ImolNO(g)的總能量比ImolN?切和ImolN?。?的總能量高

【答案】B

【詳解】A.由圖可知，生成物總能量低于反應(yīng)物總能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A正確；

B.反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2O+NO=N2+NO2,N2O得電子生成N2,NO失電子生成NO2,化合價從+2價升

高到+4價，故每生成1H1O1N2,有ImolNO參與反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2moi電子，B錯誤；

C.由圖可知每生成lmolN2,釋放139kJ的熱量，故反應(yīng)過程中每生成2m01N2(g)釋放278kJ熱量，C正確；

D.由圖可知，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，即lmolN2O(g)和ImolNO(g)的總能量比lmolN2(g)和

lmolN2O(g)的總能量高，D正確；

本題選B。

8(2024?山西省運城市?聯(lián)考)尿素是第一種人工合成的有機物。以NH3、CC)2為原料合成尿素[CCXNHJ?]

反應(yīng)過程中能量變化如圖所示，下列說法正確的是

A.總反應(yīng)的AH=(E「EjkLmoL

B.第二步反應(yīng)是合成尿素的決速步驟

C.該反應(yīng)過程中N的化合價發(fā)生了變化

D.升高溫度，第二步反應(yīng)速率和限度均增加，有利于提高尿素的平衡產(chǎn)率

【答案】B

【詳解】A.由分析可知，總反應(yīng)的公”=（耳衛(wèi)2+￡3-￡4）口.1110廣，A錯誤；

B.第二步反應(yīng)所需活化能大，反應(yīng)速率慢，是決速步驟，B正確；

C.NH3和［CO（NH2）/中，N元素的化合價均為-3價，C錯誤；

D.第一步反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，使生成的NH2cCON也減少，不利于提高尿素的產(chǎn)

率，D錯誤；

故選Bo

考向02化學(xué)反應(yīng)機理能壘圖像的分析與應(yīng)用

1.（2025?山西省部分學(xué)校?月考）在Co+催化作用下，汽車廢氣中的CO與N?0反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N?和CO?,反

應(yīng)歷程和相對能量變化關(guān)系如下圖所示（逸出后物質(zhì)狀態(tài)不發(fā)生變化，圖中略去）。下列說法錯誤的是

CO(g)逸出

(NO(g)+CO(g)

O2CoO++N(g)

U+Co+2Co+

I

.00\-127.9/15.9

P逸出

O,"220.7卷。

詢Co+^x

"--184.7'.+

混CoO,Co+CO(g)

ONN2

蕓/-358.6

+co(g)LOC

要￡-463.6

oco

O反應(yīng)歷程

Co+

A.是反應(yīng)的中間體B.該歷程中存在非極性鍵的斷裂與形成

O

C.催化劑Co+先吸附N?。，后吸附COD.反應(yīng)過程中最大能壘（活化能）為143.8kJ-moP1

【答案】B

【詳解】

Co+

A.由圖可知,力c在反應(yīng)歷程中先生成,后消耗，因此其是反應(yīng)的中間體，A項正確;

O

B.由圖可知，反應(yīng)歷程中不存在非極性鍵的斷裂，B項錯誤;

c.歷程中催化劑首先吸附N2O轉(zhuǎn)化為氮氣，后吸附CO,C項正確;

D.反應(yīng)過程中最大能壘（活化能）為15.9-（-127.9）=143.8kJ-mo『，D項正確;

故選Bo

2.（2025?山西省晉中市?月考）不同含金化合物催化乙烯加氫［C2H4（g）+HJg尸C2H6（g）AH=akJsmol1］的

反應(yīng)歷程如下圖所示。下列說法不正確的是

((

催化劑:AuF,一催化劑：AUPF3

O一

。

EO日O

.O.-3.46

P03(

I審

)Z)-48.8

麻

H、

+螂+

髭

M129.髭0-75.1-129.6

一)

裝G

)蕓

-112.8寸?

