2025年北京高考化學(xué)復(fù)習(xí)專練：循環(huán)轉(zhuǎn)化機(jī)理圖分析（原卷版）

熱點(diǎn)題型04循環(huán)轉(zhuǎn)化機(jī)理圖分析

熱點(diǎn)解讀

反應(yīng)歷程(機(jī)理)能壘圖像是高考化學(xué)的重要題型，常以科研成果等為載體命題，依托物質(zhì)循環(huán)考查

反應(yīng)物、生成物、中間產(chǎn)物、催化劑的判斷，活化能，基元反應(yīng)和總反應(yīng)方程式等，是近年高考命題熱點(diǎn)。

一、反應(yīng)歷程(機(jī)理)能壘圖像

i.基元反應(yīng)與非基元反應(yīng)

例如H++OH-=印0,反應(yīng)幾乎沒有過程，瞬間平衡一步到位，稱為簡單反應(yīng)；而2HI—氏+b的

實(shí)際機(jī)理是分兩步進(jìn)行的，每一步都是一個(gè)基元反應(yīng)：2Hl―>H2+2I->21-->12,存在未成對(duì)電子的微粒

稱為自由基，反應(yīng)活性高，壽命短，2HI-H2+I2稱為非基元反應(yīng)。

2.過渡態(tài)

A+B—C—^[A...B...C]―>A—B+C

反應(yīng)過程

備注：(1)以上為一種基元反應(yīng)，其中正反應(yīng)活化能反正=^—a,逆反應(yīng)活化能反逆=6—c,A77=EaE

—Ea巡。(2)過渡態(tài)(A…B…C)不穩(wěn)定。

3.中間體

備注：處于能量最高點(diǎn)的是反應(yīng)的過渡態(tài)，在多步反應(yīng)中兩個(gè)過渡態(tài)之間的是中間體，中間體很活潑,

壽命很短，但是會(huì)比過渡態(tài)更穩(wěn)定些。

4.催化機(jī)理能壘圖

(1)在催化機(jī)理能壘圖中，有幾個(gè)活化狀態(tài)，就有幾個(gè)基元反應(yīng)?？梢杂脠D中每步基元反應(yīng)前后的活性

物質(zhì)，寫出其熱化學(xué)方程式。注意：如果縱坐標(biāo)相對(duì)能量的單位是電子伏特(eV),焰變應(yīng)轉(zhuǎn)化成每摩爾。

(2)每步基元反應(yīng)的快慢取決于其能壘的大小，能壘越大，反應(yīng)速率越慢。

例如：在Rh催化下，甲酸分解制H2反應(yīng)的過程如圖所示。

相對(duì)能量/eV

1.2

0.8i/兩、

，'

/().78\過渡態(tài)iii

0.4\/(147\

\0.12；

HCOOH(g)'血\-016

0.()--1?0.21/HCOO*+H*

1

CO2*+2H*--

CO(g)+H(g)

-0.4HCOOH*22

反應(yīng)歷程

其中帶“*”的物種表示吸附在Rh表面，該反應(yīng)過程中決定反應(yīng)速率步驟的化學(xué)方程式為

HCOOH*=HCOO*+H*；甲酸分解制外的熱化學(xué)方程式可表示為HCOOH（g）=CC?2（g）+H2（g）AH=—

0.16NAeV-molT（阿伏加德羅常數(shù)用右表示）。

5.反應(yīng)歷程一能量圖像分析技巧

二、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理循環(huán)圖像

高考命題要求考生能夠根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理循環(huán)圖像，分析反應(yīng)過程中物質(zhì)、能量和微粒的變化關(guān)系，

側(cè)重考查考生的信息獲取與加工能力、邏輯推理與論證能力。隨著高考改革的推進(jìn)，這類題目考查的概率

會(huì)越來越大，題目的難度可能也會(huì)越來越大，具體表現(xiàn)是研究對(duì)象、圖像圖示等會(huì)更加復(fù)雜。

必備知識(shí)

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(shí)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)中為某一步的產(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(shí)則是生成多少后續(xù)又消耗多少。

在含少量「的溶液中，印。2分解的機(jī)理為：

H2O2+I-->H2O+IO-慢

H2O2+I。--->€）2+1―+H2O快

在該反應(yīng)中「為催化劑，IO-為中間產(chǎn)物。

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

通過一個(gè)箭頭最終脫離這個(gè)歷程的物質(zhì)），與之同時(shí)反應(yīng)的就是催化劑，并且經(jīng)過一個(gè)完整循環(huán)之后又會(huì)生

