【能力版】微专题36 高考热点—催化剂-备战2025年高考化学一轮复习考点微专题

第36讲 高考热点—催化剂 01考情分析 02真题精研 03规律·方法·技巧 04经典变式练 05核心知识精炼 06基础测评 07能力提升 考情分析 据统计，约有80％～85％的化工生产过程使用催化剂，催化剂的研究和应用是21世纪化学的一个极具魅力和应用前景的重大主题，高考试题对此表现出极大关注，是高考考查的重点和热点。 真题精研 1．（2024·北京·高考真题）苯在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是 A．从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C．由苯得到M时，苯中的大键没有变化 D．对于生成Y的反应，浓作催化剂 2．（2024·广东·高考真题）对反应(I为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度，增大，减小 。基于以上事实，可能的反应历程示意图(——为无催化剂，------为有催化剂)为 A．B．C． D． 规律·方法·技巧 常见催化剂性质及应用 （1）催化剂的特性：选择性（是指给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应情况下，催化剂可以大幅度提高目标产物在最终产物中的比率，酶的选择性极高）。 （2）选择反应温度依据之一：在选择某反应的温度时，首先应考虑催化剂的活性温度，以便最大限度地发挥催化剂的作用。 （3）催化剂中毒：由于某些物质（反应原料中带入的杂质、催化剂自身的某些杂质、反应产物或副产物）的作用而使催化活性衰退或丧失的现象。 （4）催化剂影响速率不影响化学平衡：对于可逆反应，催化剂同等程度地改变正逆反应速率，因而不能改变反应物的转化率，但可缩短反应达到化学平衡的时间。 （5）周期表中催化剂寻找区域：过渡元素区。 中学中常用的催化剂：酶是蛋白质，也是催化剂。二氧化锰、五氧化二钒、铁触媒、铂铑催化剂、Ni、Cu、Ag，浓硫酸、稀硫酸。 （6）教材研究催化剂的三个实验：①一个反应的催化剂可能有多种。如过氧化氢溶液分解的催化剂，除了二氧化锰之外，还可以用FeCl3、CuSO4溶液。②高锰酸钾与草酸反应，生成的Mn2+是访反应的催化剂，褪色速率会突然加快，是易被忽视的自催化反应。③淀粉水解实验，酶的催化条件温和而高效。 经典变式练 1．（2024·安徽·高考真题）某温度下，在密闭容器中充入一定量的，发生下列反应：，，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是 A．B．C． D． 2．（2023·广东·高考真题）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是    A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行 B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大 C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大 核心知识精炼 催化剂、催化原理、活化能之间的关系： 1．催化剂原理：改变反应路径，使反应所需的活化能降低，活化能是能量，活化能高，反应的难度大，反应速率慢。 2．三种教材三种图: 鲁科版 人教版 苏教版 3．催化剂与活化能 (1)催化剂的催化机理：催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。 (2)催化剂能降低反应所需活化能，化学反应速率加快，但不影响焓变∆H的大小，不影响平衡。 (3)催化反应一般过程(简化的过程)： ①反应物扩散到催化剂表面； ②反应物被吸附在催化剂表面； ③被吸附的反应物发生化学反应生成产物； ④产物的脱附。 催化合成氨反应过程图 4．考察方式 （1）直线析机理 （2）坡式活化能 （3）梯式看焓变 （4）环式找箭头 基础测评 1．（2024高三·全国·专题练习）CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下： 下列说法不正确的是 A．合成气的主要成分为CO和H2 B．①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成 C．①→②放出能量 D．Ni在该反应中没有参与反应 2．（23-24高三上·山西太原·阶段练习）下图是计算机模拟的在催化剂表面上发生水煤气变化的反应历程。吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。下列说法正确的是 A．①表示CO和H2O从催化剂表面脱离的过程 B．②和④中化学键变化相同，因此ΔH相同 C．由图可知CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)为吸热反应 D．相同条件下，反应速率④>② 3．