热点题型04 循环转化机理图分析-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（北京专用）

热点题型04 循环转化机理图分析 　反应历程(机理)能垒图像是高考化学的重要题型，常以科研成果等为载体命题，依托物质循环考查反应物、生成物、中间产物、催化剂的判断，活化能，基元反应和总反应方程式等，是近年高考命题热点。 一、反应历程(机理)能垒图像 1．基元反应与非基元反应 例如H＋＋OH－===H2O，反应几乎没有过程，瞬间平衡一步到位，称为简单反应；而2HI===H2＋I2的实际机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应：2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2，存在未成对电子的微粒称为自由基，反应活性高，寿命短，2HI===H2＋I2称为非基元反应。 2．过渡态 A＋B—C―→[A…B…C]―→A—B＋C 备注：(1)以上为一种基元反应，其中正反应活化能Ea正＝b—a，逆反应活化能Ea逆＝b—c，ΔH＝Ea正—Ea逆。(2)过渡态(A…B…C)不稳定。 3．中间体 备注：处于能量最高点的是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。 4．催化机理能垒图 (1)在催化机理能垒图中，有几个活化状态，就有几个基元反应。可以用图中每步基元反应前后的活性物质，写出其热化学方程式。注意：如果纵坐标相对能量的单位是电子伏特(eV)，焓变应转化成每摩尔。 (2)每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小，能垒越大，反应速率越慢。 例如：在Rh催化下，甲酸分解制H2反应的过程如图所示。 其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为HCOOH*===HCOO*＋H*；甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝—0.16NA eV·mol－1(阿伏加德罗常数用NA表示)。 5．反应历程—能量图像分析技巧 二、化学反应机理循环图像 高考命题要求考生能够根据化学反应机理循环图像，分析反应过程中物质、能量和微粒的变化关系，侧重考查考生的信息获取与加工能力、逻辑推理与论证能力。随着高考改革的推进，这类题目考查的概率会越来越大，题目的难度可能也会越来越大，具体表现是研究对象、图像图示等会更加复杂。 必备知识 　催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。 在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为： H2O2＋I－―→H2O＋IO－　慢 H2O2＋IO－―→O2＋I－＋H2O　快 在该反应中I－为催化剂，IO－为中间产物。 而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)，与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图所示： （建议用时：40分钟） 考向01 反应历程(机理)能垒图像 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 【详解】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·北京顺义·二模）我国科研人员研究发现原子活化乙烷的反应机理，一种机理如图所示。 下列说法不正确的是 A．决定反应速率的步骤是中间体过渡态2 B．键的形成与断裂使得氢原子发生了迁移 C．该过程涉及非极性键的断裂与形成 D．总反应为 【答案】C 【详解】A．中间体过渡态2的正反应活化能最大，反应速率最慢，是决定反应速率的步骤，故A正确； B．Co可活化C2H6放出CH4，Co-H键的形成使H原子发生了迁移，故B正确； C．根据反应历程可知，涉及到C-C键的断裂和C-H键形成，没有涉及非极性键的形成，故C错误； D．由起点和终点物质可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，总反应为Co(s)+C2H6(g)→CoCH2(s)+CH4(g)∆H>0，故D正确； 答案为C。 3．（2024·北京东城·二模）科学家提出一种大气中在和作用下转变为的机理（图1），其能量变化如图2所示。 已知：的结构式为 下列说法不正确的是 A．①中涉及键的断裂与生成 B．②③均发生了氧化还原反应 C．由图2可知，该过程的决速步是① D．总反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 【答案】B 【详解】A．①中与硫原子相连的O-H键断裂，生成HNO2涉及键的生成，A正确； B．