X)H

工9

9要

OHOH

OO

-20L7

反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程

A.ImolCR/g）與1molH?（g）含有的能量之和大于ImolC2H6（g）的能量

B.過渡態(tài)物質(zhì)的穩(wěn)定性：過渡態(tài)1＞過渡態(tài)2

C.催化劑AuF下反應(yīng)的焰變AH=-129.6kJgno『

D.催化劑AuF下和催化劑AuPF；下反應(yīng)的反應(yīng)熱相等

【答案】B

【詳解】A.由圖可知，該反應(yīng)為反應(yīng)物總能量高于生成物總能量的放熱反應(yīng)，A項正確；

B.物質(zhì)的能量越高，越不穩(wěn)定，過渡態(tài)1的相對能量高于過渡態(tài)2,所以過渡態(tài)1的穩(wěn)定性小于過渡態(tài)2,

B項錯誤；

C.反應(yīng)的焰變AH=（-129.6kJ-molT）-0=-129.6kJ-molT,C項正確；

D.催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)的熱效應(yīng)，兩催化劑下反應(yīng)的反應(yīng)熱AH均為-129.6kJ-moL,D項

正確；

答案選B。

3.（2025?山西省大同市?調(diào)研）氫能是一種重要的清潔能源，由HCOOH可以制得H2o在催化劑作用下,

HCOOH催化釋放氫的反應(yīng)機理和相對能量的變化情況分別如圖1和圖2所示。下列敘述錯誤的是

4O注：*表示吸附在催化劑上的微粒

2OL20

O0.96

.OO

.8O0.53/''0.58/

.64OT

O/萬

2HCOO*+H*八“

O_/HCOOH*:-0.06

O

-0.32/'、'、..

.OOn

2:HCOOH(g)Tv''祗5

4O

OCO2(g)+2H*CO2(g)+^(g)

.6反應(yīng)進程

.8

圖1圖2

A.HCOOH催化釋放氫的過程中有極性鍵的斷裂和非極性鍵的形成

B.HCOOD催化釋放氫反應(yīng)除生成C02外，還生成HD

C.在催化劑表面解離C—H鍵比解離O—H鍵難

D.HCOOH催化釋放氫的熱化學(xué)方程式為：HCOOH(g)=CO2(g)+H2(g)AW=-0.45eV

【答案】D

【詳解】A.轉(zhuǎn)化涉及到N—H鍵極性鍵的斷裂和形成、O—H鍵極性鍵的斷裂以及H—H鍵非極性鍵的形

成，A正確；

B.若用HCOOD代替HCOOH,反應(yīng)為HCOOD分解，除生成CCh外，還生成HD,B正確；

C.由圖可知，II-III過程中斷裂O—H鍵，III-IV過程中斷裂C—H鍵，111一1￥的活化能大于11-111的，

故在催化劑表面解離C-H鍵比解離O-H鍵難，C正確；

D.圖2表示1分子HCOOH(g)生成CO2(g)和H2(g)時放出能量0.45eV,而熱化學(xué)方程式中AH為Imol反應(yīng)

的熱量變化，D錯誤；

故答案為：D。

4.(2025?山西省太原市?月考)下圖是計算機模擬的在催化劑表面上發(fā)生水煤氣變化的反應(yīng)歷程。吸附在

催化劑表面的物種用“*”標(biāo)注。下列說法正確的是

>

32

*1

髭0

玄6

奧

&過

)G3O過*O3

OHH

渡

OOH渡OO

+Z

KZK++

態(tài)SH

H態(tài)H

7++HZZ+

+O1H+2+H&

3H+I*+/

OOH?H

O①+②H③④O⑤⑥+

OOOOZ&

O+。OO)

OOO

。

。

A.①表示CO和H2O從催化劑表面脫離的過程

B.②和④中化學(xué)鍵變化相同，因此AH相同

C.由圖可知CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)為吸熱反應(yīng)

D.相同條件下，反應(yīng)速率④〉②

【答案】B

【詳解】A.由圖可知①表示從CO(g)+2H2O(g)轉(zhuǎn)化為CO*+H2O*+H2O(g),已知吸附在催化劑表面的物種

用“*”標(biāo)注，因此①表示CO和H2O在催化劑表面吸附的過程，A錯誤；

B.由圖可知②表示CO*+H2O*+H2O(g)轉(zhuǎn)化為CO*+OH*+H*+H2O(g),本質(zhì)是H2O*轉(zhuǎn)化為OH*+H*,④表

示COOH*+H*+H2。*轉(zhuǎn)化為COOH*+2H*+OH*,本質(zhì)是H2O*轉(zhuǎn)化為OH*+H*,②和④本質(zhì)相同，因此化

學(xué)鍵變化相同，AH也相同，B正確；

C.由圖可知，始態(tài)為CO(g)+2H2O(g),終態(tài)為CO2(g)+H2(g)+H2O(g),則總反應(yīng)為CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),

始態(tài)的相對能量為0,終態(tài)相對能量為。72,故總反應(yīng)為能量降低的反應(yīng)，即放熱反應(yīng)，C錯誤；

D.由題干反應(yīng)歷程圖信息可知，過程②需要的活化能L59eV-(-0.32)eV=1.91eV低于反應(yīng)④的活化能

1.86eV-(0.16)eV=2.02eV,相同條件下，活化能越大，反應(yīng)速率越慢，故反應(yīng)速率④<②，D錯誤；

答案選B。

5.(2025?陜西省渭南市?質(zhì)檢)我國科研人員提出了由CO?和CH,轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3coOH的催化

