第8章 主题式微课(10) 反应历程的图像分析-【名师导航】2025年高考化学一轮总复习讲义（人教版）

主题式微课特训(十) 1．铁触媒催化合成氨的反应过程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物质用“ad”表示。下列说法正确的是(　　) A．该历程中，“吸附”过程吸热，“脱附”过程放热 B．合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)的ΔH＝－92 kJ· mol-1 C．铁触媒不仅可以改变反应历程，增大活化分子百分数，还可以改变该反应的焓变 D．该历程中反应速率最小的过程为H2===Nad＋3Had B　解析：由图可知，“吸附”过程放热，“脱附”过程吸热，A错误；由图可知，N2(g)和H2(g)的总能量比NH3(g)的总能量多46 kJ·mol-1，则该反应为放热反应，则N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)的ΔH＝－92 kJ· mol-1，B正确；催化剂可以改变反应过程，增大活化分子百分数，但是不能改变焓变，C错误；该过程中反应速率最小的步骤是反应能垒最高的那步反应，由图可知，能垒最高的反应的化学方程式为Nad＋3Had===NHad＋2Had，D错误。 2．(2024·枣庄模拟)含Tp配体的钌(Ru)配合物催化氢化CO2生成甲酸的机理如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．Ru的成键数目未发生变化 B．氮和碳的杂化方式未发生改变 C．物质所含氢键有分子间氢键和分子内氢键 D．总反应为CO2＋H2HCOOH B　解析：从图中可知，循环中Ru的成键数目一直为4，没有变化，A正确；循环中碳的杂化方式发生了变化，如CO2中碳为sp杂化，酯基中碳为sp2杂化，B错误；从图中可知，循环图右上方的物质与水分子形成分子间氢键，右下方的物质形成分子内氢键，C正确；从循环图可知，该循环的总反应为CO2＋H2HCOOH，D正确。 3．(双选)中国科学院化学研究所报道了化合物1催化CO2氢化机理。由化合物1(固体)→化合物2(固体)过程的机理和相对能量曲线如图所示(已知1 eV＝1.6×10-22 kJ)。下列说法正确的是(　　) A．化合物I1－2是该过程的催化剂 B．整个过程有极性键、非极性键的断裂和生成 C．图中化合物1和CO2的总能量大于化合物2的总能量 D．过程①的热化学方程式为化合物1(s)＋CO2(g)===I1－2(s)　ΔH＝＋125.216 kJ· mol-1 CD　解析：根据机理图可知，化合物I1－2是该过程的中间产物，A错误；根据机理图可知，整个过程没有非极性键的断裂和生成，B错误；由相对能量曲线可知，总反应是放热反应，图中化合物1和CO2的总能量大于化合物2的总能量，C正确；过程①的焓变为1.3 eV×1.6×10-22 kJ·eV-1×6.02×1023 mol-1＝＋125.216 kJ· mol-1，热化学方程式为化合物1(s)＋CO2(g)===I1－2(s)　ΔH＝＋125.216 kJ· mol-1，D正确。 4．一种工艺简单、低能耗的氢气制备双氧水的反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应①②③均为氧化还原反应 B．反应①中有非极性键的断裂和形成 C．[PdCl4]2-能降低反应的活化能 D．反应③中Pd的成键数目发生改变 C　解析：由图可知，反应③属于非氧化还原反应，A错误；由图可知，反应①中有非极性键的断裂，但没有非极性键的形成，B错误；由图可知，[PdCl4]2-是反应的催化剂，能降低反应的活化能，C正确；由图可知，反应③中Pd的成键数目都为4，没有发生改变，D错误。 5．CO2的转化一直是世界范围内的研究热点。利用两种金属催化剂，在水溶液体系中将CO2分别转化为CO和HCOOH的反应过程示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A．在转化为CO的路径中，只涉及碳氧键的断裂和氧氢键的形成 B．在转化为HCOOH的路径中，CO2被氧化为HCOOH C．两个转化路径均有非极性键的形成 D．上述反应过程说明催化剂具有选择性 D　解析：由图可知，CO2转化为CO的路径中，还有C≡O三键的形成，A错误；CO2中碳元素为＋4价，HCOOH中碳元素为＋2价，在CO2转化为HCOOH的路径中，CO2被还原为HCOOH，B错误；在两个转化路径中均没有非极性键的形成，C错误；上述反应过程说明催化剂具有选择性，不同的催化剂选择性生成CO或HCOOH，D正确。 6．(双选)CO与N2O是汽车尾气中污染大气的成分，研究表明CO与N2O在Fe＋作用下生成无害气体，发生反应的能量变化及反应过程如图所示，两步反应分别为①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)；②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说法不正确的是(　　) A．①是氧化还原反应，②不是氧化还原反应 B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应①决定 C．