②中反应S元素由+5价变为+6价，N元素由+4价变为+3价，发生了氧化还原反应，③中反应无元素化合价发生变化，没有发生氧化还原反应，B错误； C．由图2可知，步骤①正反应的活化能最大，反应速率最慢，则该过程的决速步是①，C正确； D．在和作用下转变为，硫元素化合价升高了2，是还原剂，被还原为HNO2，氮元素化合价降低了1，是氧化剂，由得失电子守恒可得关系式2~，总反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为，D正确； 故选B。 4．（2024·北京西城·一模）苯与液溴反应生成溴苯，其反应过程的能量变化如图所示。 下列关于苯与反应的说法不正确的是 A．可作该反应的催化剂 B．将反应后的气体依次通入和溶液以检验产物 C．过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小 D．总反应的，且 【答案】D 【详解】A．苯与液溴反应生成溴苯和溴化氢，可作该反应的催化剂，故A正确； B．反应后的气体中含溴化氢和溴蒸汽，通入除去溴蒸汽，HBr和溶液反应生成浅黄色AgBr沉淀，可知反应有生成，故B正确； C．根据图示，过程②的活化能最大，反应速率最慢，慢反应决定总反应速率的大小，故C正确； D．根据图示，总反应放热，总反应的，只知道正反应活化能，不能计算反应的焓变，故D错误； 选D。 5．（2024·北京丰台·一模）过渡金属氧化物离子(以MO+表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。MO+与CH4反应的过程如下图所示。 下列说法不正确的是 A．反应速率：步骤I<步骤II B．CH3OH分子中，键角：H—C—H>H—O—C C．若MO+与CH3D反应，生成的氘代甲醇有2种 D．CH4(g) + MO+(g)=CH3OH(g) + M+(g)  = E2+E4-E1-E3 【答案】D 【详解】A．步骤I的活化能大于步骤II，反应速率步骤I更小，故A正确； B．O原子上有两对孤对电子，排斥力较大，键角H—C—H>H—O—C，故B正确； C．根据反应机理可知，若MO+与CH3D反应，生成的氘代甲醇可能为CH3OD或CH2DOH，共两种，故C正确； D．根据反应历程能量变化图所示，总反应的反应热为E1-E2+E3-E4，故D错误； 答案选D。 6．（2023·北京海淀·三模）汽车尾气中CO与NO转化的三段反应历程及各物质的相对能量如图所示，其中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.下列说法不正确的是    A．反应①决定尾气转化的快慢 B．反应①为吸热反应，反应②、③为放热反应 C．由上图可判断过渡态的相对能量：TS1>TS3>TS2 D．采用对反应③选择性高的催化剂可以避免尾气中出现 【答案】D 【详解】A．由图可知，反应①的活化能最高，为298.4-42.6=255.8，反应②、③的活化能分别为108.4、226.1，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，A正确； B．由图可知，反应①为吸热反应，反应②、③为放热反应，B正确； C．图中可知三个过渡态的能量分别为298.4、130.0、248.3，故过渡态的相对能量：TS1>TS3>TS2，C正确； D．采用对反应③选择性高的催化剂不代表反应②的产物会完全消耗，无法避免尾气中不出现，D错误； 故选D。 7．（24-25高三上·北京·期中）苯与液溴反应生成溴苯，其反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A．可作该反应的催化剂 B．将反应后的气体依次通入和溶液以检验产物HBr C．总反应的，且 D．过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小 【答案】C 【详解】A．苯与液溴反应生成溴苯和溴化氢，可作该反应的催化剂，故A正确； B．反应后的气体中含溴化氢和溴蒸汽，通入除去溴蒸汽，HBr和溶液反应生成浅黄色AgBr沉淀，可知反应有HBr生成，故B正确； C．根据图示，总反应放热，总反应的，只知道正反应活化能，不能计算反应的焓变，故C错误； D．根据图示，过程②的活化能最大，反应速率最慢，慢反应决定总反应速率的大小，故D正确； 故选C。 8．（24-25高三上·北京·阶段练习）过渡金属氧化物离子(以MO+表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。MO+与CH4反应的过程如下图所示。 下列说法不正确的是 A．反应速率：步骤Ⅰ<步骤Ⅱ B．CH3OH分子中，C—H键和O—H键均为键 C．若MO+与CH3D反应，生成的氘代甲醇有2种 D．     【答案】D 【详解】A．步骤I的活化能大于步骤Ⅱ，反应速率步骤I更小，故A正确； B．CH3OH分子中C、O均为杂化，C—H键和O—H键均为键，故B正确； C．根据反应机理可知，若MO+与CH3D反应，生成的氘代甲醇可能为CH3OD或CH2DOH，共两种，故C正确； D．