2025高考化學二輪專項突破：反應機理歷程、能壘圖

題型15反應機理/歷程能壘圖

囹三年高考集訓

1.（2024.甘肅卷）甲烷在某含M。催化劑作用下部分反應的能量變化如圖所示，下列說法錯誤

的是（）

A.￡2=1.41eV

B.步驟2逆向反應的AH=+0.29eV

C.步驟1的反應比步驟2快

D.該過程實現(xiàn)了甲烷的氧化

答案：C

解析：由能量變化圖可知，步驟1的活化能Ei=0.70eV,步驟2的活化能昂=—049eV—（—

0.71eV）=0.22eV,步驟1的活化能大于步驟2的活化能，步驟1的反應比步驟2慢，C錯

誤。

2.（2024?北京卷）苯在濃HNO3和濃H2s04作用下，反應過程中能量變化示意圖如下。下列說

法不正確的是（）

琴誓過渡態(tài)2-1

能

a

反應物/'O2N

||^]+NO：+HO.,SO-H

反應進程

A.從中間體到產物，無論從產物穩(wěn)定性還是反應速率的角度均有利于產物II

B.X為苯的加成產物，Y為苯的取代產物

C.由苯得到M時，苯中的大兀鍵沒有變化

D.對于生成Y的反應，濃H2SO4作催化劑

答案：C

解析：生成產物n的反應的活化能更低，反應速率更快，且產物n的能量更低即產物n更穩(wěn)

定，以上2個角度均有利于產物II,A正確；根據(jù)前后結構對照，X為苯的加成產物，Y為

苯的取代產物，B正確；M的六元環(huán)中與一NCh相連的C為sp3雜化，苯中大兀鍵發(fā)生改變，

C錯誤；苯的硝化反應中濃H2s。4作催化劑，D正確。

3.(2024?安徽卷)某溫度下，在密閉容器中充入一定量X(g),發(fā)生下列反應：

X(g)Y(g)(AHi<0),Y(g)Z(g)(AH2<0),測得各氣體濃度與反應時間的關系如圖所示。

下列反應進程示意圖符合題意的是()

—

濃

度

反應時間一*

能量過渡態(tài)1能照

過渡態(tài)2

反應進程反應進程

cD

答案：B

解析：由題圖可知，反應初期隨著時間的推移X的濃度逐漸減小、Y和Z的濃度逐漸增大,

后來隨著時間的推移X和Y的濃度逐漸減小、Z的濃度繼續(xù)逐漸增大，說明X(g)Y(g)

的反應速率大于Y(g)Z(g)的反應速率，則反應X(g)Y(g)的活化能小于反應

Y(g)Z(g)的活化能。X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的△〃都小于0,故兩個反應均為放熱

反應；則符合題意的反應進程示意圖為B項圖示。

4.(2024.河北卷)對上述電池放電時CO2的捕獲和轉化過程開展了進一步研究，電極上CO2

轉化的三種可能反應路徑及相對能量變化如圖(*表示吸附態(tài))。

I-

O

相

對

能

量

(

e

V1

)

反應進程

下列說法錯誤的是（）

()

入入Z\

Z\/\H9NNOH

A.PDA捕獲CO2的反應為H2NNH2+CO2-H

()

Z\Z\/\

H9NfNOH

B.路徑2是優(yōu)先路徑，速控步驟反應式為*CO廠+一H+e-

NH2

*C2OF+MN

C.路徑1、3經(jīng)歷不同的反應步驟但產物相同；路徑2、3起始物相同但產物不同

D.三個路徑速控步驟均涉及*CO廠的轉化，路徑2、3的速控步驟均伴有PDA再生

答案：D

()

z\/\z\

J,HNNOH

解析：根據(jù)題給反應路徑圖可知，PDA（1,3-丙二胺）捕獲CO2的產物為2"H

()

T_TNTTJHNNOH

因此PDA捕獲CO2的反應為H2NNH2+CO2-2H,A正確；由反

應進程中的能量變化可知，路徑2的最大能壘最小，因此與路徑1和路徑3相比，路徑2是

優(yōu)先路徑，且路徑2的最大能壘存在于*CO廠一*C2OF的步驟，根據(jù)反應路徑2圖示可知，

（）O

z\/\A/\/\人

H,NNOHH2NNOH

該步驟有'H參與反應，因此速控步驟反應式為*CO廠+-H+屋一

HN

*C2Or+2NH2,B正確；根據(jù)反應路徑圖可知，路徑1、3的中間產物不同，經(jīng)