（2024·广东江门·三模）某复合石墨烯基催化剂催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图，图中TS表示过渡态，吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注，下列说法中正确的是 A．整个反应历程包含五个基元反应 B．物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程 C．该反应的决速步骤为： D．反应过程中，涉及非极性键的断裂和形成 4．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）丙烯与HBr发生自由基反应，条件不同，产物不同，进程和能量如图1所示： ①； ②。 反应①的机理如图2(链的终止：自由基之间相互结合)。 下列说法错误的是 A．R-O-O-R生成RO·是化学变化 B．异丁烯发生反应①的产物为(CH3)2CHCH2Br C．链终止产物可能有 D．过氧化物存在时，主要生成自由基I是因为其活化能相对较低 5．（2024·吉林长春·模拟预测）科学家成功捕获并表征到水氧化催化过程中的锰端基氧和锰过氧化物中间体，明确了水氧化过程中水亲核进攻锰端基氧的氧氧成键机理，如图所示。下列说法错误的是 A． B．中的化合价为价 C．催化过程中有极性键的断裂和非极性键的形成 D．过程⑦可表示为+H2O→O2↑+ 6．（2024·陕西安康·模拟预测）氨硼烷因具有较高的含氢量成为受人关注的潜在储氢材料之一。铱螯合复合物催化氨硼烷脱氢反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示[已知表示]。下列说法错误的是 A．该总反应的 B．化合物Ⅰ能降低该反应的活化能 C．反应过程中的成键数目发生改变 D．该反应决速步的活化能为 7．（2024·山西晋中·模拟预测）为早日实现“碳中和碳达峰”目标，科学家提出用钌(Ru)基催化剂催化和反应生成HCOOH．反应机理如图所示，已知当生成46g液态HCOOH时放出31.2kJ的热量。下列说法正确的是 A．反应历程中存在极性键、非极性键的断裂与形成 B．物质Ⅰ为该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物 C．催化剂能降低活化能，加快反应速率，改变反应热，从而提高转化率 D．通过和反应制备液态HCOOH，每转移1mol，放出31.2kJ的热量 8．（2024·湖南岳阳·模拟预测）标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下(已知O2和Cl2的相对能量为0)，下列说法错误的是 A． B．可计算键能为 C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ=历程Ⅰ D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ΔH=(E4-E5)kJ∙mol−1 9．（23-24高三下·浙江·阶段练习）过氧化氢在Pd（钯）催化剂表面分解的微观过程如图（a），反应历程相对能量变化如图（b）。下列说法不正确的是 A．该反应 B．步骤1~4过氧化氢在表面的催化过程可表示为，加快的脱附能够加快该催化反应的反应速率 C．该反应的决速步为步骤5 D．当表面积一定时，增大可能对反应速率没有影响 能力提升 1．（2024·贵州·高考真题）AgCN与可发生取代反应，反应过程中的C原子和N原子均可进攻，分别生成腈和异腈两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态，Ⅰ、Ⅱ为后续物)。 由图示信息，下列说法错误的是 A．从生成和的反应都是放热反应 B．过渡态TS1是由的C原子进攻的而形成的 C．Ⅰ中“”之间的作用力比Ⅱ中“”之间的作用力弱 D．生成放热更多，低温时是主要产物 2．（24-25高三上·江苏苏州·阶段练习）近期，有研究团队报告了已探明的一种有机反应过渡态转化历程的能量变化如下图所示： 已知箭头(→)的方向表示转化为相同产物的不同路径。根据以上能垒图，下列说法正确的一项是 A．在最初的反应过程中，体系内的含量应远低于的含量 B．要生成产物更多以图右侧的反应路径进行转化 C．在右侧的反应路径中，副产物可能可以继续放出能量转化为 D．为了防止副产物的大量生成，可以提高反应体系的温度以提供更充足的活化能 3．（2024·黑龙江·三模）无催化剂作用下，以乙二醛和为原料制取乙醛酸、甲酸、乙二酸的可能反应历程如图所示，其中表示过渡态，表示中间体，下列说法错误的是 A．反应很短一段时间内，多于 B．乙二醛制乙醛酸的最大能垒为 C．选择合适的催化剂可提高乙二酸的选择性 D．乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸均为放热反应 4．（2024·湖南长沙·模拟预测）25℃时，固体酸分子筛催化乙醇脱水，乙醇的分子间脱水和分子内脱水过程与相对能量变化如图所示。 