根据反应历程能量变化图所示，总反应的反应热为E1-E2+E3-E4，故D错误； 故选：D。 9．（2024·山东德州·三模）在浓硫酸作用下，苯与浓硝酸发生反应的反应历程如图。下列说法错误的是 A．生成中间体时碳的杂化方式未发生改变 B．生成中间体的反应为决速步骤 C．产物1为加成反应的产物 D．动力学和热力学优势产物均为产物2 【答案】A 【详解】A．反应物苯中碳的杂化方式为sp2杂化，生成的中间体中碳的杂化方式既有双键碳的sp2杂化、又有饱和碳原子的sp3杂化，所以碳原子的杂化发生了改变，故A错误； B．由图可知，生成中间体的反应的活化能最大，化学反应速率最慢，所以生成中间体的反应为决速步骤，故B正确； C．对比苯和产物1的结构简式可知，反应过程相当于在苯的两个邻位碳上各加一个原子团，其中一个加硝基、另外一个加-OSO3H，即产物1为加成反应的产物，故C正确； D．由图示可知，生成产物2的反应的活化能更小，化学反应速率更快，即动力学优势产物为产物2，产物2的能量更低、更稳定，即热力学优势产物为产物2，故D正确； 故答案为：A。 10．（2024·北京·三模）一定条件下，与反应合成的反应历程如图所示。已知其他条件不变时，反应物种的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变慢。 说明：过渡态中“…”示化学键未完全断裂或形成。下列说法正确的是 A．反应历程中两个反应均涉及氢原子的成键 B．该反应的 C．相同条件下，与反应，其过渡态Ⅰ的能量比低 D．与反应，能获得两种有机产物，且相对分子质量相同 【答案】D 【详解】A．根据图知，反应历程中的第一个反应涉及氢原子的成键，第二个反应没涉及氢原子的成键，A错误； B．该反应的，即生成物的能量减去反应物的能量，B错误； C．已知其他条件不变时，反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变慢，所以相同条件下，与发生上述反应，反应速率会变慢，则其过渡态Ⅰ的能量比b高，C错误； D．根据图可知，与发生上述反应，可以获得、 2种相对分子质量相等的有机产物，D正确； 故选D。 考向02 化学反应机理循环图像 11．（2024·北京·高考真题）可采用催化氧化法将工业副产物制成，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：。下图所示为该法的一种催化机理。 下列说法不正确的是 A．Y为反应物，W为生成物 B．反应制得，须投入 C．升高反应温度，被氧化制的反应平衡常数减小 D．图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应 【答案】B 【分析】由该反应的热化学方程式可知，该反应涉及的主要物质有HCl、O2、CuO、Cl2、H2O；CuO与Y反应生成Cu(OH)Cl，则Y为HCl；Cu(OH)Cl分解生成W和Cu2OCl2，则W为H2O；CuCl2分解为X和CuCl，则X为Cl2；CuCl和Z反应生成Cu2OCl2，则Z为O2；综上所述，X、Y、Z、W依次是、、、。 【详解】A．由分析可知，Y为反应物，W为生成物，A正确； B．在反应中作催化剂，会不断循环，适量即可，B错误； C．总反应为放热反应，其他条件一定，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，C正确； D．图中涉及的两个氧化还原反应是和，D正确； 故选B。 12．（2023·北京·高考真题）一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下，其中代表或中的一种。下列说法正确的是    A．a、c分别是 B．既可以是，也可以是 C．已知为副产物，则通入水蒸气可减少的产生 D．等压条件下，反应①、②的反应热之和，小于氯化铵直接分解的反应热 【答案】C 【分析】分解的产物是和，分解得到的与反应生成，又可以分解得到和，则a为，b为，c为，d为。 【详解】A．由分析可知，a为，c为，A项错误； B．d为，B错误； C．可以水解生成，通入水蒸气可以减少的生成，C正确； D．反应①和反应②相加即为氯化铵直接分解的反应，由盖斯定律可知，等压条件下，反应①、反应②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反应热，D错误； 故选C。 13．（2022·北京·高考真题）CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。 下列说法不正确的是 A．反应①为CaO+CO2=CaCO3；反应②为CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2 B．t1~t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不变，可能有副反应CH4C+2H2 C．t2时刻，副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率 D．