热点题型04 化学反应机理探究与分析-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（黑吉辽蒙专用）

热点04 化学反应机理探究与分析 1.理解基元反应、过渡态理论相关知识点 （1）基元反应 大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应都称为基元反应。 （2）对于基元反应aA＋bB===gG＋hH，其速率方程可写为v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k称为速率常数，恒温下，k不因反应物浓度的改变而变化)，这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。有时称其为质量作用定律。 （3）许多化学反应，尽管其反应方程式很简单，却不是基元反应，而是经由两个或多个步骤完成的复杂反应。例如H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应： ①I2I＋I(快) ②H2＋2I === 2HI(慢) 其中慢反应为整个反应的决速步骤。 （4）过渡态理论 如图所示是两步完成的化学反应，分析并回答下列问题。 （1）该反应的反应物为A、B，中间体为C，生成物为D。 （2）由A、B生成C的反应为吸热反应，由C生成D的反应为放热反应，总反应为放热反应。 （3）第一步为慢反应，第二步为快反应，决定总反应快慢的是第一步反应。 2.掌握经典图示解析方法 （1）回归教材中的经典图示 反应历程与活化能 催化剂对反应历程与活化能影响 （2）常见反应历程(或机理)图像分析 图像 解读 催化剂与化学反应 （1）在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；E1－E2为此反应的焓变(ΔH)。 （2）有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个，如模拟演练题1中图像所表示的)，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为放热反应。 （3）催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小 “环式”反应 对于“环式”反应过程图像，位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”的物质为生成物，如②和③ 1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理 催化剂与中间产物 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：在连续反应中为第一步的产物，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有消耗多少。 例1：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。 例2：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。如下图中，MoO3则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物质均为中间产物。 能垒与决速步骤 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。 例如图中，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。 注意： 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，产物占比越高。 3.掌握催化反应机理题的解题思路 （1）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，以催化剂粒子为主题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、中间物种(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多是产物 中间体 通过一个箭头脱离整个历程，但又生成的是中间体，通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[　]”标出 （2）逐项分析得答案 根据第一步由题给情境信息，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。 （3）重新认识催化剂 ①催化剂具有的三大特征 催化剂是通过降低反应活化能，从而改变了反应的途径，此即催化剂加速化学反应的主要原因所在。总结起来，催化剂的特征主要表现在这样几个方面： 第一，催化剂可以改变反应速率，但其自身在反应前后的组成、质量和化学性质不变。 第二，催化剂不改变化学平衡。即催化剂既能加快正向反应的速率，也能加快逆向反应的速率，从而缩短化学反应达到平衡的时间。 第三，催化剂具有特殊的选择性，不同类型的反应，需要选择不同的催化剂。同一种反应物，使用不同的催化剂，可以得到不同的产物。 ②常见催化剂的四大误区 误区1 催化剂不参加化学反应 实际上，催化剂不是不参加化学反应，而是在化学反应前后，催化剂的化学性质基本不变。例如在铜催化乙醇生成乙醛的反应中，铜参与反应的原理如下： 第一步为2Cu＋O2===2CuO， 第二步为CuO＋CH3CH2OH→Cu＋CH3CHO＋H2O，这两步反应方程式的加和为O2＋2CH3CH2OH→CH3CHO＋2H2O。显然催化剂参与了化学反应。 误区2 一种反应只有一种催化剂 实际上一个反应可以有多种催化剂，只是我们常选用催化效率高的，对环境污染小，成本低的催化剂，如双氧水分解的催化剂可以是二氧化锰，也可以是氯化铁，当然还可以硫酸铜等。 误区3 催化剂都是加快化学反应速率 实际上，催化剂有正催化剂与负催化剂，正催化剂加快化学反应速率，负催化剂是减慢化学反应速率的。 