2025届高三化学备考：河北高考模拟专练—过渡态理论选择题15道

2025河北高考一轮专练——过渡态理论选择题 一、单选题 1．（2024·河北沧州·二模）环氧丙烷(C3H6O，PO)是一种重要的有机化工产品，对 Cu2O 催化剂表面催化空气氧化丙烯反应机理的 DFT 计算表明，可能有通过分子氧(甲图)和晶格氧(乙图)两种反应机理(TS 代表中间态)。已知吸附能指在吸附过程中释放的能量，下列说法错误的是中 A．C3H6 在催化剂上的吸附能低于 C3H6 与 O2 共吸附在表面的吸附能 B．空气氧化丙烯生成环氧丙烷是放热反应 C．通过对图像的分析得出，该反应更易按照甲图路径进行 学科网（北京）股份有限公司 ( 2 )D．总反应方程式为 2C3H6+O2 Cu O 2C3H6O 2．（2024·河北秦皇岛·三模）在催化剂表面 CO2 与 H2 反应的部分历程如图所示，吸附在催化剂表面的物种用“.”标注，Ts 表示过渡态。下列说法错误的是反应历程 物质吸附在催化剂表面时通常比其形成的过渡状态稳定 B．②→③是图中①至⑥的历程中的决速步骤 C．③→ ④的过程中断裂了非极性共价键 D．反应· CO2+H2(g)=·CO+H2O(g)的ΔH< 0 3．（2024·河北保定·一模）苯亲电取代反应中卤代反应的反应进程与能量变化曲线如图所示，下列说法正确的是 反应分三步进行，且各步均为吸热反应 B．决速步的能垒是ΔE2 C．总反应的ΔH=ΔE1 +ΔE2 +ΔE3 D．升温既能加快反应速率，又能提高该卤代反应的平衡转化率 4．（2024·河北·模拟预测）碳酸二甲酯 DMC( )是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科学家提出了新的合成方案(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)，反应机理如图所示。 下列说法错误的是 A．HO·降低了反应的活化能 B．过程 CH3OH*+HO·*=CH3O·*+H2O*是该反应的决速步骤 C．过程中既有 H-O 键的断裂，又有 H-O 键的形成 D．吸附和脱附过程中共吸收 48.1eV 的能量 5．（2024·河北·模拟预测）苯的亲电取代反应分两步进行，可表示为 E++ Ⅰ Ⅱ +H+，生成中间体的一步是加成过程，中间体失去氢离子的一步是 消除过程，其机理亦称加成—消除机理，苯的亲电职代反应进程和能量的关系如图，下列说法错误的是 A．反应Ⅰ为苯亲电取代的决速步骤 B．E1 与 E2 的差值为总反应的焓变 C．中间体的能量比苯的高，稳定性比苯的差D．反应过程中，环上碳原子的杂化类型发生了变化 6．（2024·河北·模拟预测）水煤气变换反应为CO g H2Og CO2 g H2 g 。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注(物种被催化剂吸附时有化学键断裂)。下列说法错误的是 A．反应过程中 2 个水分子均被破坏 B．步骤③发生反应COOHH2Og COOHH2O C．步骤①中有化学键被破坏 D．反应历程②的速率比历程⑥快 7．（2024·河北·模拟预测）消除天然气中H2S 是能源领域的研究热点，某团队研究发现，利用CuFe2 O4 载氧体表 面吸附H2S 时有两种途径，如图所示。 下列说法正确的是 A．途径 1 历程中，涉及过渡态Ⅰ、Ⅱ的反应为决速步 B．途径 1 的三种过渡态中，过渡态Ⅱ的稳定性最强 ( 2 )C． H S* =HS* H* 的速率：途径 2＞途径 1 D．该反应历程主要包括H2S 分子吸附和H2S 脱氢两个基元步骤 8．（2024·河北·模拟预测）Ni 可活化 C2H6 放出 CH4，其反应历程如下图所示： 下列关于活化历程的说法错误的是 A．活化能最大的步骤：中间体 2→中间体 3 B．只涉及极性键的断裂和生成 C．在此反应过程中 Ni 的成键数目发生变化 D． Ni(s)+C2H6 (g)=NiCH2 (s)+CH4 (g) ΔH =-6.57 kJ mol-1 9．（2024·河北衡水·二模）最近科学家在发展非金属催化剂实现 CO2 电催化还原制备甲醇(CH3OH)方向取得重要进展，反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用“*”标注。