成；中間產(chǎn)物則是這個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)。如下圖所示：

（建議用時(shí)：40分鐘）

考向01反應(yīng)歷程（機(jī)理）能壘圖像

1.（2024?北京?高考真題）苯在濃HNC>3和濃H2s作用下，反應(yīng)過程中能量變化示意圖如下。下列說法

不正確的是

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

B.X為苯的加成產(chǎn)物，Y為苯的取代產(chǎn)物

C.由苯得到M時(shí)，苯中的大兀鍵沒有變化

D.對(duì)于生成Y的反應(yīng)，濃H2sO,作催化劑

2.（2024?北京順義?二模）我國科研人員研究發(fā)現(xiàn)C。原子活化乙烷的反應(yīng)機(jī)理，一種機(jī)理如圖所示。

下列說法不正確的是

A.決定反應(yīng)速率的步驟是中間體If過渡態(tài)2

B.Co-H鍵的形成與斷裂使得氫原子發(fā)生了遷移

C.該過程涉及非極性鍵的斷裂與形成

D.總反應(yīng)為Co(s)+C2H6(g)fCOCH2(S)+CH4(g)A^>0

3.(2024?北京東城?二模)科學(xué)家提出一種大氣中HSO；在H2。和NO?作用下轉(zhuǎn)變?yōu)镠SO4的機(jī)理(圖

1),其能量變化如圖2所示。

O

I

H

:A

H

No?XH

2

反應(yīng)歷程

圖1圖2

o

II

已知：NO,SO；的結(jié)構(gòu)式為o=N—O—S—O-

下列說法不正確的是

A.①中涉及O-H鍵的斷裂與生成B.②③均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)

C.由圖2可知，該過程的決速步是①D.總反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1:2

4.(2024?北京西城?一模)苯與液澳反應(yīng)生成澳苯，其反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。

下列關(guān)于苯與Br2反應(yīng)的說法不正確的是

A.FeBg可作該反應(yīng)的催化劑

B.將反應(yīng)后的氣體依次通入CC14和AgNO3溶液以檢驗(yàn)產(chǎn)物HBr

C.過程②的活化能最大，決定總反應(yīng)速率的大小

D.總反應(yīng)的AH<0,且AH=用-E2+4

5.(2024?北京豐臺(tái)?一模)過渡金屬氧化物離子(以MO+表示)在煌類的選擇性氧化等方面應(yīng)用廣泛。MO+

與CH,反應(yīng)的過程如下圖所示。

A

下列說法不正確的是

A.反應(yīng)速率：步驟I〈步驟II

B.CH30H分子中，鍵角：H-C-H>H-O-C

C.若M0+與CH3D反應(yīng)，生成的笊代甲醇有2種

++

D.CH4(g)+MO(g)=CH3OH(g)+M(g)AH=E2+E4-E1-E3

6.(2023?北京海淀?三模)汽車尾氣中CO與NO轉(zhuǎn)化的三段反應(yīng)歷程及各物質(zhì)的相對(duì)能量如圖所示，其

中TS代表過渡態(tài)，IM表示反應(yīng)過程中的復(fù)雜中間產(chǎn)物，每段歷程的反應(yīng)物相對(duì)總能量定義為0.下列說法

不正確的是

A.反應(yīng)①?zèng)Q定尾氣轉(zhuǎn)化的快慢

B.反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②、③為放熱反應(yīng)

C.由上圖可判斷過渡態(tài)的相對(duì)能量：TS1>TS3>TS2

D.采用對(duì)反應(yīng)③選擇性高的催化劑可以避免尾氣中出現(xiàn)N。

7.（24-25高三上?北京?期中）苯與液澳反應(yīng)生成澳苯，其反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。下列說法不正

確的是

A.FeBr,可作該反應(yīng)的催化劑

B.將反應(yīng)后的氣體依次通入CC1”和AgNC>3溶液以檢驗(yàn)產(chǎn)物HBr

C.總反應(yīng)的AH<0,MAH=ErE2+E3

D.過程②的活化能最大，決定總反應(yīng)速率的大小

8.（24-25高三上?北京?階段練習(xí)）過渡金屬氧化物離子（以MO+表示）在煌類的選擇性氧化等方面應(yīng)用廣

泛。MO+與CM反應(yīng)的過程如下圖所示。

下列說法不正確的是

A.反應(yīng)速率：步驟I〈步驟n

B.C'OH分子中，C—H鍵和0—H鍵均為sp3-鍵

C.若M0+與CH3D反應(yīng)，生成的笊代甲醇有2種

++「「

D.CH4(g)+M0(g)=CH3OH(g)+M(g)AH=E2+EEE3

9.（2024?山東德州?三模）在濃硫酸作用下，苯與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)歷程如圖。下列說法錯(cuò)誤的是

B.生成中間體的反應(yīng)為決速步驟

C.產(chǎn)物1為加成反應(yīng)的產(chǎn)物

D.動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)優(yōu)勢產(chǎn)物均為產(chǎn)物2

10.（2024?北京?三模）一定條件下，CH4與FeO+反應(yīng)合成CH30H的反應(yīng)歷程如圖所示。已知其他條件

不變時(shí)，反應(yīng)物種的元素被質(zhì)量數(shù)更大的同位素替換時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)變慢。

+

o'41

1,-CH+

(3HO--CH.