t3之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生 【答案】C 【详解】A．由题干图1所示信息可知，反应①为CaO+CO2=CaCO3，结合氧化还原反应配平可得反应②为，A正确； B．由题干图2信息可知，t1~t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不变，且反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳，故可能有副反应，反应②和副反应中CH4和H2的系数比均为1:2，B正确； C．由题干反应②方程式可知，H2和CO的反应速率相等，而t2时刻信息可知，H2的反应速率未变，仍然为2mmol/min，而CO变为1~2mmol/min之间，故能够说明副反应生成H2的速率小于反应②生成H2速率，C错误； D．由题干图2信息可知，t3之后，CO的速率为0，CH4的速率逐渐增大，最终恢复到1，说明生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生，而后副反应逐渐停止反应，D正确； 答案选C。 14．（2022·北京西城·一模）氮掺杂的碳材料可以有效催化燃料电池中的还原反应，其催化机理如图。 途径一：A→B→C→F 途径二：A→B→C→D→E 下列说法不正确的是 A．途径一中存在极性共价键的断裂与形成 B．途径一的电极反应是 C．途径二，1mol 得到4mol D．氮掺杂的碳材料降低了反应的焓变 【答案】D 【详解】A．由图中信息可知，途径一中有C-O键、O-H键的形成，也有C-O键的断裂，选项A正确； B．途径一的过程中有O2的参与和二次增加H+、e-，最后从催化剂中放出H2O2,其电极反应是，选项B正确； C．途径二中，有O2参与，途中二次增加H+、e-和一次增加2H+、2e-，故1mol 得到4mol ，选项C正确； D．氮掺杂的碳材料降低了反应的活化能，但不能改变焓变，选项D不正确； 答案选D。 15．（24-25高三上·北京·开学考试）在碘水、淀粉、稀和的混合溶液中加入过量乙酰乙酸烯丙酯(AAA)，观察到溶液中蓝色与无色交替出现，主要转化如下： 下列说法不正确的是 A．i为取代反应 B．ii的反应为 C．iii中，生成转移 D．最终溶液呈蓝色 【答案】D 【分析】由图可知，反应i为AAA与溶液中的碘发生取代反应生成AAAI和氢碘酸，反应ii为氢碘酸电离出的碘离子与二氧化氯反应生成亚氯酸根离子和碘，反应iii为酸性条件下亚氯酸根离子发生歧化反应生成二氧化氯和氯离子。 【详解】A．由分析可知，反应i为AAA与溶液中的碘发生取代反应生成AAAI和氢碘酸，故A正确； B．由分析可知，反应ii为氢碘酸电离出的碘离子与二氧化氯反应生成亚氯酸根离子和碘，反应的离子方程式为，故B正确； C．由分析可知，反应iii为酸性条件下亚氯酸根离子发生歧化反应生成二氧化氯和氯离子，则由化合价变化可知，反应生成1mol氯离子时，转移电子的物质的量为4mol，故C正确； D．由题意可知，AAA过量，由分析可知，反应i为AAA与溶液中的碘发生取代反应生成AAAI和氢碘酸，所以反应中碘会完全反应，溶液最终不可能呈蓝色，故D错误； 故选D。 16．（24-25高三上·江西抚州·阶段练习）在含Ni催化剂作用下，Zn介导的芳基氯化物同偶联的动力学和机理如图所示。 已知：代表芳基，L代表。 下列叙述错误的是 A．是总反应的催化剂，ArZnCl是中间产物 B．和反应过程中断裂了极性键 C．已知呈平面四边形结构，则其只有1种结构 D．反应过程形成的含Ni中间体中，形成的共价键数目保持不变 【答案】C 【详解】A．观察循环图可知，催化剂在起始参与反应，最终生成恢复原物质；中间体在反应过程中生成、消耗，A项正确； B．反应过程中Ar—Cl断裂碳氯键，碳氯键是极性键，B项正确； C．平面四边形结构的分子，结构有2种：2个氯处于相邻或相对位，C项错误； D．观察机理图示可知Ni（Ⅱ）都形成4个共价键，D项正确； 答案选C。 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。 【详解】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·浙江·高考真题）一定条件下，苯基丙炔()可与发生催化加成，反应如下：    反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是 A．反应焓变：反应I>反应Ⅱ B．反应活化能：反应I<反应Ⅱ C．增加浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例 D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ 【答案】C 【详解】A．反应I、Ⅲ为放热反应，相同物质的量的反应物，反应I放出的热量小于反应Ⅱ放出的热量，反应放出的热量越多，其焓变越小，因此反应焓变：反应I>反应Ⅱ，故A正确； B．