下列说法错误的是 A．得到的副产物有 CO 和 CH2O(甲醛)，其中相对较多的副产物为 CO B．生成副产物 CH2O 时，反应的活化能较大 C．制备甲醇的主反应速率主要由过程*CO+*OH→*CO+*H2O 决定 D．电催化还原制备甲醇过程中，阳极的电势比阴极电势低 10．（2024·河北·模拟预测）实验测得 CH2=CH2 与 HCl 发生加成反应的历程如图。下列说法正确的是 A． CH2 CH2 g HCl g CH3CH2Cl g ΔH=- E -E kJ mol ( a1 a2 )1 B．升高温度有利于提高 CH2=CH2 的平衡转化率 C．反应经过两步完成，第一步反应为决速反应 D．加入催化剂，Ea、△H 均减小，反应速率加快 11．（2024·河北·模拟预测）将CO2 电催化转化成燃料和化学品具有重要意义。甲酸可以作为氢载体直接用于甲 酸燃料电池。某科学家在常温下用 S—In 催化剂电催化还原CO2 制甲酸的机理如图 1 所示，反应历程如图 2 所示，其中吸附在催化剂表面的原子用*标注。下列说法中错误的是 A．使用 S—In 催化剂能够降低反应的活化能 B．催化剂S2 活性位点在催化过程中的作用是活化水分子 ( 2 2 )C．制甲酸过程的决速步骤为CO H O e HCOO OH D．电催化还原CO2 制甲酸总反应的ΔS<0 二、多选题 12．（2024·河北·模拟预测）一定条件下 HCOOH 在 Pd 催化剂表面脱氢的反应机理、反应历程与能量的关系如图所示： 下列说法错误的是 A．HCOOH 催化脱氢反应在该温度下能自发进行 B．在历程Ⅰ～Ⅴ中，由Ⅳ到Ⅴ的反应为决速步骤 C．由反应历程可得出 HCOOH 中第 1 个 H 原子更易脱去 D．在该反应历程中，HCOOH 所有的化学键均发生断裂 13．（2024·河北张家口·三模）硫酸甲酯( CH3OSO3H )是制造染料的甲基化试剂。我国科学家利用计算机模拟技术，分别研究反应CH3OH SO3 =CH3OSO3 H在无水和有水条件下的反应历程，如图所示。下列说法正确的是 A． CH3OH 的能量高于CH3OSO3H 的能量，因此该反应的H 0 B．无水条件下逆反应的活化能为 34.76 Ev C．水改变了该反应的H D．反应过程中CH3OH 中的 C—H 键均未发生断裂 14．（2024·河北·模拟预测）异喹啉在超临界水中可进行开环与脱氮，其中 A、B 为开环反应的中间产物，部分反应历程的相对能量变化如图所示。 下列说法错误的是 A．A 与 B 互为同分异构体 B．B 比 A 更稳定 相同条件下，生成中间产物的速率：A>B D．升高温度，中间产物Ⅱ的产率增大 15．（2024·河北·廊坊市第十五中学模拟预测）甲烷和二氧化碳催化合成乙酸，其中一步为甲烷在催化剂表面脱氢，其方式有两种：甲烷分子单独脱氢，甲烷分子与二氧化碳共吸附脱氢，反应历程如下(由乙酸分子构型可知以二氧化碳结合甲基和氢原子是最简单的合成过程)，下列说法正确的是 A．甲烷脱去首个氢原子的焓变，单独脱氢小于共吸附脱氢 甲烷脱去首个氢原子的能垒，共吸附脱氢比单独脱氢下降 0.15eV C．单独脱氢的决速步为第一步 D．共吸附脱氢更有利于乙酸的合成 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．A 【详解】A．对比图甲和图乙中①和②的变化可知，C3H6 在催化剂上的吸附能高于 C3H6 与 O2 共吸附在表面的吸附能，A 错误； B．由图甲和图乙可知空气氧化丙烯生成环氧丙烷是放热反应，B 正确； C．由图甲和图乙可知，图甲中②到 TS1 的吸收的能量较低，更容易发生反应，C 正确； 学科网（北京）股份有限公司 ( 2 )D．由图甲和图乙可知，总反应方程式为 2C3H6+O2 Cu O 2C3H6O，D 正确； 故选 A。 2．C 【详解】A．从图中可以看出过渡态的能量均比物质吸附在催化剂表面时的能量高，能量越高，物质越不稳定， A 正确； B．从图中可以看出，②→③过程的活化能最大，活化能越大，反应速率越慢，故②→③过程是图中①至⑥的历程中的决速步骤，B 正确； C．从图中可以看出，③→ ④的过程中断裂了 C-O 键，属于极性共价键，C 错误； D．