Fe＋使反应的活化能减小，反应速率增大 D．FeO＋在该反应过程中作催化剂 AD　 解析：①、②两反应中都有元素化合价的改变，都是氧化还原反应，A错误；两步反应中反应物的总能量都高于生成物的总能量，均为放热反应，总反应的化学反应速率由慢反应(即反应①)决定，B正确；Fe＋为反应的催化剂，可降低反应的活化能，增大反应速率，C正确；FeO＋在该反应过程中是催化剂的中间产物，D错误。 7．(双选)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法错误的是(　　) A．②中包含C—H的断裂过程 B．该过程中能垒(反应活化能)最小的是③ C．该过程中制约反应速率的步骤的方程式为CH3O*＋3H*―→CO*＋4H* D．由此过程可知：CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH<0 CD　解析：②中由CH3O*→CH2O*，包含C—H的断裂过程，A正确；活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，③发生的反应活化能最小，B正确；活化能越大，反应速率越小，反应速率小的反应制约反应速率，由图示可知①的活化能最大，发生的反应为CH3OH*―→CH3O*＋H*，C错误；由图示不能求出CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)的ΔH，D错误。 8．已知活性氧可以把SO2快速氧化为SO3，根据计算机模拟结果，在炭黑表面上氧气转化为活化氧的反应过程与能量变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．氧气转化为活化氧与碳氧键生成无关 B．每活化1个氧气分子最终吸收0.29 eV能量 C．该过程的最大能垒(活化能)E正＝0.73 eV D．炭黑可增大SO2转化为SO3的反应速率 D　解析：从图中可以看出，从氧气到活性氧需经过炭黑与氧气结合的过程，此时有碳氧键生成和氧氧键的断裂，A错误；开始状态时炭黑和氧气的能量为0 eV，结束后能量变为－0.29 eV，故每活化1个氧气分子最终放出0.29 eV的能量，B错误；该过程中的最大能垒E正＝0.75 eV，C错误；反应体系中加入炭黑后，体系中的氧气变成活化氧，增加了体系中的活化分子百分数，增大了反应速率，D正确。 9．甲酸可在固体催化剂表面逐步分解，各步骤的反应过程及相对能量如图所示。下列说法正确的是(　　) A．催化剂为固态，其表面积对反应总速率无影响 B．各步反应中，③生成④的速率最大 C．若用D(氘)标记甲酸中的羧基氢，最终产物中可能存在D2 D．固体催化剂的加入降低了该分解反应的ΔH C　解析：催化剂为固态，其表面积越大，催化效果越好，反应速率越大，A错误；活化能越小，反应速率越大，由图可知，②生成③的活化能最小，化学反应速率最大，B错误；若用D(氘)标记甲酸中的羧基氢，则①生成②时，会生成—D，在④生成⑤中，可能—D与—D结合生成D2，C正确；催化剂无法改变反应的ΔH，D错误。 10．我国科研人员研究了在Cu­ZnO­ZrO2催化剂上CO2加氢制甲醇过程中水的作用机理，其主反应过程如图所示(H2―→*H＋*H)。下列说法错误的是(　　) A．二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率小于100% B．带*标记的物质是该反应历程中的中间产物 C．Cu­ZnO­ZrO2可提高甲醇的产率 D．第④步的反应为*HO＋*H―→H2O C　解析：CO2加氢制甲醇的过程中有水生成，原子利用率小于100%，A正确；带*标记的物质是该反应过程中的中间产物，B正确；催化剂不能提高产物的产率，C错误；第④步的反应为*HO＋*H―→H2O，D正确。 11．铁的配合物离子(用[L－Fe－H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该过程的总反应为HCOOHCO2↑＋H2↑ B．H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率减小 C．该催化循环中Fe的化合价发生了变化 D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定 D　 解析：由反应机理可知，HCOOH电离出H＋后，HCOO－与催化剂结合，放出CO2，然后又结合H＋转化为H2，所以化学方程式为HCOOHCO2↑＋H2↑，A正确；若H＋浓度过低，则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低，反应速率减小，若H＋浓度过高，则会抑制HCOOH的电离，使HCOO－浓度降低，反应Ⅰ→Ⅱ速率减小，所以H＋浓度过高或过低，均导致反应速率减小，B正确；由反应机理可知，Fe在反应过程中，化学键数目发生变化，则化合价也发生变化，C正确；由反应进程可知，Ⅳ→Ⅰ的能垒最大，反应速率最小，对该过程的总反应起决定作用，D错误。 12．我国科研人员在银催化简单烷烃的区域选择性方面取得了重要突破，有效克服烷烃C—H的惰性并实现其区域选择性活化。