短时间里反应I得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应I的速率比反应Ⅱ的速率快，速率越快，其活化能越小，则反应活化能：反应I<反应Ⅱ，故B正确； C．产物I和产物II存在可逆反应，则产物II和产物I的比值即该可逆反应的平衡常数K，由于平衡常数只与温度有关，所以增加HCl浓度平衡时产物II和产物I的比例不变，故C错误； D．根据图中信息，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，故D正确。 综上所述，答案为C。 3．（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 【详解】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。 4．（2021·山东·高考真题）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CH318OH D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变 【答案】B 【详解】A．一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图可知，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； B．反应I为加成反应，而与为快速平衡，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； C．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CH318H，故C错误； D．该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量，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； 综上所述，正确的是B项，故答案为B。 5．（2025·内蒙古·模拟预测）某离子液体的阴离子可以吸收，其可能的两种反应路径如下图所示。下列说法错误的是 A．两种路径的总反应相同 B．路径Ⅰ是主要的反应途径 C．该反应为放热反应 D．生成物中既含离子键又含共价键 【答案】B 【详解】A．反应物相同，经过不同的反应路径，最终生成物相同，均为，总反应均为=，A正确； B．路径Ⅱ活化能小，反应速率快，故路径Ⅱ是主要的反应途径，B错误； C．该反应的反应物总能量高于生成物总能量，则该反应为放热反应，C正确； D．生成物为，其内部含有共价键，离子液体中呈电中性，故离子液体中还含有阳离子，与之间存在离子键，D正确； 故答案为：B。 6．（2025·四川·模拟预测）恒容反应器中，和均能催化反应：(羟基乙醛)，反应历程如图所示，为中间体，为过渡态。 下列描述正确的是 A．“插入”步骤，为 B．催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤 C．催化作用下，羟基乙醛的生成速率更小 D．反应达平衡时，升高温度，羟基乙醛的浓度增大 【答案】B 【详解】A．由图可知，一氧化碳插入步骤为放热反应，反应△H=—15.4kcal/mol，故A错误； B．反应的活化能越大，反应速率越慢，慢反应是反应的决速步骤，由图可知，Rh催化作用下，加氢步骤的活化能为24.4 kcal/mol，反应的活化能最大，所以加氢步骤为决速步骤，故B正确； C．反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，Rh催化作用下，反应的活化能大于Rh/Mn催化作用下，所以羟基乙醛的生成速率小于Rh/Mn催化作用下，故C错误； D．由图可知，生成羟基乙醛的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，羟基乙醛的浓度减小，故D错误； 故选B。 7．（2024·湖北·一模）烯烃在一定条件下能转化为邻二醇，其机理如下图所示。下列说法错误的是 A．化合物甲是催化剂 B．转化过程Os元素的化合价会发生改变 C．化合物戊是氧化剂 D．转化过程涉及非极性键的断裂与形成 【答案】D 【详解】A．化合物甲先参与反应形成中间体丁，又被化合物戊氧化为甲，化合物甲为催化剂，A正确； B．甲中Os的化合价为+8价，丙、丁中为+6价，化合价发生改变，B正确； C．根据戊和己的结构简式可知，戊的分子式“去氧”说明其为氧化剂，C正确； D．转化过程涉及乙中碳碳非极性键的断裂， 并未涉及非极性键的形成，D错误； 答案选D。 8．（24-25高三上·山西·阶段练习）科学家实现了Rh（铑）催化苯乙烯的不对称氢硒化反应（如图），下列叙述错误的是 已知：Ar—为芳香烃基，R—为烃基。 A．化合物III中含配位键 B．总反应的原子利用率为 C．上述循环过程中，Rh形成的共价键数目不变 D．III→IV中，断裂铑氢键，形成了碳氢键 【答案】C 【详解】A．由图可知，化合物III中铑与配位原子形成配位键，故A正确； B．