一

」Fe3

O、、*，J

Eb-----------

./過渡態(tài)IFe

3

)/過渡態(tài)n[

*、

a--------，

髭

CH4+FeO+c'一

HOe_______

+

CH3OH+Fe

o----------A

反應(yīng)歷程

說明：過渡態(tài)中"，’示化學(xué)鍵未完全斷裂或形成。下列說法正確的是

A.反應(yīng)歷程中兩個(gè)反應(yīng)均涉及氫原子的成鍵

B.該反應(yīng)的A77=-(a+b+c+d+e)kJ-mo『

C.相同條件下，CD,與FeO+反應(yīng)，其過渡態(tài)I的能量比b低

D.CH3D與FeO+反應(yīng)，能獲得兩種有機(jī)產(chǎn)物，且相對(duì)分子質(zhì)量相同

考向02化學(xué)反應(yīng)機(jī)理循環(huán)圖像

11.(2024?北京?高考真題)可采用Deacon催化氧化法將工業(yè)副產(chǎn)物HC1制成Cl2,實(shí)現(xiàn)氯資源的再利

CuO,

用。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4HCl(g)+O2(g)=2C12(g)+2H2O(g)AH=-114.4kJ-mor'o下圖所示為該法的

一種催化機(jī)理。

下列說法不正確的是

A.Y為反應(yīng)物HC1,W為生成物Hq

B.反應(yīng)制得ImolCl2,須投入2moicuO

C.升高反應(yīng)溫度，HC1被氧化制CU的反應(yīng)平衡常數(shù)減小

D.圖中轉(zhuǎn)化涉及的反應(yīng)中有兩個(gè)屬于氧化還原反應(yīng)

12.(2023?北京?高考真題)一種分解氯化鏤實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物分離的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如下，其中b、d代表MgO或

Mg(OH)Cl中的一種。下列說法正確的是

“—<1、

A.a、c分別是HC1、NH3

B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl

C.已知MgCl?為副產(chǎn)物，則通入水蒸氣可減少M(fèi)gCl2的產(chǎn)生

D.等壓條件下，反應(yīng)①、②的反應(yīng)熱之和，小于氯化錢直接分解的反應(yīng)熱

13.(2022?北京?高考真題)CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO2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，以沖為載氣，以恒定組成的電、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)過程中始終未檢測到CO2，在催化劑上有積碳。

'3時(shí)間/min

圖2

下列說法不正確的是

A.反應(yīng)①為CaO+CC)2=CaCC)3；反應(yīng)②為CaCC)3+CH4^^CaO+2co+2力

一催化劑

B.trt3,n(H2)比n(C0)多，且生成力速率不變，可能有副反應(yīng)CH4^=C+2H2

C.t2時(shí)刻，副反應(yīng)生成力的速率大于反應(yīng)②生成“速率

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

14.(2022?北京西城?一模)氮摻雜的碳材料可以有效催化燃料電池中的還原反應(yīng)，其催化機(jī)理如圖。

j

F

途徑一：A玲B玲C玲F

途徑二：A玲B玲C玲D玲E

下列說法不正確的是

A.途徑一中存在極性共價(jià)鍵的斷裂與形成

B.途徑一的電極反應(yīng)是0?+211++26一=凡02

C.途徑二，Imol。2得至U4moie-

D.氮摻雜的碳材料降低了反應(yīng)的婚變

15.（24-25高三上?北京?開學(xué)考試）在碘水、淀粉、稀H2sCt,和口02的混合溶液中加入過量乙酰乙酸烯丙

酯（AAA）,觀察到溶液中藍(lán)色與無色交替出現(xiàn)，主要轉(zhuǎn)化如下：

人八八、//CIO、/H+

iYinii￥AAA為CH3coeH2coOCH2cH=黑

\AAAAI為CH：COCHICOOCH,CH=CH,

AAAIJ

下列說法不正確的是

A.i為取代反應(yīng)