一种对烷烃C—H的选择性插入反应过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中，最稳定的是Ⅱ B．总反应速率取决于由中间体1生成中间体2的一步 C．升高温度三个反应的速率均增大，有利于提高烷烃的转化率 D．催化剂对化学反应具有选择性，生成不同产物的同时改变了反应的焓变 B　 解析：物质能量越低越稳定，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中Ⅰ最稳定，A错误；化学反应的速率取决于过程中反应慢的过程，中间体1生成中间体2的反应为吸热反应且活化能最高，决定了总反应的速率，B正确；三个反应都为放热反应，升高温度，反应向逆反应方向移动，烷烃的转化率降低，C错误；催化剂具有选择性，只影响化学反应速率，但不改变反应的焓变，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1．(2021·山东卷)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为 能量变化如图所示。已知 为快速平衡，下列说法正确的是(　　) A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步 B．反应结束后，溶液中存在18OH－ C．反应结束后，溶液中存在OH D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变 B　解析：一般来说，反应的活化能越高，反应速率越小，由题图可知，反应Ⅰ和反应Ⅳ的活化能较高，因此反应的决速步为反应Ⅰ、Ⅳ，故A错误；反应Ⅰ为加成反应，而 为快速平衡，反应Ⅱ的成键和断键方式为或，后者能生成18OH－，因此反应结束后，溶液中存在18OH－，故B正确；反应Ⅲ的成键和断键方式为 或 ，因此反应 结束后溶液中不会存在OH，故C错误；该总反应对应反应物的总 能量高于反应产物的总能量，总反应为放热反应，因此和CH3O－的总能量与和OH－的总能量之差等于图示总反应的焓变，故D错误。 2．(2022·山东卷)在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．含N分子参与的反应一定有电子转移 B．由NO生成HONO的反应历程有2种 C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变 D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少 D　解析：根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO＋·OOH===NO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O===2HONO、NO2＋·C3H7===C3H6＋HONO、HONO===NO＋·OH，含N分子NO、NO2、HONO中氮元素的化合价依次为＋2价、＋4价、＋3价，上述反应中均有元素化合价的变化，都为氧化还原反应，有电子转移，A正确；先由NO经反应历程①转化为NO2，再发生NO2＋NO―→HONO的反应，也可发生NO2＋·C3H7―→HONO的反应，则反应历程有2种，B正确；NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C正确；在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应为2C3H8＋O22C3H6＋2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D错误。 反应历程的图像题是高考考查的重点内容，往往以“环式”和“能量”图示的形式来描述某一化学变化所经历的全部反应，把一个复杂反应分解成若干个反应，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大小，同时考虑到反应物、催化剂、产物以及各物质的用量等。这就要求理解复杂反应的内在联系，从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。 1．催化剂反应机理题两步解题法 第一步：通览全图，找准一“剂”三“物” 一“剂”指 催化剂 催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上 三“物”指反应物、生成物、中间物(或中间体) 反应物 通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物 生成物 通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般是生成物 中间体 除催化剂、反应物、生成物外，其余一般均是中间体 第二步：逐项分析得答案 根据题给情境信息，找出催化剂、反应物、生成物、中间体，再结合每一选项设计的问题逐项分析判断，选出正确答案。 2．三步突破能垒图 1．