由图可知，该历程的总反应是苯乙烯和RSeH发生加成反应生成有机物3，原子利用率100%，故B正确； C．由图可知，在Ⅰ和Ⅴ中Rh形成3个化学键，在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中Rh形成4个化学键，故C错误； D．由图可知，III→IV中，断裂铑氢键，形成了碳氢键，故D正确； 故选C。 9．（2024·广东深圳·二模）由C2H6与N2O制备乙醛的反应机理如图所示。下列说法不正确的是 A．过程②有极性键的断裂与生成 B．反应过程中共有4种中间产物 C．总反应为：2N2O+C2H6 CH3CHO+2N2+H2O D．反应过程中Fe元素的化合价保持不变 【答案】D 【详解】A．由题干反应历程图可知，过程②有C-H极性键的断裂，和O-H、Fe-C极性键的生成，A正确； B．由题干反应历程图可知，反应过程中共有、FeO+、[(C2H5)Fe(OH)]+、[(C2H4)Fe]+等4种中间产物，B正确； C．根据反应机理图示，C2H6和N2O是反应物，N2、H2O、CH3CHO是生成物，故总反应为：2N2O+C2H6 CH3CHO+2N2+H2O，C正确； D．由图可看出过程①铁元素由Fe+变成FeO+，铁元素化合价变为+3价，铁元素化合价发生改变，D错误； 故答案为：D。 10．（2023·河北保定·二模）在加热条件下，金属钯催化乙醇羰基()化的反应过程如图所示。下列说法错误的是 A．在金属钯催化下不能被羰基化的醇中，相对分子质量最小的为74 B．整个反应过程的化学方程式为 C．反应过程中断裂和形成最多的键是Pd-H键 D．反应过程中钯的化合价发生了变化 【答案】B 【详解】A．羟基被氧化为羰基，C原子上应连接H原子，在金属钯催化下不能被羰基化的醇中，与羟基相连的C原子上没有氢原子，最简单的是2－甲基－2－丙醇，相对分子质量为74，A正确； B．由图可知，整个过程中和反应生成和，化学方程式为，B错误； C．由图可知，反应过程中断裂和形成最多的键是Pd－H键，C正确； D．钯单质为0价，反应过程中形成了Pd－H键，Pd的化合价发生了变化，D正确； 故答案为：B。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 热点题型04 循环转化机理图分析 　反应历程(机理)能垒图像是高考化学的重要题型，常以科研成果等为载体命题，依托物质循环考查反应物、生成物、中间产物、催化剂的判断，活化能，基元反应和总反应方程式等，是近年高考命题热点。 一、反应历程(机理)能垒图像 1．基元反应与非基元反应 例如H＋＋OH－===H2O，反应几乎没有过程，瞬间平衡一步到位，称为简单反应；而2HI===H2＋I2的实际机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应：2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2，存在未成对电子的微粒称为自由基，反应活性高，寿命短，2HI===H2＋I2称为非基元反应。 2．过渡态 A＋B—C―→[A…B…C]―→A—B＋C 备注：(1)以上为一种基元反应，其中正反应活化能Ea正＝b—a，逆反应活化能Ea逆＝b—c，ΔH＝Ea正—Ea逆。(2)过渡态(A…B…C)不稳定。 3．中间体 备注：处于能量最高点的是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。 4．催化机理能垒图 (1)在催化机理能垒图中，有几个活化状态，就有几个基元反应。可以用图中每步基元反应前后的活性物质，写出其热化学方程式。注意：如果纵坐标相对能量的单位是电子伏特(eV)，焓变应转化成每摩尔。 (2)每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小，能垒越大，反应速率越慢。 例如：在Rh催化下，甲酸分解制H2反应的过程如图所示。 其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为HCOOH*===HCOO*＋H*；甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝—0.16NA eV·mol－1(阿伏加德罗常数用NA表示)。 5．反应历程—能量图像分析技巧 二、化学反应机理循环图像 高考命题要求考生能够根据化学反应机理循环图像，分析反应过程中物质、能量和微粒的变化关系，侧重考查考生的信息获取与加工能力、逻辑推理与论证能力。随着高考改革的推进，这类题目考查的概率会越来越大，题目的难度可能也会越来越大，具体表现是研究对象、图像图示等会更加复杂。 必备知识 　催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。 在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为： H2O2＋I－―→H2O＋IO－　慢 H2O2＋IO－―→O2＋I－＋H2O　快 在该反应中I－为催化剂，IO－为中间产物。 