o

,H,NNOH

歷了不同的反應步驟，但產物均為*MgCCh，而路徑2、3的起始物均為H,產

物分別為*MgC2O4和*MgCO3,C正確；根據(jù)反應路徑與相對能量的圖像可知，三個路徑的速

控步驟中*CO廠都參與了反應，且由B項分析可知，路徑2的速控步驟伴有PDA再生，但路

徑3的速控步驟為*CO廠得電子轉化為*CO和*COT，沒有PDA的生成，D錯誤。

5.（2023?新課標卷）“脫合成酶”以其中的Fe2+配合物為催化中心，可將NH20H與NH3轉化

為朋（NH2NH2）,其反應歷程如下所示。

下列說法錯誤的是（）

A.NH2OH>NH3和H2O均為極性分子

B.反應涉及N—H、N—O鍵斷裂和N—N鍵生成

C.催化中心的Fe2+被氧化為Fe3+,后又被還原為Fe?+

D.將NH20H替換為ND2OD,反應可得ND2ND2

答案：D

解析：由反應歷程可知，反應過程中，生成的NH2NH2有兩個氫原子來源于NH3,所以將

NH20H替換為ND2OD,不可能得到ND2ND2，得至!]ND2NH2和HDO,D錯誤。

6.(2023?廣東卷)催化劑I和II均能催化反應R(g)P(g)。反應歷程(下圖)中，M為中間產

物。其它條件相同時，下列說法不正確的是()

A.使用I和n,反應歷程都分4步進行

B.反應達平衡時，升高溫度，R的濃度增大

C.使用II時，反應體系更快達到平衡

D.使用I時，反應過程中M所能達到的最高濃度更大

答案：C

解析：由圖可知I的最高活化能小于II的最高活化能，所以使用I時反應速率更快，反應體

系更快達到平衡，C錯誤。

7.(2023?浙江1月選考)標準狀態(tài)下，氣態(tài)反應物和生成物的相對能量與反應歷程示意圖如下

［已知O2(g)和CL(g)的相對能量為下列說法不正確的是()

相

旦

對

能

氏

量

EZ號

&

?

=

1氏

反

)一

A.Ee~Es=E5~E2

1

B.可計算Cl—C1鍵能為2(E2-E3)kJ-moP

C.相同條件下，。3的平衡轉化率：歷程II＞歷程I

D.歷程I、歷程H中速率最快的一步反應的熱化學方程式為C10(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)

△H=(E5—E4)kJ-mo「

答案：C

解析：

第一步反應：03(g)+Cl(g)=02(g)+C10(g)

相i\活化能最小，反應速率最快

對I

E

能：第二步反應：Cl()(g)+

量2jO(g)=O(g)+Cl(g)

￡O+O+C12

￡\33

后4

?O2+O+CIO\

m￡E;

=5

J￡2O+CI

62

20,

歷程！'/歷程n-……為催化劑

*03(g)+0(g)=2O2(g)**

1

根據(jù)歷程I,O3(g)+O(g)202(g)的AH=(E6-￡3)kJ.mor,根據(jù)歷程II,O3(g)+

O(g)202(g)的反應熱AH=(E5—E2)kJ?moL,則E6—E3=E5—E2,A正確；根據(jù)圖示,

1

Q(g)的相對能量為(場一心)kJ-mor,由于Cb(g)的相對能量為0,故Cl2(g)=Cl(g)+Cl(g)

11

的A//=2(E2-E3)kJ-moF,即Cl—Cl鍵能為2(￡2-￡3)kJ-mol,B正確；歷程II使用了催

化劑C1,催化劑不能使平衡發(fā)生移動，則。3的平衡轉化率：歷程11=歷程1,C錯誤；歷

程I、歷程II中速率最快的一步反應為活化能最小的反應，即ClO(g)+O(g)^=C)2(g)+CI(g)

1

△H=(E5-&)kJmoF,D正確。

8.(2022?遼寧高考)利用有機分子模擬生物體內“醛縮酶”催化Diels-Alder反應取得重要進

展，榮獲2021年諾貝爾化學獎。某Die"Alder反應催化機理如下，下列說法錯誤的是()

A.總反應為加成反應B.［和V互為同系物

C.VI是反應的催化劑D.化合物X為H2O

答案：B

口

解析：和結構不相似、分子組成上也不相差一個或若干個CH?原子團,

兩者不互為同系物，B錯誤。

9.(2023?湖南卷)N2H4是一種強還原性的高能物質，在航天、能源等領域有廣泛應用。我國

科學家合成的某Ru(II)催化劑(用［L-Ru-NH3］+表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4,其反

應機理如圖所示。

+

2[L-Ru-NHJ2[L-RU-NH2]

(M)

下列說法錯誤的是()

A.Ru(II)被氧化至Ru(III)后，配體NH3失去質子能力增強

B.M中Ru的化合價為+3

C.該過程有非極性鍵的形成

D.該過程的總反應式：4NH3-2e'=N2H4+2NHt

答案：B

解析：Ru(II)被氧化至Ru(III)后，［L-Ru-NH3p+中的Ru帶有更多的正電荷，其與N原子成

鍵后，Ru吸引電子的能力比Ru(II)強，這種作用使得配體NH3中的N—H鍵極性變強且更

+

易斷裂，因此其失去質子(口)的能力增強，A正確；M為［L-Ru-N?H2］,當［L-RU-NH2］+

變?yōu)镸時，N原子的孤電子對拆為2個電子并轉移給Rui個電子，其中Ru的化合價變?yōu)?