(2020·全国Ⅰ卷)铑的配合物离子 [Rh(CO)2I2]－ 可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是(　C　) A．CH3COI是反应中间体 B．甲醇羰基化反应为CH3OH＋CO===CH3CO2H C．反应过程中Rh的成键数目保持不变 D．存在反应CH3OH＋HI===CH3I＋H2O [模型应用] 第一步：通览全图，找准一“剂”三“物” 一“剂” 催化剂：[Rh(CO)2I2]－ 三“物” 反应物：CH3OH和CO(进入循环) 生成物：CH3COOH(最终生成物) 中间体：HI、H2O、CH3I、CH3COI、等物质 第二步：逐项分析，获取正确答案 通过分析可知，CH3COI属于甲醇羰基化反应的反应中间体，A项正确；甲醇羰基化反应的反应物为甲醇以及CO，产物为乙酸，反应方程式可写成CH3OH＋CO===CH3COOH，B项正确；铑配合物在整个反应历程中，成键数目、配体种类等均发生了变化，C项不正确；由图可知HI可以使甲醇转化为CH3I，反应方程式可写成CH3OH＋HI===CH3I＋H2O，D项正确。 2．水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程。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。 可知水煤气变换反应的ΔH小于(填“大于”“等于”或“小于”)0。该历程中最大能垒(活化能)E正＝2.02eV，写出该步骤的化学方程式：COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)。 [模型应用] 第一步：通览全图，厘清坐标含义 此图的横坐标表示CO(g)与H2O(g)反应在金催化剂表面的反应历程；而纵坐标表示反应历程中的不同阶段的能量变化，从总体来看，反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的过程中相对能量由0到－0.72 eV，ΔH<0，为放热过程。 第二步：细看变化，分析各段反应 分段细分析，反应历程中过渡态1的能垒(活化能)为1.59 eV－(－0.32 eV)＝1.91 eV，结合图给信息可得此过程中的化学方程式为CO*＋H2O*＋H2O(g)===CO*＋OH*＋H*＋H2O(g)，而过渡态2的能垒(活化能)为1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，结合图给信息可得此过程中的化学方程式为COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*。 第三步：综合分析，写出合理答案 由第一步分析可知，ΔH<0，由第二步分析可知，过渡态1和过渡态2的能垒，比较得出反应历程中最大能垒E正为过渡态2的能垒，E正＝2.02 eV，化学方程式为COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*。 1．(2023·湖南卷)N2H4是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某Ru(Ⅱ)催化剂(用[L­Ru—NH3]＋ 表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4，其反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配体NH3失去质子能力增强 B．M中Ru的化合价为＋3 C．该过程有非极性键的形成 D．该过程的总反应式：4NH3－2e－===N2H4＋ B　解析：根据题图可知，Ru(Ⅱ)被氧化为Ru(Ⅲ)失去一个电子，[L­Ru—NH3]2+与NH3反应失去一个质子生成[L­Ru—NH2]＋，配体NH3失去质子能力增强，A说法正确；Ru(Ⅱ)中Ru的化合价为＋2价，当其变为Ru(Ⅲ)后，Ru的化合价变为＋3价，Ru(Ⅲ)失去1个质子后，氮原子产生了1对孤电子对，Ru的化合价不变，M为[L­Ru—H2]＋，当[L­Ru—NH2]＋变为M时，氮原子的孤电子对拆为2个电子并转移给Ru 1个电子，其中Ru的化合价变为＋2价，B说法不正确；M变为[L­Ru—NH2—NH2—Ru­L]2+时，有N—N形成，N—N是非极性键，C说法正确；从整个过程来看，4个NH3失去了2个电子后生成了1个N2H4和2个，Ru(Ⅱ) 是催化剂，因此，该过程的总反应为4NH3－2e－===N2H4＋，D说法正确。 2．据文献报道，某反应的反应历程如图所示。下列有关该历程的说法错误的是(　　) A．总反应化学方程式为4NH3＋3O22N2＋6H2O B．Ti4+…NH2—N===O是中间产物 C．Ti4+是催化剂 D．Ti4+…NH2—N===O―→Ti4+＋N2＋H2O属于分解反应 A　解析：根据反应历程，参加反应的物质有NH3、NO、O2，因此总反应的化学方程式为4NH3＋2NO＋2O23N2＋6H2O，故A错误；根据题中信息得知 Ti4+…NH2—N===O是中间产物，故B正确；Ti4+在整个反应过程中参与了反应，但反应前后质量和化学性质未变，因此Ti4+是催化剂，故C正确；分解反应是一种物质反应生成两种或两种以上新物质的化学反应，因此 Ti4+…NH2—N===O―→Ti4+＋N2＋H2O属于分解反应，故D正确。 