B.ii的反應(yīng)為2。0?+21=2C101+l2

C.iii中,生成ImolC「轉(zhuǎn)移4moi

D.最終溶液呈藍(lán)色

16.（24-25高三上?江西撫州?階段練習(xí)）在含Ni催化劑作用下，Zn介導(dǎo)的芳基氯化物同偶聯(lián)的動(dòng)力學(xué)和

機(jī)理如圖所示。

下列敘述錯(cuò)誤的是

A.(L)nNi°是總反應(yīng)的催化劑，ArZnCI是中間產(chǎn)物

B.Ar-Cl和(L)nNi°反應(yīng)過程中斷裂了極性鍵

c.已知Ni(n)L2cIZ呈平面四邊形結(jié)構(gòu)，則其只有1種結(jié)構(gòu)

D.反應(yīng)過程形成的含Ni中間體中，Ni(II)形成的共價(jià)鍵數(shù)目保持不變

拓展培優(yōu)練

1.(2024?安徽?高考真題)某溫度下，在密閉容器中充入一定量的X(g),發(fā)生下列反應(yīng)：

X(g)U￥(g)(AH,<0),Y(g)UZ(g)(AH2<0),測得各氣體濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列反應(yīng)進(jìn)

2.（2023?浙江?高考真題）一定條件下,1-苯基丙煥（Ph-C三C-CHj）可與HC1發(fā)生催化加成，反應(yīng)如下:

反應(yīng)過程中該煥燒及反應(yīng)產(chǎn)物的占比隨時(shí)間的變化如圖（已知：反應(yīng)I、DI為放熱反應(yīng)），下列說法不正確的

A.反應(yīng)熔變：反應(yīng)i＞反應(yīng)n

B.反應(yīng)活化能：反應(yīng)I〈反應(yīng)口

c.增加HCI濃度可增加平衡時(shí)產(chǎn)物n和產(chǎn)物?的比例

D.選擇相對(duì)較短的反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物I

3.（2024?貴州?高考真題）AgCN與CH3cH?Br可發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)過程中CN-的C原子和N原子均可進(jìn)

攻CH3cH?Br,分別生成睛（CH3cH2CN）和異睛（CH3CHKC）兩種產(chǎn)物。通過量子化學(xué)計(jì)算得到的反應(yīng)歷

程及能量變化如圖（TS為過渡態(tài)，I、II為后續(xù)物）。

CH3能量

TSI\尸

N/C'F之C—CH,

IIIBr/

C、\Ag-----Br

異睛?,

升朋/AgCN+CHCHBr\

132

CH3CH2NC+AgBr/'

\睛

\CH3cHzCN+AgBr

CH3cH?N三C-Ag-—Br

'J---

CH3cH2c-N—Ag~~Br

反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程

由圖示信息，下列說法錯(cuò)誤的是

A.從CH3cHzBr生成CH3cH?CN和CH3cH2NC的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)

B.過渡態(tài)TSI是由CN-的C原子進(jìn)攻CH3cH?Br的a-C而形成的

C.I中"N-Ag”之間的作用力比U中"C-Ag”之間的作用力弱

D.生成CH3cH?CN放熱更多，低溫時(shí)CH3cHzCN是主要產(chǎn)物

4.（2021,山東?高考真題）18。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:

18o180~180

-

HjC-C-OCH,+OH-H,C-C-OCH,H3C-C-OH+CH3O能量變化如圖所示。已知

OH

18。_18OH

為快速平衡，下列說法正確的是

H3C-C-OCH3-aH3C-C-OCH3

OH0-

"能量

過渡態(tài)1

/------過渡態(tài)2

O-

I

C-

I

O

OH

H

CO

H

C

反應(yīng)進(jìn)程

A.反應(yīng)E、HI為決速步

B.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在180H-

C.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在CH318OH

D.反應(yīng)I與反應(yīng)H活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焰變

5.（2025,內(nèi)蒙古?模擬預(yù)測）某離子液體的陰離子［CH（CN）2「可以吸收CO2,其可能的兩種反應(yīng)路徑如下

C.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)D.生成物中既含離子鍵又含共價(jià)鍵

6.（2025,四川?模擬預(yù)測）恒容反應(yīng)器中,Rh和Rh/Mn均能催化反應(yīng)：

HCHO+Hz+COUHOCH2cH0（羥基乙醛），反應(yīng)歷程如圖所示，［?匕為中間體，TS^TS3為過渡態(tài)。

30TSi

t-Rh/Mn19.7

TS2TS3

7.97.6

10

0-1.1/，八5.8

...-O-A-,2.5'--<-4.0/

：：--O-A-

始態(tài)II

I

3O-