下列说法正确的是 A．在该反应条件下，产物1比产物2稳定 B．固体酸分子筛可通过氢键吸附乙醇 C．固体酸分子筛能减小图示反应的焓变 D．生成产物1的决速步骤的活化能为 5．（2024·安徽·三模）一种被还原为CO的反应机理示意图如下：图1为通过实验观察捕获中间体和产物推演出的被还原为CO的反应过程；图2为转化为CO反应过程经历的中间体的能垒变化。已知：MS代表反应物或中间产物；TS代表过渡态；FS代表终态产物。下列推断不正确的是 A．由图1可知，存在键的断裂和形成 B．由图1、2可知，Cu(Ⅰ)是该循环的催化剂，且步骤MS2→MS3决定总反应速率 C．由图1、2可知，几种中间产物中最稳定 D．由图1、2可知该过程的总反应为 6．（2024·山西晋中·模拟预测）科学家研究发现铁的配合物在常温下可以催化甲酸的还原反应，其反应机理如图所示。下列说法不正确的是 A．该反应的总化学方程式为 B．1，2，3三种物质中的配位数相同 C．反应中存在非极性键的断裂和形成 D．可以用新制的悬浊液鉴别和 7．（2024·江苏南京·模拟预测）TiO2可以催化分解CO2实现碳元素的循环利用，其催化反应机理如下。下列说法正确的是 A．过程①催化剂TiO2被氧化 B．过程Ⅱ涉及共价键的断裂 C．该反应为2CO22CO+O2，△H>0 D．使用催化剂降低了反应的焓变，使CO2分解速率加快 8．（2024·安徽安庆·模拟预测）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程（下图）中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是 A．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 B．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行 C．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大 D．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大 9．（2024·宁夏银川·模拟预测）我国科学家已经成功催化氢化CO2获得甲酸，利用化合物1催化氢化CO2的反应过程  如图甲所示，其中化合物2与水反应生成化合物3与HCOO¯的反应历程如图乙所示(其中TS表示过渡态，I表示中间体)。下列说法正确的是 A．化合物1为此反应的催化剂，可加快CO2转换速率 B．化合物2的总键能大于化合物3的总键能 C．图乙表示的反应历程包括3步基元反应，决速步为第三步 D．上述反应中O原子的成键数目保持不变 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第36讲 高考热点—催化剂 01考情分析 02真题精研 03规律·方法·技巧 04经典变式练 05核心知识精炼 06基础测评 07能力提升 考情分析 据统计，约有80％～85％的化工生产过程使用催化剂，催化剂的研究和应用是21世纪化学的一个极具魅力和应用前景的重大主题，高考试题对此表现出极大关注，是高考考查的重点和热点。 真题精研 1．（2024·北京·高考真题）苯在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是 A．从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C．由苯得到M时，苯中的大键没有变化 D．对于生成Y的反应，浓作催化剂 【答案】C 【解析】A．生成产物Ⅱ的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳定，以上2个角度均有利于产物Ⅱ，故A正确； B．根据前后结构对照，X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物，故B正确； C．M的六元环中与相连的C为杂化，苯中大键发生改变，故C错误； D．苯的硝化反应中浓作催化剂，故D正确； 故选C。 2．（2024·广东·高考真题）对反应(I为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度，增大，减小 。基于以上事实，可能的反应历程示意图(——为无催化剂，------为有催化剂)为 A．B．C． D． 【答案】A 【解析】提高反应温度，增大，说明反应的平衡逆向移动，即该反应为放热反应，减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、D选项，加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为A，故A正确， 故选A。 规律·方法·技巧 常见催化剂性质及应用 （1）催化剂的特性：选择性（是指给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应情况下，催化剂可以大幅度提高目标产物在最终产物中的比率，酶的选择性极高）。 （2）选择反应温度依据之一：在选择某反应的温度时，首先应考虑催化剂的活性温度，以便最大限度地发挥催化剂的作用。 （3）催化剂中毒：由于某些物质（反应原料中带入的杂质、催化剂自身的某些杂质、反应产物或副产物）的作用而使催化活性衰退或丧失的现象。 （4）催化剂影响速率不影响化学平衡：对于可逆反应，催化剂同等程度地改变正逆反应速率，因而不能改变反应物的转化率，但可缩短反应达到化学平衡的时间。 （5）周期表中催化剂寻找区域：过渡元素区。 中学中常用的催化剂：酶是蛋白质，也是催化剂。二氧化锰、五氧化二钒、铁触媒、铂铑催化剂、Ni、Cu、Ag，浓硫酸、稀硫酸。 （6）教材研究催化剂的三个实验：①一个反应的催化剂可能有多种。如过氧化氢溶液分解的催化剂，除了二氧化锰之外，还可以用FeCl3、CuSO4溶液。②高锰酸钾与草酸反应，生成的Mn2+是访反应的催化剂，褪色速率会突然加快，是易被忽视的自催化反应。③淀粉水解实验，酶的催化条件温和而高效。 经典变式练 1．（2024·安徽·高考真题）某温度下，在密闭容器中充入一定量的，发生下列反应：，，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是 A．B．C． D． 【答案】B 【分析】由图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明X(g)Y(g)的反应速率大于Y(g)Z(g)的反应速率，则反应X(g)Y(g)的活化能小于反应Y(g)Z(g)的活化能。 【解析】A．X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0，而图像显示Y的能量高于X，即图像显示X(g)Y(g)为吸热反应，A项不符合题意； B．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0，且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能，B项符合题意； C．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0，但图像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，C项不符合题意； D．图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都大于0，且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，D项不符合题意； 选B。 2．（2023·广东·高考真题）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是    A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行 B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大 C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大 【答案】C 【解析】A．由图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确； B．由图可知该反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡向左移动，R的浓度增大，B正确； C．由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误； D．由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确； 故选C。 核心知识精炼 催化剂、催化原理、活化能之间的关系： 1．催化剂原理：改变反应路径，使反应所需的活化能降低，活化能是能量，活化能高，反应的难度大，反应速率慢。 2．三种教材三种图: 鲁科版 人教版 苏教版 3．催化剂与活化能 (1)催化剂的催化机理：催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。 (2)催化剂能降低反应所需活化能，化学反应速率加快，但不影响焓变∆H的大小，不影响平衡。 (3)催化反应一般过程(简化的过程)： ①反应物扩散到催化剂表面； ②反应物被吸附在催化剂表面； ③被吸附的反应物发生化学反应生成产物； ④产物的脱附。 催化合成氨反应过程图 4．考察方式 （1）直线析机理 （2）坡式活化能 （3）梯式看焓变 （4）环式找箭头 基础测评 1．（2024高三·全国·专题练习）CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下： 下列说法不正确的是 A．合成气的主要成分为CO和H2 B．①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成 C．①→②放出能量 D．