3．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，反应历程如图所示(由乙酸分子结构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 B．甲烷脱去首个氢原子的能垒，共吸附脱氢比单独脱氢下降0.15 eV C．单独脱氢的决速步为第一步 D．共吸附脱氢不利于乙酸的合成 C　解析：甲烷脱去首个氢原子的焓变，根据图中信息可知，单独脱氢焓变为1.12 eV，共吸附脱氢焓变为 0.97 eV，则单独脱氢大于共吸附脱氢，故A错误；甲烷脱去首个氢原子的能垒，共吸附脱氢能垒为2.45 eV，单独脱氢能垒为3.20 eV，共吸附脱氢比单独脱氢下降 0.75 eV，故B错误；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；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错误。 4．(2024·广州模拟)N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O＋表面转化为无害气体，其总反应为N2O(g)＋CO(g)===CO2(g)＋N2(g)　ΔH，有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是(　　) A．N2O为氧化剂 B．ΔH＝－226 kJ·mol-1 C．由图乙知该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能 D．为了实现转化，需不断向反应器中补充Pt2O＋和 D　解析：反应N2O(g)＋CO(g)===CO2(g)＋N2(g)中，氮元素的化合价降低，N2O为氧化剂，故A正确；反应物能量高于生成物，反应为放热反应，反应焓变ΔH＝正反应的活化能－逆反应的活化能＝134 kJ·mol-1－360 kJ·mol-1＝－226 kJ·mol-1，故B正确；由图乙知该反应正反应的活化能Ea小于逆反应的活化能Eb，故C正确；Pt2O＋和是催化剂，催化剂在化学反应的前后化学性质和质量是不变的，无需不断补充，故D错误。 5．H2在石墨烯负载型Pd单原子催化剂(Pd/SVG)上还原NO生成N2和NH3的路径机理及活化能(kJ·mol-1)如图所示。下列说法错误的是(　　) A．H2还原NO生成N2的决速步为反应⑥ B．Pd/SVG上H2还原NO，不容易生成N2 C．根据如图数据可计算NO＋5H===NH3＋H2O的ΔH D．由图可知，相同催化剂条件下反应可能存在多种反应历程 C　解析：活化能最大的为决速步，则H2还原NO生成N2的决速步为反应⑥，A正确；由图知，Pd/SVG上H2还原NO，经过①到⑤即可生成NH3，经过①到⑦才能生成N2，而决速步反应⑥的活化能最大，发生最困难，则更容易生成NH3，不容易生成N2，B正确；根据图中数据可计算NO＋5H===NH3＋H2O的正反应的活化能，不知道逆反应的活化能，故不能计算ΔH，C不正确；由图可知，相同催化剂条件下反应可能存在多种反应历程，可能得到不同产物，D正确。 6．(2024·重庆模拟)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程，该历程如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H发生断裂 C．①→②放出能量并形成了C—C D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 D　解析：根据图示可知，CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH的总反应为CH4＋CO2CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；CH4选择性活化变为①的过程中，有1个C—H发生断裂，B项正确；根据图示可知，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成C—C，C项正确；催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误。 主题式微课特训(十) 1．铁触媒催化合成氨的反应过程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物质用“ad”表示。下列说法正确的是(　　) A．该历程中，“吸附”过程吸热，“脱附”过程放热 B．合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)的ΔH＝－92 kJ· mol-1 C．铁触媒不仅可以改变反应历程，增大活化分子百分数，还可以改变该反应的焓变 D．