反應(yīng)歷程如圖所示。已知：CH4(g),CH3coOH⑴的燃燒熱(AH)分別為-893kJ-mo「、一870kJ-mo「。下

列敘述錯誤的是

A.上述反應(yīng)的原子利用率為100%

B.①轉(zhuǎn)化為②過程中放出能量

C.該反應(yīng)中斷裂和形成了極性鍵

D.CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(l)AH=-46kJ-moL

【答案】D

【詳解】A.該反應(yīng)總反應(yīng)為CH4+CO2TCH3coOH,該反應(yīng)為化合反應(yīng)，原子利用率為100%,A正確;

B.①轉(zhuǎn)化為②過程中，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該過程放出能量，B正確；

C.由圖可知，該反應(yīng)中斷裂了C-H極性鍵，形成了O-H極性鍵，C正確；

D.已知：CH4(g),CH3coOH⑴的燃燒熱(AH)分別為-893kJ-mo「、-870kJ-mo「，則可以得到熱化學(xué)

方程式：①CH4(g)+2C)2(g)fCC)2(g)+2H2O(l)AH1=-893kJ-mo『；②

CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)4應(yīng)=-870kJ-mo「；由蓋斯定律可知，①-②可得

11

CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(l)AH=-893kJ-moP+870kJ-moP=-23kJ-mori,D錯誤；

故選D。

6.(2025?陜西省榆林市?月考)HCOOH在Pd催化劑表面脫氫的反應(yīng)機理、反應(yīng)歷程與能量的關(guān)系如圖所

示，下列說法正確的是

IIIIIIIVV

62.9

反應(yīng)歷程

A.i-n過程中吸收的熱量大于放出的熱量

B.在Pd催化劑表面離解0—H鍵比C—H鍵的活化能低

C.在歷程I~V中，均為放熱過程

D.用HCOOD代替HCOOH,得到的產(chǎn)物為HD和CO?

【答案】D

【詳解】A.i-n為放熱過程，i-n過程中吸收的熱量小于放出的熱量，A錯誤；

B.由圖可知，在Pd催化劑表面離解O—H鍵的活化能較高，解離C—H鍵的活化能低，B錯誤；

C.在歷程I~V中，W-V的均大于0,為吸熱過程，C錯誤；

D.由圖可知，HCOOH脫氫是生成H?和C。?，所以用HCOOD代替HCOOH,得到的產(chǎn)物為HD和COZ,

D正確；

故選D。

7.(2025?陜西省安康市?摸底)CHQH(g)在催化劑Pd/MgO(100)表面的催化反應(yīng)部分歷程如圖所示(吸附

在催化劑表面的物種用“*”表示，TS表示過渡態(tài))。

下列說法正確的是

A.催化劑的使用降低了反應(yīng)的活化能，提高了活化分子的百分?jǐn)?shù)

B.催化劑的使用可以改變反應(yīng)的選擇性，提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率

C.該過程決速步驟的反應(yīng)方程式為*CHO=*CO+*H

D.CH30H(g)在催化齊IJPd/MgO(100)表面斷裂O—H鍵比斷裂C—H鍵更容易

【答案】A

【詳解】A.催化劑可降低反應(yīng)的活化能，提高活化分子的百分?jǐn)?shù)，A正確；

B.催化劑的使用可以改變反應(yīng)的選擇性，但不影響平衡，故不能改變反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，B錯誤；

C.活化能最大的步驟為決速步驟，步驟1、2、3、4的活化能依次為0.89ev、1.13ev、0.53ev、0.34ev,則

步驟2為決速步，該過程決速步驟的反應(yīng)方程式為*CH3O=*CH2O+H,C錯誤;

D.圖中斷裂部分C—H鍵所需能量比斷裂O—H鍵小，故不能說明斷裂O—H鍵比斷裂C—H鍵更容

易，D錯誤；

故選Ao

8.（2025?映西省渭南高級中學(xué)?聯(lián)考）我國科學(xué)家已經(jīng)成功催化氫化CO?獲得甲酸，利用化合物1催化氫

化CC>2的反應(yīng)過程如圖甲所示，其中化合物2與水反應(yīng)生成化合物3與HCOCT過程中的能量變化如圖乙所

示（TS表示過渡態(tài)，I表示中間體），下列說法錯誤的是

TS2(16.87)