Ni在该反应中没有参与反应 【答案】D 【解析】A．由图示可知CO2和CH4在Ni催化作用下，最终生成CO和H2，故A项正确； B．化学反应的过程中存在反应物中键的断裂和生成物中键的形成，由图示可知①→②过程中既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成，故B项正确； C．①的能量总和大于②的能量总和，则①→②的过程放出能量，故C项正确； D．由图示可知CO2和CH4催化重整生成CO和H2的过程中Ni参与反应，但其质量和化学性质没有发生变化， Ni为催化剂，故D项不正确； 故选D。 2．（23-24高三上·山西太原·阶段练习）下图是计算机模拟的在催化剂表面上发生水煤气变化的反应历程。吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。下列说法正确的是 A．①表示CO和H2O从催化剂表面脱离的过程 B．②和④中化学键变化相同，因此ΔH相同 C．由图可知CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)为吸热反应 D．相同条件下，反应速率④>② 【答案】B 【解析】A．由图可知①表示从CO(g)+2H2O(g)转化为CO*+H2O*+H2O(g)，已知吸附在催化剂表面的物种用“*”标注，因此①表示CO和H2O在催化剂表面吸附的过程，A错误； B．由图可知②表示CO*+H2O*+H2O(g)转化为CO*+OH*+H*+H2O(g)，本质是H2O*转化为OH*+H*，④表示COOH*+H*+H2O*转化为COOH*+2H*+ OH*，本质是H2O*转化为OH*+H*，②和④本质相同，因此化学键变化相同，ΔH也相同，B正确； C．由图可知，始态为CO(g)+2H2O(g)，终态为CO2(g)+H2(g)+H2O(g)，则总反应为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)，始态的相对能量为0，终态相对能量为-0.72，故总反应为能量降低的反应，即放热反应，C错误； D．由题干反应历程图信息可知，过程②需要的活化能1.59eV-(-0.32)eV=1.91eV低于反应④的活化能1.86eV-(0.16)eV=2.02eV，相同条件下，活化能越大，反应速率越慢，故反应速率④＜②，D错误； 答案选B。 3．（2024·广东江门·三模）某复合石墨烯基催化剂催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图，图中TS表示过渡态，吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注，下列说法中正确的是 A．整个反应历程包含五个基元反应 B．物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程 C．该反应的决速步骤为： D．反应过程中，涉及非极性键的断裂和形成 【答案】C 【解析】A．从微观上看，反应物分子一般总是经过若干的简单反应步骤，才最后转化为产物分子的。每一个简单的反应步骤，就是一个基元反应。基元反应步骤要求反应物一步变成生成物，没有任何中间产物，由图可知，整个反应历程中有四个基元反应，A错误； B．由图可知，吸附在催化剂表面的生成物总能量低于反应物的总能量，为放热过程，B错误； C．反应的活化能越大，反应速率越慢，反应决速步为慢反应，由图可知，反应活化能最大，反应速率最慢，C正确； D．根据反应历程图可知，第一步基元反应中涉及H-H非极性键的断裂，但是整个过程中没有非极性键的生成，D错误； 故选C。 4．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）丙烯与HBr发生自由基反应，条件不同，产物不同，进程和能量如图1所示： ①； ②。 反应①的机理如图2(链的终止：自由基之间相互结合)。 下列说法错误的是 A．R-O-O-R生成RO·是化学变化 B．异丁烯发生反应①的产物为(CH3)2CHCH2Br C．链终止产物可能有 D．过氧化物存在时，主要生成自由基I是因为其活化能相对较低 【答案】A 【解析】A． R-O-O-R生成RO·只有化学键的断开，没有形成新化学键，不是化学反应，故A错误； B．根据已知：①，异丁烯发生反应①时，Br原子加在端碳上，故B正确； C．根据图2的反应机理，与HBr发生反应，终止产物可能有，故C正确； D．根据图1可知，过氧化物存在时，主要生成自由基I是因为其活化能相对较低，故D正确。 答案选A。 5．（2024·吉林长春·模拟预测）科学家成功捕获并表征到水氧化催化过程中的锰端基氧和锰过氧化物中间体，明确了水氧化过程中水亲核进攻锰端基氧的氧氧成键机理，如图所示。下列说法错误的是 A． B．中的化合价为价 C．催化过程中有极性键的断裂和非极性键的形成 D．过程⑦可表示为+H2O→O2↑+ 【答案】D 【解析】A．根据反应的流程图可知，反应③=反应①+反应②，则ΔH3=ΔH1+ΔH2，即ΔH3-ΔH2=ΔH1，A正确； B．