2,B錯誤；該過程M變?yōu)椋跮-Ru-NH2-NH2-Ru-Lp+時，有N—N鍵形成，N—N鍵是非極性

鍵，C正確;從整個過程來看，4個NH3失去了2個電子后生成了1個N2H4和2個NH；,

Ru(II)是催化劑，因此，該過程的總反應式為4?田3—2/=N2H4+2NIK,D正確。

10.(2022?山東高考)在NO催化下，丙烷與氧氣反應制備丙烯的部分反應機理如圖所示。下

列說法錯誤的是()

A.含N分子參與的反應一定有電子轉移

B.由NO生成HONO的反應歷程有2種

C.增大NO的量，C3H8的平衡轉化率不變

D.當主要發(fā)生包含②的歷程時，最終生成的水減少

答案：D

解析：根據(jù)題圖反應機理知，含N分子發(fā)生的反應有NO+OOH=NO2+OH,NO+NCh

+H2O=2HONO,N02+?C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+OH,含N分子NO、

NO2、HONO中N元素的化合價依次為+2價、+4價、+3價，上述反應中均有元素化合價

的升降，都為氧化還原反應，一定有電子轉移，A正確；根據(jù)題圖，由NO生成HONO的反

應歷程有2種，B正確；NO是催化劑，增大NO的量，C3H8的平衡轉化率不變，C正確；

無論反應歷程如何，在NO催化下丙烷與Ch反應制備丙烯的總反應都為2c3H8+02N°

2C3H6+2H2O,當主要發(fā)生包含②的歷程時，最終生成的水不變，D錯誤。

一年模擬特訓

1.(2024?湖南省長郡中學高三月考)二氧化碳選擇性加氫制甲醇是解決溫室效應、發(fā)展綠色能

源和實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。常溫常壓下利用銅基催化劑實現(xiàn)二氧化碳選擇性

加氫制甲醇的反應機理和能量變化圖如下(其中吸附在催化劑表面上的粒子用*標注)，下列說

法錯誤的是()

相

對

能

量

A.催化劑能改變反應機理，加快反應速率，降低反應熱

B.二氧化碳選擇性加氫制甲醇是放熱反應

C.該歷程的決速步為HCOO*+4H*=CH3O*+H2O

D.總反應為CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)

答案：A

2.(2024?廣東六校高三聯(lián)考)反應物(X)轉化為產物(Y)時的能量變化與反應進程的關系如圖曲

線①所示，使用催化劑M后能量變化與反應進程的關系如圖曲線②所示。下列說法正確的是

()

A.穩(wěn)定性：X>Y

B.使用催化劑降低了該反應的焰變

C.使用催化劑后，反應歷程分3步進行

D.使用催化劑后，反應歷程中的決速步為X+M=X-M

答案：C

解析：X的能量比Y的高，根據(jù)能量越低物質越穩(wěn)定，知穩(wěn)定性：X<Y,A錯誤；使用催化

劑可以降低活化能，但不改變焰變，B錯誤；使用催化劑后，反應歷程為X-X-M、X?M-

Y-M,YM-Y,分3步進行，C正確；由圖可知，使用催化劑后，反應歷程中X-M—Y-M

的活化能最大，為決速步，D錯誤。

3.(2024?商洛市山陽中學高三一模)FeMnTiO”.催化劑對NH3—SCR脫硝技術的反應機理如圖

所示，下列說法錯誤的是()

A.運用該技術應控制溫度在200℃以下

B.較理想的中間產物是NH4NO3

C.用既是氧化產物又是還原產物

D.NH3參與的是非氧化還原反應

答案：B

解析：根據(jù)脫硝的反應機理，NH4NO3在溫度超過200℃時會反應生成N2。，達不到脫硝目

的，因此運用該技術應控制溫度在200℃以下，故A正確；根據(jù)圖示，NH4NO3在溫度超過

200℃時會反應生成N2O,NH4NO2可以直接轉化為氮氣和水，因此較理想的中間產物是

NH4NO2，故B錯誤；根據(jù)脫硝的反應機理，反應物是氨氣和NO、O2，生成物是氮氣和水,

N元素的化合價由一3價升高到。價，+2