相對能量/(kcal?mo「)；一\

TS3(11.53)

\?廠

\⑤/\

③/

I

12(5.31)\@

TS1(2.34)

_/''②

2+H20(0.00)\

11(-1.99)3+HCOOX-2.38)

反應(yīng)歷程》

4

甲乙

A.化合物1為該反應(yīng)的催化劑，可加快CO2的轉(zhuǎn)化速率

B.圖乙中形成中間體12的反應(yīng)為圖甲中“化合物2+H2O—化合物3+HCOCT”的決速步驟

C.化合物1-化合物2的過程中存在碳氧鍵的斷裂和碳氫鍵的形成

D.從平衡移動的角度看，升高溫度可促進化合物2與水反應(yīng)生成化合物3與HCOCT

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)題意和圖甲可知，化合物1為反應(yīng)的催化劑，可加快CO?的轉(zhuǎn)化速率故A正確；

B.圖乙中形成中間體I2的反應(yīng)活化能最大為圖甲中“化合物2+1^0-化合物3+HCOO”的決速步驟,

故B正確；

C.化合物1到化合物2的過程中二氧化碳中的碳氧鍵斷裂，生成碳氫鍵，故C正確；

D.從圖乙可以看出，化合物2與水反應(yīng)生成化合物3與HCOO-是放熱反應(yīng)，因此降低溫度可以促進該反

應(yīng)的正向移動，故D錯誤；

故選D。

考向03化學(xué)反應(yīng)機理循環(huán)轉(zhuǎn)化機理圖像的分析與應(yīng)用

1.(2025?陜西省榆林市?一模)用釘基催化劑催化CO。?和H2(g)的反應(yīng)過程如圖所示。

當(dāng)反應(yīng)生成92g液態(tài)HCOOH時放出62.4kJ的熱量。下列說法正確的是

A.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CC)2(g)+H2(g)=HCOOH(l)AH=-31.2kJ/mol

B.圖示中物質(zhì)n為該反應(yīng)的催化劑，物質(zhì)iii為中間產(chǎn)物

C.使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，同時可以改變反應(yīng)的婚變

D.反應(yīng)歷程中既有非極性鍵的斷裂又有非極性鍵的形成

【答案】A

【詳解】A.該圖為釘(Ru)基催化劑催化CO2(g)和H2(g)的反應(yīng)示意圖，反應(yīng)生成92g液態(tài)HCOOH時放出

62.4kJ的熱量，2mol82(g)和2molHz(g)時反應(yīng)生成92g(2mol)液態(tài)HCOOH放出62.4kJ的熱量，則熱化學(xué)

方程式為CO2(g)+H2(g)=HCOOH(1)A//=-3L2kJ/mol",A正確；

B.物質(zhì)I為反應(yīng)起點存在的物質(zhì)，且在整個過程中量未發(fā)生改變，物質(zhì)I為催化劑，物質(zhì)II、III為中間過

程出現(xiàn)的物質(zhì)，為中間產(chǎn)物，B錯誤；

C.催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)的焰變，C錯誤；

D.由反應(yīng)示意圖可知反應(yīng)過程中不存在非極性鍵的形成，D錯誤；

故選A?

2.(2024?山西省平遙縣?預(yù)測押題)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)鐵的配合物在常溫下可以催化甲酸的還原反應(yīng)，其反

應(yīng)機理如圖所示。下列說法不正確的是

催化劑

A.該反應(yīng)的總化學(xué)方程式為HCOOH+2H2^=0^011+凡0

B.1,2,3三種物質(zhì)中Fe的配位數(shù)相同

C.反應(yīng)中存在非極性鍵的斷裂和形成

D.可以用新制的CU（OH）2懸濁液鑒別HCOOH和CH,OH

【答案】C

【詳解】A.由圖可知，該反應(yīng)的反應(yīng)物為HCOOH、H2,生成物為CH3OH、H20,總反應(yīng)化學(xué)方程式為

催化齊

HCOOH+2H2CH30H+H2O,選項A正確；

B.1,2,3三種物質(zhì)中Fe的配位數(shù)相同，均為6,選項B正確；

C.反應(yīng)中存在非極性鍵H-H的斷裂，但沒有非極性鍵的形成，選項C不正確；

D.HCOOH中存在醛基而CH30H沒有，可以用新制的Cu（OH）2懸濁液鑒別HCOOH和CHQH,選項D正

確；

答案選C。

3.（2024?山西省部分學(xué)校?聯(lián)考）^0和CO為環(huán)境污染物，可在PtQ+表面轉(zhuǎn)化為無害氣體，反應(yīng)機理

如圖所示。下列說法正確的是

20、—九0+、+co,

A.PtQ；是該反應(yīng)的催化劑

B.Pt。*可使該反應(yīng)的熔變減小

催化齊IJ

C.總反應(yīng)方程式為Nq+CO^=CO^+N?