中存在过氧键，O的化合价为-1价，B正确； C．过程①和过程②中存在O-H极性键断裂，过程⑦有O2生成，存在非极性键的形成，C正确； D．+H2O→O2↑+，该方程式电荷不守恒，D错误； 故答案选D。 6．（2024·陕西安康·模拟预测）氨硼烷因具有较高的含氢量成为受人关注的潜在储氢材料之一。铱螯合复合物催化氨硼烷脱氢反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示[已知表示]。下列说法错误的是 A．该总反应的 B．化合物Ⅰ能降低该反应的活化能 C．反应过程中的成键数目发生改变 D．该反应决速步的活化能为 【答案】D 【解析】A．由图知，该总反应为放热反应，其，A正确； B．由图知，化合物Ⅰ为该反应的催化剂，能降低该反应的活化能，B正确； C．由图知，反应过程中物质Ⅰ和Ⅳ中，的成键数目分别为5和6，成键数目发生改变，C正确； D．该反应决速步为活化能最大的一步，即ⅡⅢ，该步的活化能为，D错误； 故选D。 7．（2024·山西晋中·模拟预测）为早日实现“碳中和碳达峰”目标，科学家提出用钌(Ru)基催化剂催化和反应生成HCOOH．反应机理如图所示，已知当生成46g液态HCOOH时放出31.2kJ的热量。下列说法正确的是 A．反应历程中存在极性键、非极性键的断裂与形成 B．物质Ⅰ为该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物 C．催化剂能降低活化能，加快反应速率，改变反应热，从而提高转化率 D．通过和反应制备液态HCOOH，每转移1mol，放出31.2kJ的热量 【答案】B 【解析】A．由反应示意图可知反应过程中存在碳氧等极性键断裂、氢氢非极性键断裂，碳氢等极性键生成，但不存在非极性键的形成，A错误； B．物质Ⅰ为反应起点存在的物质，且在整个过程中量未发生改变，物质Ⅰ为催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间过程出现的物质，为中间产物，B正确； C．催化剂可以降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，C错误； D．该图为钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应示意图，反应生成46g液态HCOOH时放出31.2kJ的热量，反应中氢化合价由0变为+1，电子转移关系为HCOOH~H2~2e-，则每转移1mol，放出15.6kJ的热量，D错误； 故选B。 8．（2024·湖南岳阳·模拟预测）标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下(已知O2和Cl2的相对能量为0)，下列说法错误的是 A． B．可计算键能为 C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ=历程Ⅰ D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ΔH=(E4-E5)kJ∙mol−1 【答案】D 【分析】由图可知，历程Ⅰ是O3和氧原子结合生成O2，该过程放热，；历程Ⅱ有两个过程，过程一是臭氧、氧原子和氯原子作用生成氧气、氧原子和ClO，，过程二是氧气、氧原子和ClO作用生成2O2和Cl，，两个过程都放热；历程Ⅱ反应前后都有Cl，所以Cl相当于催化剂。 【解析】A．结合图像分析，历程Ⅱ相当于历程Ⅰ在催化剂Cl(g)参与的条件下进行的反应，催化剂可以降低反应的活化能，但是不能改变反应的焓变，因此，A正确； B．已知O2和Cl2的相对能量为0(即E6=0)，破坏1 mol Cl2(g)中的Cl-Cl键形成2 mol Cl，吸收的能量为，结合得，所以键能为，B正确； C．由以上分析可知，历程Ⅰ和历程Ⅱ的区别就是有Cl做催化剂，催化剂不能改变反应物的平衡转化率，因此相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ=历程Ⅰ，C正确； D．活化能越低，反应速率越快，由图像可知，历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低，所以速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)  ，D错误； 故选D。 9．（23-24高三下·浙江·阶段练习）过氧化氢在Pd（钯）催化剂表面分解的微观过程如图（a），反应历程相对能量变化如图（b）。下列说法不正确的是 A．该反应 B．步骤1~4过氧化氢在表面的催化过程可表示为，加快的脱附能够加快该催化反应的反应速率 C．该反应的决速步为步骤5 D．当表面积一定时，增大可能对反应速率没有影响 【答案】C 【解析】A．由图(b)可知反应物能量高，生成物能量低，该反应为放热反应，，A项正确； B．步骤1~4过氧化氢在表面催化脱去水分子，留下吸附在催化剂表面的氧原子，整个过程可表示为，加快的脱附，催化剂表面更快形成空穴，使更多的吸附到催化剂表面，加快该催化反应的反应速率，B项正确； C．