而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)，与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图所示： （建议用时：40分钟） 考向01 反应历程(机理)能垒图像 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·北京顺义·二模）我国科研人员研究发现原子活化乙烷的反应机理，一种机理如图所示。 下列说法不正确的是 A．决定反应速率的步骤是中间体过渡态2 B．键的形成与断裂使得氢原子发生了迁移 C．该过程涉及非极性键的断裂与形成 D．总反应为 3．（2024·北京东城·二模）科学家提出一种大气中在和作用下转变为的机理（图1），其能量变化如图2所示。 已知：的结构式为 下列说法不正确的是 A．①中涉及键的断裂与生成 B．②③均发生了氧化还原反应 C．由图2可知，该过程的决速步是① D．总反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 4．（2024·北京西城·一模）苯与液溴反应生成溴苯，其反应过程的能量变化如图所示。 下列关于苯与反应的说法不正确的是 A．可作该反应的催化剂 B．将反应后的气体依次通入和溶液以检验产物 C．过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小 D．总反应的，且 5．（2024·北京丰台·一模）过渡金属氧化物离子(以MO+表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。MO+与CH4反应的过程如下图所示。 下列说法不正确的是 A．反应速率：步骤I<步骤II B．CH3OH分子中，键角：H—C—H>H—O—C C．若MO+与CH3D反应，生成的氘代甲醇有2种 D．CH4(g) + MO+(g)=CH3OH(g) + M+(g)  = E2+E4-E1-E3 6．（2023·北京海淀·三模）汽车尾气中CO与NO转化的三段反应历程及各物质的相对能量如图所示，其中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.下列说法不正确的是    A．反应①决定尾气转化的快慢 B．反应①为吸热反应，反应②、③为放热反应 C．由上图可判断过渡态的相对能量：TS1>TS3>TS2 D．采用对反应③选择性高的催化剂可以避免尾气中出现 7．（24-25高三上·北京·期中）苯与液溴反应生成溴苯，其反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A．可作该反应的催化剂 B．将反应后的气体依次通入和溶液以检验产物HBr C．总反应的，且 D．过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小 8．（24-25高三上·北京·阶段练习）过渡金属氧化物离子(以MO+表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。MO+与CH4反应的过程如下图所示。 下列说法不正确的是 A．反应速率：步骤Ⅰ<步骤Ⅱ B．CH3OH分子中，C—H键和O—H键均为键 C．若MO+与CH3D反应，生成的氘代甲醇有2种 D．     9．（2024·山东德州·三模）在浓硫酸作用下，苯与浓硝酸发生反应的反应历程如图。下列说法错误的是 A．生成中间体时碳的杂化方式未发生改变 B．生成中间体的反应为决速步骤 C．产物1为加成反应的产物 D．动力学和热力学优势产物均为产物2 10．（2024·北京·三模）一定条件下，与反应合成的反应历程如图所示。已知其他条件不变时，反应物种的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变慢。 说明：过渡态中“…”示化学键未完全断裂或形成。下列说法正确的是 A．反应历程中两个反应均涉及氢原子的成键 B．该反应的 C．相同条件下，与反应，其过渡态Ⅰ的能量比低 D．与反应，能获得两种有机产物，且相对分子质量相同 考向02 化学反应机理循环图像 11．（2024·北京·高考真题）可采用催化氧化法将工业副产物制成，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：。下图所示为该法的一种催化机理。 下列说法不正确的是 A．Y为反应物，W为生成物 B．反应制得，须投入 C．升高反应温度，被氧化制的反应平衡常数减小 D．图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应 12．（2023·北京·高考真题）一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下，其中代表或中的一种。下列说法正确的是    A．a、c分别是 B．既可以是，也可以是 C．已知为副产物，则通入水蒸气可减少的产生 D．