D.反應(yīng)過程中Pt元素的化合價不發(fā)生變化

【答案】C

【詳解】A.Pt?。；是中間產(chǎn)物，PtQ+是催化劑，故A錯誤；

B.催化劑Pt2。+可降低反應(yīng)的活化能，但不影響焰變，故B錯誤；

催化劑

c.和co是反應(yīng)物，C0?和N?是生成物，所以總反應(yīng)方程式為N2O+CO^=CC）2+N2,故C正確

D.反應(yīng)過程中Pt。；（Pt為+2.5價）與PtQ+（Pt為+1.5價）相互轉(zhuǎn)化，Pt元素的化合價發(fā)生了變化，

故D錯誤;

故答案選c。

4(2024?山西省平遙縣?聯(lián)考)為早日實現(xiàn)“碳中和碳達峰”目標(biāo)，科學(xué)家提出用釘(Ru)基催化劑催化CO??

和H2(g)反應(yīng)生成HCOOH.反應(yīng)機理如圖所示，已知當(dāng)生成46g液態(tài)HCOOH時放出3L2kJ的熱量。下

列說法正確的是

2HCOOH2H2°

A.反應(yīng)歷程中存在極性鍵、非極性鍵的斷裂與形成

B.物質(zhì)I為該反應(yīng)的催化劑，物質(zhì)n、iii為中間產(chǎn)物

C.催化劑能降低活化能，加快反應(yīng)速率，改變反應(yīng)熱，從而提高轉(zhuǎn)化率

D.通過CO?(g)和H2(g)反應(yīng)制備液態(tài)HCOOH,每轉(zhuǎn)移Imolel放出31.2kJ的熱量

【答案】B

【詳解】A.由反應(yīng)示意圖可知反應(yīng)過程中存在碳氧等極性鍵斷裂、氫氫非極性鍵斷裂，碳氫等極性鍵生成，

但不存在非極性鍵的形成，A錯誤；

B.物質(zhì)I為反應(yīng)起點存在的物質(zhì)，且在整個過程中量未發(fā)生改變，物質(zhì)I為催化劑，物質(zhì)II、III為中間過

程出現(xiàn)的物質(zhì)，為中間產(chǎn)物，B正確；

C.催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)的焰變，C錯誤；

D.該圖為釘(Ru)基催化劑催化82(g)和H2(g)的反應(yīng)示意圖，反應(yīng)生成46g液態(tài)HCOOH時放出31.2kJ的

熱量，反應(yīng)中氫化合價由0變?yōu)?1,電子轉(zhuǎn)移關(guān)系為HCOOH~H2~2e;則每轉(zhuǎn)移Imolel放出15.6kJ的熱

量，D錯誤；

故選Bo

5.(2024?黑龍江省齊齊哈爾市?一模)Ojima教授研究了銘(Rh)配合物催化醛酮氫化反應(yīng)，提出的反應(yīng)機

理如圖所示，1、2、3、4四種反應(yīng)的反應(yīng)熱分別為AH|、AH2,AH3,AH4,下列說法錯誤的是

A.LnRh在氫化反應(yīng)中作催化劑

B.該機理的總反應(yīng)的反應(yīng)熱AH-AH,+AH2+AH3+AH4

C.若步驟②為決速步驟，則其活化能最大

與SiH,發(fā)生上述反應(yīng)可生成OSiH3

【詳解】A.LnRh在步驟1中參加反應(yīng)，在步驟4中又生成，故L“Rh為反應(yīng)的催化劑，A正確;

oR2

B.總反應(yīng)為R3SiH+^總反應(yīng)的反應(yīng)熱△/■^△旦+公通+公通出正確；

R1R2'R[

C.決速步驟為最慢的反應(yīng)，其活化能最大，C正確；

OSiH3

D.根據(jù)反應(yīng)機理，可知產(chǎn)物應(yīng)為,D錯誤；

故選D。

6（2024?陜西省安康市?三模）氨硼烷（NH3BH3）因具有較高的含氫量成為受人關(guān)注的潛在儲氫材料之一。

鉞螯合復(fù)合物催化氨硼烷脫氫反應(yīng)的一種反應(yīng)機理和相對能量的變化情況如圖所示[已知-Bu表示

下列說法錯誤的是

-C（CH3）3]O

錯應(yīng)的

D反誤