图(b)表示各步反应物质的相对能量，无法得出活化能的相对大小，故无法判断决速步骤，C项错误； D．当表面积一定时，表面吸附满后，再增大，表面的不变，可能对反应速率没有影响，D项正确； 故选C。 能力提升 1．（2024·贵州·高考真题）AgCN与可发生取代反应，反应过程中的C原子和N原子均可进攻，分别生成腈和异腈两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态，Ⅰ、Ⅱ为后续物)。 由图示信息，下列说法错误的是 A．从生成和的反应都是放热反应 B．过渡态TS1是由的C原子进攻的而形成的 C．Ⅰ中“”之间的作用力比Ⅱ中“”之间的作用力弱 D．生成放热更多，低温时是主要产物 【答案】D 【解析】A．由反应历程及能量变化图可知，两种路径生成的产物的总能量均低于反应物，故从生成和的反应都是放热反应，A项正确； B．与Br原子相连的C原子为，由反应历程及能量变化图可知，过渡态TS1是由CN-的C原子进攻的，形成碳碳键，B项正确； C．由反应历程及能量变化图可知，后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物，分别断开的是和，且后者吸收更多的能量，故Ⅰ中“”之间的作用力比Ⅱ中“”之间的作用力弱，C项正确； D．由于生成所需要的活化能高，反应速率慢，故低温时更容易生成，为主要产物，D项错误； 故选D。 2．（24-25高三上·江苏苏州·阶段练习）近期，有研究团队报告了已探明的一种有机反应过渡态转化历程的能量变化如下图所示： 已知箭头(→)的方向表示转化为相同产物的不同路径。根据以上能垒图，下列说法正确的一项是 A．在最初的反应过程中，体系内的含量应远低于的含量 B．要生成产物更多以图右侧的反应路径进行转化 C．在右侧的反应路径中，副产物可能可以继续放出能量转化为 D．为了防止副产物的大量生成，可以提高反应体系的温度以提供更充足的活化能 【答案】C 【解析】A．由图可知，所具有的能量低于，更稳定，更倾向转化成比较稳定的，所以在最初的反应过程中，体系内的含量应远高于的含量，A错误； B．由图可知，左侧反应路径的活化能低于右侧反应路径的活化能，所以要生成产物更多以图左侧的反应路径进行转化，B错误； C．由图可知，在右侧的反应路径中，副产物的能量高于，因此可能可以继续放出能量转化为，C正确； D．由图可知，右侧反应路径的活化能大于左侧，为了防止副产物的大量生成，可以降低反应体系的温度，D错误； 故选C。 3．（2024·黑龙江·三模）无催化剂作用下，以乙二醛和为原料制取乙醛酸、甲酸、乙二酸的可能反应历程如图所示，其中表示过渡态，表示中间体，下列说法错误的是 A．反应很短一段时间内，多于 B．乙二醛制乙醛酸的最大能垒为 C．选择合适的催化剂可提高乙二酸的选择性 D．乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸均为放热反应 【答案】B 【解析】A．反应很短一段时间内，生成的能垒高于，故多于，A正确； B．乙二醛制乙二酸的最大能垒为，B错误； C．选择合适的催化剂可提高乙二酸的选择性，使反应向有利于生成乙二酸的方向进行，C正确； D．由图可知，三个反应的生成物总能量均低于反应物总能量，均为放热反应，D正确； 答案选B。 4．（2024·湖南长沙·模拟预测）25℃时，固体酸分子筛催化乙醇脱水，乙醇的分子间脱水和分子内脱水过程与相对能量变化如图所示。 下列说法正确的是 A．在该反应条件下，产物1比产物2稳定 B．固体酸分子筛可通过氢键吸附乙醇 C．固体酸分子筛能减小图示反应的焓变 D．生成产物1的决速步骤的活化能为 【答案】B 【解析】A．由图可知产物１的能量大于产物2的能量，能量越低越稳定，所以在该反应条件下，产物2比产物1稳定，故A错误； B．由图可知固体酸分子筛中含有羟基，乙醇中也有羟基，所以可通过氢键吸附乙醇，故B正确； C．固体酸分子筛催化乙醇脱水，即固体酸分子筛为催化剂，催化剂不能减小图示反应的焓变，故C错误； D．活化能大的反应速率慢，反应速率慢的为决速步，由图可知生成产物1的决速步骤为相对能量从-9.3kcal/mol到36.7 kcal/mol，其活化能为，故D错误； 故答案为：B。 5．（2024·安徽·三模）一种被还原为CO的反应机理示意图如下：图1为通过实验观察捕获中间体和产物推演出的被还原为CO的反应过程；图2为转化为CO反应过程经历的中间体的能垒变化。已知：MS代表反应物或中间产物；TS代表过渡态；FS代表终态产物。下列推断不正确的是 A．由图1可知，存在键的断裂和形成 B．由图1、2可知，Cu(Ⅰ)是该循环的催化剂，且步骤MS2→MS3决定总反应速率 C．由图1、2可知，几种中间产物中最稳定 D．由图1、2可知该过程的总反应为 【答案】D 【解析】A．由图1CO2被还原为CO的反应过程可知，存在CO2中π键的断裂和CO中π键的形成，A正确； B．由图1可知，Cu(Ⅰ)是该循环的催化剂；在多步反应体系中，反应速率最慢的反应决定了反应的总速率，活化能越高，反应速率越慢，由图2可知，MS2→MS3活化能最大，反应速率最慢，决定了总反应速率，B正确； C．