该历程中反应速率最小的过程为H2===Nad＋3Had B　解析：由图可知，“吸附”过程放热，“脱附”过程吸热，A错误；由图可知，N2(g)和H2(g)的总能量比NH3(g)的总能量多46 kJ·mol-1，则该反应为放热反应，则N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)的ΔH＝－92 kJ· mol-1，B正确；催化剂可以改变反应过程，增大活化分子百分数，但是不能改变焓变，C错误；该过程中反应速率最小的步骤是反应能垒最高的那步反应，由图可知，能垒最高的反应的化学方程式为Nad＋3Had===NHad＋2Had，D错误。 2．(2024·枣庄模拟)含Tp配体的钌(Ru)配合物催化氢化CO2生成甲酸的机理如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．Ru的成键数目未发生变化 B．氮和碳的杂化方式未发生改变 C．物质所含氢键有分子间氢键和分子内氢键 D．总反应为CO2＋H2HCOOH B　解析：从图中可知，循环中Ru的成键数目一直为4，没有变化，A正确；循环中碳的杂化方式发生了变化，如CO2中碳为sp杂化，酯基中碳为sp2杂化，B错误；从图中可知，循环图右上方的物质与水分子形成分子间氢键，右下方的物质形成分子内氢键，C正确；从循环图可知，该循环的总反应为CO2＋H2HCOOH，D正确。 3．(双选)中国科学院化学研究所报道了化合物1催化CO2氢化机理。由化合物1(固体)→化合物2(固体)过程的机理和相对能量曲线如图所示(已知1 eV＝1.6×10-22 kJ)。下列说法正确的是(　　) A．化合物I1－2是该过程的催化剂 B．整个过程有极性键、非极性键的断裂和生成 C．图中化合物1和CO2的总能量大于化合物2的总能量 D．过程①的热化学方程式为化合物1(s)＋CO2(g)===I1－2(s)　ΔH＝＋125.216 kJ· mol-1 CD　解析：根据机理图可知，化合物I1－2是该过程的中间产物，A错误；根据机理图可知，整个过程没有非极性键的断裂和生成，B错误；由相对能量曲线可知，总反应是放热反应，图中化合物1和CO2的总能量大于化合物2的总能量，C正确；过程①的焓变为1.3 eV×1.6×10-22 kJ·eV-1×6.02×1023 mol-1＝＋125.216 kJ· mol-1，热化学方程式为化合物1(s)＋CO2(g)===I1－2(s)　ΔH＝＋125.216 kJ· mol-1，D正确。 4．一种工艺简单、低能耗的氢气制备双氧水的反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应①②③均为氧化还原反应 B．反应①中有非极性键的断裂和形成 C．[PdCl4]2-能降低反应的活化能 D．反应③中Pd的成键数目发生改变 C　解析：由图可知，反应③属于非氧化还原反应，A错误；由图可知，反应①中有非极性键的断裂，但没有非极性键的形成，B错误；由图可知，[PdCl4]2-是反应的催化剂，能降低反应的活化能，C正确；由图可知，反应③中Pd的成键数目都为4，没有发生改变，D错误。 5．CO2的转化一直是世界范围内的研究热点。利用两种金属催化剂，在水溶液体系中将CO2分别转化为CO和HCOOH的反应过程示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A．在转化为CO的路径中，只涉及碳氧键的断裂和氧氢键的形成 B．在转化为HCOOH的路径中，CO2被氧化为HCOOH C．两个转化路径均有非极性键的形成 D．上述反应过程说明催化剂具有选择性 D　解析：由图可知，CO2转化为CO的路径中，还有C≡O三键的形成，A错误；CO2中碳元素为＋4价，HCOOH中碳元素为＋2价，在CO2转化为HCOOH的路径中，CO2被还原为HCOOH，B错误；在两个转化路径中均没有非极性键的形成，C错误；上述反应过程说明催化剂具有选择性，不同的催化剂选择性生成CO或HCOOH，D正确。 6．(双选)CO与N2O是汽车尾气中污染大气的成分，研究表明CO与N2O在Fe＋作用下生成无害气体，发生反应的能量变化及反应过程如图所示，两步反应分别为①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)；②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说法不正确的是(　　) A．①是氧化还原反应，②不是氧化还原反应 B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应①决定 C．Fe＋使反应的活化能减小，反应速率增大 D．FeO＋在该反应过程中作催化剂 AD　 解析：①、②两反应中都有元素化合价的改变，都是氧化还原反应，A错误；两步反应中反应物的总能量都高于生成物的总能量，均为放热反应，总反应的化学反应速率由慢反应(即反应①)决定，B正确；Fe＋为反应的催化剂，可降低反应的活化能，增大反应速率，C正确；FeO＋在该反应过程中是催化剂的中间产物，D错误。 7．(双选)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法错误的是(　　) A．②中包含C—H的断裂过程 B．该过程中能垒(反应活化能)最小的是③ C．该过程中制约反应速率的步骤的方程式为CH3O*＋3H*―→CO*＋4H* D．