根据图中可以看出，反应物的总能量高于生成物，属于放热反应，D 正确； 故选 C。 3．B 【详解】A．根据图中信息得出前两步是吸热反应，第三步是放热反应，故 A 错误； B．第二步能垒最大，是整个反应的决速步，其能垒是E2 ，故 B 正确； C．总反应的焓变是生成物总能量减去反应物总能量或反应物的活化能减去生成物活化能，因此 H E1＋E2＋E3 ，故 C 错误； D．由于总反应是放热反应，故升温可以加快反应速率，平衡逆向移动，因此不能提高该卤代反应的平衡转化率，故 D 错误。 4．D 【详解】A．HO·在反应前参与反应，反应后又生成，作催化剂，降低了反应的活化能，提高化学反应速率，故 A 选项正确； B．决速步骤一般伴有的是能量的落差大，活化能大的步骤即决速步骤，由图示可知生成过渡态 I 时的所需的活化能最大，所以 CH3OH*+HO·*=CH3O·*+H2O*是该反应的决速步骤，故 B 选项正确； C．过程中甲醇反应时有 H-O 键的断裂，生成水时有 H-O 键的形成，故 C 选项正确； D．吸附和脱附过程中共吸收的能量为终态减去始态的能量，始态相对能量为 0eV，终态相对能量为 112.6×102 eV， 则吸附和脱附过程中共吸收的能量为 1.126×104 eV，故 D 选项错误。故选 D 选项。 5．B 【详解】A．反应需要活化能越大，反应越难，由图可知该反应的决速步骤反应为反应Ⅰ，故 A.正确； B．焓变与两步反应活化能的差值无关，与产物和反应物的能量差值有关，故 B 错误； C．由图知中间体的能量比苯的高，稳定性比苯的差（能量越低越稳定），故 C 正确； D．由图可知反应过程中中间体存在一个碳原子形成四个单键的中间状态反应过程中，环上此碳原子的杂化类型为 sp3 杂化，苯环碳的杂化为 sp2 反应过程中，环上碳原子的杂化类型发生了变化，故 D 正确； 故答案：B。 6．D 【详解】A．由题图可知水煤气变换过程中 2 个水分子均参与反应，A 正确； B．由题图分析，③发生的反应是COOHH2Og COOHH2O，B 正确； C．步骤①中CO和部分H2O被吸附在催化剂的表面，有化学键被破坏，C 正确； D．反应历程②的能量壁垒高于历程⑥，能量壁垒越低反应速率越快，D 错误。故选 D。 7．C 【详解】A．活化能越大，反应速率越慢，为决速步，由图示可知，途径 1 中过渡态Ⅲ的活化能最大，反应速率最慢，为决速步，A 错误； B．途径 1 的三种过渡态中，过渡态Ⅲ的相对能量最低，故其稳定性最强，B 错误； ( 2 )C．由图可知， H S* HS* H*的过程中，途径 1 的活化能高于途径 2 的活化能，活化能越大，反应速率越慢，故反应速率：途径 2＞途径 1，C 正确； D．由图可知，H2S 分子吸附到催化剂上后，H 原子逐渐解离出来，并与 O 结合生成H2O ，所以该反应历程主要 包括三个基元步骤： H2S 分子吸附、H2S 脱氢和H2O 分子形成，D 错误；答案选 C。 8．B 【详解】A．根据图示，中间体 2→中间体 3 的步骤能量差值最大，活化能最大，故 A 正确； B．反应过程中涉及 C-C 键的断裂和 C-H 键的形成，涉及非极性键的断裂，不涉及非极性键的形成，故 B 错误； C．根据图示，过渡态 1 中 Ni 的成键数目为 2，过渡态 2 中 Ni 的成键数目为 3，反应过程中 Ni 的成键数目发生了变化，故 C 正确； D．根据图象，总反应是 Ni+C2H6→NiCH2+CH4，反应热ΔH =-6.57 kJ mol -1 ，因此热化学方程式为 ( 2 6 2 4 )Ni(s)+C H (g)=NiCH (s)+CH (g) ΔH =-6.57 kJ mol-1 ，故 D 正确；故选 B。 9．D 【详解】A．主要产物是甲醇，由图可知，得到的副产物有 CO 和 CH2O(甲醛)，生成副产物 CH2O 时反应的活化能较大，反应进行较慢，生成的量相对较少；生成副产物 CO 时反应的活化能较小，反应进行较快，生成的量相对较多，A 正确； B．由 A 的分析可知，生成副产物 CH2O 时，反应的活化能较大，B 正确； C．合成甲醇的主反应中，过程*CO+*OH→*CO+*H2O 的活化能最大，反应速率最慢，决定整体反应速率，C 正确； D．电催化还原制备甲醇过程中，阳极的电势比阴极的高，D 错误；故选 D。 