能量越低，物质越稳定，由图1、2可知，几种中间产物中[Cu(CO)]+最低，最稳定，C正确； D．由图1、2可知该过程的总反应为，D错误； 故选D。 6．（2024·山西晋中·模拟预测）科学家研究发现铁的配合物在常温下可以催化甲酸的还原反应，其反应机理如图所示。下列说法不正确的是 A．该反应的总化学方程式为 B．1，2，3三种物质中的配位数相同 C．反应中存在非极性键的断裂和形成 D．可以用新制的悬浊液鉴别和 【答案】C 【解析】A．由图可知，该反应的反应物为HCOOH、H2，生成物为CH3OH、H2O，总反应化学方程式为，选项A正确； B．1，2，3三种物质中的配位数相同，均为6,选项B正确； C．反应中存在非极性键H-H的断裂，但没有非极性键的形成，选项C不正确； D．中存在醛基而没有，可以用新制的悬浊液鉴别和，选项D正确； 答案选C。 7．（2024·江苏南京·模拟预测）TiO2可以催化分解CO2实现碳元素的循环利用，其催化反应机理如下。下列说法正确的是 A．过程①催化剂TiO2被氧化 B．过程Ⅱ涉及共价键的断裂 C．该反应为2CO22CO+O2，△H>0 D．使用催化剂降低了反应的焓变，使CO2分解速率加快 【答案】C 【解析】A．由图可知，过程①中+4价的Ti得到1个电子化合价降低为+3，发生还原反应，A错误；   B．由图可知，过程Ⅱ没有共价键的断裂，B错误； C．TiO2可以催化分解CO2生成CO和氧气，总反应为2CO22CO+O2，分解过程中吸收能量，故含有△H>0，C正确； D．催化剂只能降低反应的活化能，不能降低总反应的焓变，D错误； 故选C。 8．（2024·安徽安庆·模拟预测）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程（下图）中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是 A．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 B．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行 C．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大 D．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大 【答案】A 【解析】A．反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，使用催化剂Ⅰ时反应的最高活化能小于使用催化剂Ⅱ，则使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，故A错误； B．由图可知，使用催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ时反应均出现四个波峰，说明反应历程都分4步进行，故B正确； C．反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，在前两个历程中使用催化剂Ⅰ时，反应的活化能较低，反应速率较快，后两个历程中使用催化剂Ⅰ时，反应的活化能较高，反应速率较慢，所以使用催化剂Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，故C正确； D．由图可知，该反应是放热反应，则反应达平衡时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，R的浓度增大，D正确； 故选A。 9．（2024·宁夏银川·模拟预测）我国科学家已经成功催化氢化CO2获得甲酸，利用化合物1催化氢化CO2的反应过程  如图甲所示，其中化合物2与水反应生成化合物3与HCOO¯的反应历程如图乙所示(其中TS表示过渡态，I表示中间体)。下列说法正确的是 A．化合物1为此反应的催化剂，可加快CO2转换速率 B．化合物2的总键能大于化合物3的总键能 C．图乙表示的反应历程包括3步基元反应，决速步为第三步 D．上述反应中O原子的成键数目保持不变 【答案】A 【解析】A．化合物1在反应过程中先被消耗，后又生成，为此反应的催化剂，可加快CO2转换速率，A正确； B．由图乙可知，化合物2和H2O反应生成化合物3与HCOO¯的反应是放热反应，反应物的总键能小于生成物的总键能，但不能判断化合物2的总键能和化合物3的总键能的大小关系，B错误； C．过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；图乙表示的反应历程包括3步基元反应，第二步形成中间体Ⅰ2的反应的活化能最大，故为总反应的决速步骤，C错误； D．上述反应中H2O中O原子形成2个共价键，化合物2→化合物3的反应过程中水分子与Fe形成了配位键，相应氧原子的成键数目由2变为了3，D错误； 故选A。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$