由此过程可知：CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH<0 CD　解析：②中由CH3O*→CH2O*，包含C—H的断裂过程，A正确；活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，③发生的反应活化能最小，B正确；活化能越大，反应速率越小，反应速率小的反应制约反应速率，由图示可知①的活化能最大，发生的反应为CH3OH*―→CH3O*＋H*，C错误；由图示不能求出CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)的ΔH，D错误。 8．已知活性氧可以把SO2快速氧化为SO3，根据计算机模拟结果，在炭黑表面上氧气转化为活化氧的反应过程与能量变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．氧气转化为活化氧与碳氧键生成无关 B．每活化1个氧气分子最终吸收0.29 eV能量 C．该过程的最大能垒(活化能)E正＝0.73 eV D．炭黑可增大SO2转化为SO3的反应速率 D　解析：从图中可以看出，从氧气到活性氧需经过炭黑与氧气结合的过程，此时有碳氧键生成和氧氧键的断裂，A错误；开始状态时炭黑和氧气的能量为0 eV，结束后能量变为－0.29 eV，故每活化1个氧气分子最终放出0.29 eV的能量，B错误；该过程中的最大能垒E正＝0.75 eV，C错误；反应体系中加入炭黑后，体系中的氧气变成活化氧，增加了体系中的活化分子百分数，增大了反应速率，D正确。 9．甲酸可在固体催化剂表面逐步分解，各步骤的反应过程及相对能量如图所示。下列说法正确的是(　　) A．催化剂为固态，其表面积对反应总速率无影响 B．各步反应中，③生成④的速率最大 C．若用D(氘)标记甲酸中的羧基氢，最终产物中可能存在D2 D．固体催化剂的加入降低了该分解反应的ΔH C　解析：催化剂为固态，其表面积越大，催化效果越好，反应速率越大，A错误；活化能越小，反应速率越大，由图可知，②生成③的活化能最小，化学反应速率最大，B错误；若用D(氘)标记甲酸中的羧基氢，则①生成②时，会生成—D，在④生成⑤中，可能—D与—D结合生成D2，C正确；催化剂无法改变反应的ΔH，D错误。 10．我国科研人员研究了在Cu­ZnO­ZrO2催化剂上CO2加氢制甲醇过程中水的作用机理，其主反应过程如图所示(H2―→*H＋*H)。下列说法错误的是(　　) A．二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率小于100% B．带*标记的物质是该反应历程中的中间产物 C．Cu­ZnO­ZrO2可提高甲醇的产率 D．第④步的反应为*HO＋*H―→H2O C　解析：CO2加氢制甲醇的过程中有水生成，原子利用率小于100%，A正确；带*标记的物质是该反应过程中的中间产物，B正确；催化剂不能提高产物的产率，C错误；第④步的反应为*HO＋*H―→H2O，D正确。 11．铁的配合物离子(用[L－Fe－H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该过程的总反应为HCOOHCO2↑＋H2↑ B．H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率减小 C．该催化循环中Fe的化合价发生了变化 D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定 D　 解析：由反应机理可知，HCOOH电离出H＋后，HCOO－与催化剂结合，放出CO2，然后又结合H＋转化为H2，所以化学方程式为HCOOHCO2↑＋H2↑，A正确；若H＋浓度过低，则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低，反应速率减小，若H＋浓度过高，则会抑制HCOOH的电离，使HCOO－浓度降低，反应Ⅰ→Ⅱ速率减小，所以H＋浓度过高或过低，均导致反应速率减小，B正确；由反应机理可知，Fe在反应过程中，化学键数目发生变化，则化合价也发生变化，C正确；由反应进程可知，Ⅳ→Ⅰ的能垒最大，反应速率最小，对该过程的总反应起决定作用，D错误。 12．我国科研人员在银催化简单烷烃的区域选择性方面取得了重要突破，有效克服烷烃C—H的惰性并实现其区域选择性活化。一种对烷烃C—H的选择性插入反应过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中，最稳定的是Ⅱ B．总反应速率取决于由中间体1生成中间体2的一步 C．升高温度三个反应的速率均增大，有利于提高烷烃的转化率 D．催化剂对化学反应具有选择性，生成不同产物的同时改变了反应的焓变 B　 解析：物质能量越低越稳定，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中Ⅰ最稳定，A错误；化学反应的速率取决于过程中反应慢的过程，中间体1生成中间体2的反应为吸热反应且活化能最高，决定了总反应的速率，B正确；三个反应都为放热反应，升高温度，反应向逆反应方向移动，烷烃的转化率降低，C错误；催化剂具有选择性，只影响化学反应速率，但不改变反应的焓变，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$