10．C 【详解】A．由图象可知，Ea1、Ea2 分别为第一步、第二步的正反应活化能，不能据此计算该反应的反应热的大小，A 错误； B．根据图象可知：反应物的能量比生成物的能量高，因此该反应为放热反应，升高温度化学平衡向吸热的逆反应方向移动，不有利于平衡正向移动，因此不利于提高乙烯的平衡转化率，B 错误； C．根据图象可知：第一步的正反应活化能大，反应速率较慢；第二步反应活化能小为快速反应，总反应速率大小由慢反应决定，反应经过两步完成，第一步反应为决速反应，C 正确； D．加入催化剂，反应物、生成物的能量不变，只能加快反应速率，而不能改变反应热△H 大小，D 项错误；故合理选项是 C。 11．C 【详解】A．使用催化剂能够降低反应的活化能，导致活化分子百分数增大，从而加快反应速率，故 A 正确； B．由图可知，催化剂S2 活性位点在催化过程中的作用是活化水分子，故 B 正确； ( 2 )C．由于反应HCOO H O e HCOOH OH G 最大，是影响制备甲酸的决速步骤，故 C 错误； D．由图2 可知，电催化还原CO2 制甲酸总反应为CO2+2H2O=HCOOH+2OH-，反应后气体分子数减少，则熵变ΔS<0 ， 故 D 正确；答案选 C。 12．CD 【详解】A．由反应历程图可知，反应Ⅰ的相对能量高于反应Ⅴ，则 HCOOH 脱氢反应为放热反应，ΔH＜0， ( 2 2 )HCOOH Pd CO +H ，ΔS>0，由ΔG=ΔH −TΔS＜0，则在该温度下能自发进行，故 A 正确； B．根据反应历程图， Ⅳ Ⅴ的活化能最高，则Ⅳ到Ⅴ的反应速率最慢，为决速步骤，故 B 正确； C．由反应历程可知，反应脱去第一个 H 的活化能大于脱去第二个 H 的活化能，活化能越大，反应越困难进行，可知 HCOOH 中第 2 个 H 原子更易脱去，故 C 错误； ( 2 2 2 )D．根据反应机理图可得化学反应为 HCOOH Pd CO +H ，即 HCOOH 中的两个 H 原子被解离出来形成 H ，只有 O−H 键和 C−H 键断裂，C=O 键不断，故 D 错误；故答案选 CD。 BD 【详解】A． H 由生成物与反应物的总能量决定的，当反应物总能量高于生成物的总能量时反应为放热反应 H<0 。当反应物总能量的小于生成物的总能量时，该反应为吸热反应H>0 。从图看 CH3OH 与 SO3 的总能量高于 CH3OSO3H 的能量，该反应为放热H<0 ，A 项错误； B．逆反应的活化能即从产物到中间活化分子的能量差，即是 E 逆活化能=19.59eV 15.17eV 34.76eV ，B 项正确； C．从反应来看，H2O 反应前后不变为催化剂，催化剂加快反应速率不改变H<0 ，C 项错误； D．从图可以看出甲醇中 O-H 断裂而形成了 S-O-H 中的 O-H 键，而其他化学键未发生变化，D 项正确；故选 BD。 CD 【详解】A．根据题图结构简式可知，A、B 的分子式均为C9H11O2 N ，则二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，A 正确； B．根据题图可知 B 比 A 的能量低，更稳定，B 正确； C．分析题图数据，A 参与反应的活化能 133.1kJ mol1 16.7 kJ mol1 149.8kJ mol1 ，B 参与反应的活化能 110.5kJ mol1 36.8 kJ mol1 147.3kJ mol1 ，活化能越大，反应速率越小，因此相同条件下，生成中间产物的速率： A B ，C 错误； D．由 A 得到中间产物Ⅱ的反应为放热反应，则升高温度，中间产物Ⅱ的产率减小，D 错误。 故选 CD。 15．CD 【详解】A．甲烷脱去首个氢原子的焓变，根据图中信息单独脱氢焓变为 1.12eV，共吸附脱氢焓变为 0.97eV，则单独脱氢大于共吸附脱氢，故 A 错误； B．甲烷脱去首个氢原子的能垒，共吸附脱氢能垒为 2.45eV，单独脱氢能垒为 3.20eV，共吸附脱氢比单独脱氢下降 0.75eV，故 B 错误； C．单独脱氢的第一步能垒最大，因此单独脱氢的决速步为第一步，故 C 正确； D．单独脱氢的第一步能垒比共吸附脱氢任意一步的能垒都大，因此共吸附脱氢有利于乙酸的合成，故 D 正确；答案为 CD。 $$