专题17 反应历程（能垒）图及分析（图像15秒杀）-2024年高考化学选择压轴题图像专项突破秒杀技巧及专项练习

专题17 反应历程（能垒）图及分析（图像15秒杀）-2024年高考化学选择压轴题图像专项突破秒杀技巧及专项练习（原卷版） 能垒与决速步骤及分析秒杀思想 能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也成为慢反应。 形如图中，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。 模型： 关键要点分析 ①能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。 ②用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。 ③相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越 经典例题1：我国某科研团队研究了氧化铈()表面空间受阻路易斯酸碱对(FLPs)和氮(N)掺杂的协同作用，促进了光吸收、成键活化，提高了光催化还原制的产率和选择性。反应历程如图所示。已知：*代表吸附在催化剂表面的物种，+代表起始或终态物质；自由能与相对能量相当。下列叙述错误的是 A．*COH→*C是路径2的决速步 B．过程中自由能升高 C．CO为光催化还原制的副产物 D．同等条件下，比稳定 破解：A．图中未给出活化能，无法确定*COH→*C是不是路径2的决速步，故A错误； B． 路径1和2，过程中自由能升高，分别上0.34变为1.13和0.56，故B正确； C． 光催化还原CO2制CH4，CO为光催化还原制的副产物，故C正确； D． 同等条件下，和自由能分别为-1.54、1.13，低，比稳定，故D正确； 故选A。 经典例题2：我国科研人员研制出双温区催化剂，其中区域和区域的温度差可超过。双温区催化剂合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用标注。下列说法错误的是 A．该历程中变化最大的相对能量为 B．步骤①中中的氮氮三键断裂 C．步骤④为N原子由区域向区域的传递过程 D．使用双温区催化剂合成氨，不会改变合成氨反应的反应热 破解：A．由图可知，历程中变化最大的相对能量为，A正确； B．步骤①为吸附在催化剂表面的过程，分子中的氮氮三键没有断裂，B错误； C．由题中图示可知，步骤④完成了到两种状态的转化，原子由区域向区域传递，C正确； D．催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的始态和终态，即不能改变反应的反应热，D正确； 故选B。 经典例题3：以乙二醛()和为原料制取乙醛酸()，3个反应的历程如图所示，TS表示过渡态，IM表示中间体，下列说法错误的是 A．图中氧化生成和的反应为放热反应 B．反应历程中生成IM4比生成IM1的速率快 C．乙二醛()生成乙二酸()有3步基元反应 D．选择合适的催化剂可提高乙醛酸()的选择性 破解：A．由图可知，乙二醛氧化生成甲酸和二氧化碳的反应是反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，故A正确； B．反应的活化能越低，反应速率较快，由图可知，生成IM4的反应活化能低于生成IM1的反应， 所以生成IM4比生成IM1的速率快，故B正确； C．由图可知，乙二醛生成乙二酸有4步基元反应，故C错误； D．选择合适的催化剂可提高乙醛酸的选择性，有利于乙醛酸的生成速率，故D正确； 故选C。 经典例题4：一定条件下CO与NO反应可实现汽车尾气净化，所涉及的三段反应历程及各物质的相对能量如图所示(TS代表过渡态，IM表示反应过程中的复杂中间产物，每段历程的反应物相对总能量定义为0)。下列说法正确的是 A．由反应历程图可判断过渡态的相对能量：TS1>TS2>TS3 B．采用对反应③选择性高的催化剂可以避免尾气中出现N2O C．反应历程中反应②决定尾气转化的快慢 D．2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g) ΔH= – 621.9kJ·mol-1 破解：A．图中可知三个过渡态的能量分别为298.4 kJ/mol、130.0 kJ/mol、248.3 kJ/mol，故过渡态的相对能量：TS1>TS3>TS2，A错误； B．采用对反应③选择性高的催化剂不代表反应②的产物N2O会完全消耗，无法避免尾气中不出现N2O，B错误； C．由图可知，反应①的活化能最高，为298.4 kJ/mol -42.6 kJ/mol =255.8 kJ/mol，反应②、③的活化能分别为108.4 kJ/mol、226.1 kJ/mol，活化能越高反应速率越慢，慢反应决定整个反应的速率，故反应①决定尾气转化的快慢，C错误； D．整个反应分为三个基元反应阶段： Ⅰ.NO（g）+NO（g）=（g）△H=+199.2kJ/mol Ⅱ.（g）+CO（g）=CO2（g）+N2O（g）△H=-513.5kJ/mol Ⅲ.CO（g）+CO2（g）+N2O（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=-30