等压条件下，反应①、②的反应热之和，小于氯化铵直接分解的反应热 13．（2022·北京·高考真题）CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。 下列说法不正确的是 A．反应①为CaO+CO2=CaCO3；反应②为CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2 B．t1~t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不变，可能有副反应CH4C+2H2 C．t2时刻，副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率 D．t3之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生 14．（2022·北京西城·一模）氮掺杂的碳材料可以有效催化燃料电池中的还原反应，其催化机理如图。 途径一：A→B→C→F 途径二：A→B→C→D→E 下列说法不正确的是 A．途径一中存在极性共价键的断裂与形成 B．途径一的电极反应是 C．途径二，1mol 得到4mol D．氮掺杂的碳材料降低了反应的焓变 15．（24-25高三上·北京·开学考试）在碘水、淀粉、稀和的混合溶液中加入过量乙酰乙酸烯丙酯(AAA)，观察到溶液中蓝色与无色交替出现，主要转化如下： 下列说法不正确的是 A．i为取代反应 B．ii的反应为 C．iii中，生成转移 D．最终溶液呈蓝色 16．（24-25高三上·江西抚州·阶段练习）在含Ni催化剂作用下，Zn介导的芳基氯化物同偶联的动力学和机理如图所示。 已知：代表芳基，L代表。 下列叙述错误的是 A．是总反应的催化剂，ArZnCl是中间产物 B．和反应过程中断裂了极性键 C．已知呈平面四边形结构，则其只有1种结构 D．反应过程形成的含Ni中间体中，形成的共价键数目保持不变 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·浙江·高考真题）一定条件下，苯基丙炔()可与发生催化加成，反应如下：    反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是 A．反应焓变：反应I>反应Ⅱ B．反应活化能：反应I<反应Ⅱ C．增加浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例 D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ 3．（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 4．（2021·山东·高考真题）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CH318OH D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变 5．（2025·内蒙古·模拟预测）某离子液体的阴离子可以吸收，其可能的两种反应路径如下图所示。下列说法错误的是 A．两种路径的总反应相同 B．路径Ⅰ是主要的反应途径 C．该反应为放热反应 D．生成物中既含离子键又含共价键 6．（2025·四川·模拟预测）恒容反应器中，和均能催化反应：(羟基乙醛)，反应历程如图所示，为中间体，为过渡态。 下列描述正确的是 A．“插入”步骤，为 B．催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤 C．催化作用下，羟基乙醛的生成速率更小 D．反应达平衡时，升高温度，羟基乙醛的浓度增大 7．（2024·湖北·一模）烯烃在一定条件下能转化为邻二醇，其机理如下图所示。下列说法错误的是 A．化合物甲是催化剂 B．转化过程Os元素的化合价会发生改变 C．化合物戊是氧化剂 D．转化过程涉及非极性键的断裂与形成 8．（24-25高三上·山西·阶段练习）科学家实现了Rh（铑）催化苯乙烯的不对称氢硒化反应（如图），下列叙述错误的是 已知：Ar—为芳香烃基，R—为烃基。 A．化合物III中含配位键 B．总反应的原子利用率为 C．上述循环过程中，Rh形成的共价键数目不变 D．III→IV中，断裂铑氢键，形成了碳氢键 9．（2024·广东深圳·二模）由C2H6与N2O制备乙醛的反应机理如图所示。下列说法不正确的是 A．过程②有极性键的断裂与生成 B．反应过程中共有4种中间产物 C．总反应为：2N2O+C2H6 CH3CHO+2N2+H2O D．反应过程中Fe元素的化合价保持不变 10．（2023·河北保定·二模）在加热条件下，金属钯催化乙醇羰基()化的反应过程如图所示。下列说法错误的是 A．在金属钯催化下不能被羰基化的醇中，相对分子质量最小的为74 B．整个反应过程的化学方程式为 C．反应过程中断裂和形成最多的键是Pd-H键 D．反应过程中钯的化合价发生了变化 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$