误区4 催化剂的效率与催化剂的量无关 实际上，催化剂参与了化学反应，是第一反应物。既然是反应物，催化剂的表面积，催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如用酵母催化剂做食品，酵母量大自然面就膨大快。催化剂的用量是会改变催化效率的。 （建议用时：40分钟） 考向01 相对能量变化图 1．（2025·辽宁沈阳·期中）科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了合成氨的反应历程，如图所示。其中吸附在催化剂表面的物质用*表示，TS表示过渡态。下列说法正确的是 A．图示历程包含了9个基元反应 B．反应的，说明H—H键断裂放出热量 C．实际工业生产中，合成氨一般采用的温度为400~500℃，是为了提高氨气产率 D．原料气，平衡时，氨气的体积分数为20%，则氮气的转化率约为33.3% 2．（2025·辽宁·期中）氢气可将还原为甲烷，反应为。科研人员结合实验与计算机模拟结果，研究了在催化剂表面上与的反应历程，前三步历程如图所示，其中吸附在催化剂表面用“”标注，Ts表示过渡态。下列说法正确的是 A．吸附在催化剂表面的物质形成过渡态的过程会放出热量 B．反应历程中活化能最小步骤的反应为： C．三步历程均为放热过程 D．已知断开1molH—H键、1molN—H键、1mol键需要的能量分别是436kJ、391kJ、946kJ，则与反应生成的热化学方程式是   3．（2025·长春二中·四调）碳酸二甲酯DMC(CH3OCOOCH3)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．反应进程中决速步骤的能垒为1.257 B．反应过程中有极性键的断裂与生成 C．第2步的基元反应方程式为： D．升高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向逆反应方向移动 4．（2025·黑龙江·联考）以太阳能为驱动力，在介导上产生空穴(空穴是指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象)，在室温条件下可将氮气转化为氨气，其工作原理如下。下列说法错误的是 A．该过程中能量变化是光能转化为化学能 B．该工艺可能生成副产物氢气 C．生成氨气的总反应： D．上产生，上产生(标准状况) 考向02 催化剂过渡态变化图 5．（2025·辽宁大连·期中）可活化放出，其反应历程如下图所示： 下列关于活化历程的说法正确的是 A．该反应的决速步是：中间体2→中间体3 B．只涉及极性键的断裂和生成 C．是该反应的催化剂 D．该反应的热化学方程式为： 6．（2025·黑龙江哈尔滨·期中）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，直接参与化学键变化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“_______”表示化学键未完全断裂或形成。下列说法正确的是 A．是该反应的催化剂 B．过渡态Ⅰ稳定性强于过渡态Ⅱ C．该反应中既有极性键的断裂又有极性键的生成 D．与发生上述反应，氘代甲醇的产量 7．（2025·哈师大附中·期中）三氟甲苯()与浓硝酸反应可生成和，该反应历程中生成两种中间体的能量变化示意图如下，下列说法错误的是 A．从能量角度分析，中间体2比中间体1更稳定 B．三氟甲苯与浓硝酸反应生成和的原子利用率均为100% C．根据图像可知，三氟甲苯与浓硝酸反应生成中间体2更快 D．三氟甲苯与生成中间体1和中间体2的过程均吸热 8．（2025·辽宁名校联盟·联考）目前工业上采用甲醇和一氧化碳反应制备乙酸：CH3OH+CO→CH3COOH。以阴离子为催化剂、以碘甲烷为助催化剂合成乙酸的示意图如下： 已知A为平面结构。下列说法错误的是 A．化合物A与是同分异构体 B．由C生成D的过程中是以CO作为配体与Rh形成配位键 C．如果将C18O充入反应体系中，18O只出现在乙酸中 D．由E生成CH3COOH的反应是取代反应 考向03 反应机理图分析 9．（2025·黑龙江省实验中学）科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c)，能将海洋中的NO转化为N2进入大气层，反应过程如图所示。下列说法错误的是 A．过程Ⅰ中NO被还原 B．NO是该转化过程的一种中间产物 C．过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(NH)=1∶4 D．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO+NH=N2↑+2H2O 10．（2025·辽宁省实验中学·期中）如下为氟利昂(如)破坏臭氧层的反应过程示意图，下列说法错误的是 A．过程I中只有极性键的断裂 B．由过程II可知是催化剂 C．过程III中键断裂是吸热过程，键形成是放热过程 D．过程II和III的总反应可表示为 11．（2025·辽宁省实验中学·期末）据文献报道，我国学者提出氧化生成的反应历程如图所示。下列有关该历程的说法错误的是 A．基态Br原子最高能级原子轨道的形状为哑铃形 B．中间体的电子式为 C．步骤②中，既有极性键又有非极性键断裂 D．步骤③中，每生成转移电子 12．（2025·辽宁点石联考·二模）将和空气的混合气体通入、和HCl的混合溶液中反应回收S，其物质转化历程如图所示。下列说法正确的是 A．历程①发生反应 B．历程②中CuS作氧化剂 C．历程③中 D．若要吸收34g，则至少要通入56L空气(空气中氧气体积按20%计) 13．（2025·大庆实验中学·期中）“肼合成酶”以其中的配合物为催化中心，可将NH2OH与NH3转化为肼（N2H4），其反应历程如下： 下列说法正确的是 A．反应物和生成物中的N原子均满足8电子稳定结构 B．该过程合成酶中铁价态未发生改变 C．肼是二元碱，与足量的硫酸反应得到酸式盐产物为N2H5HSO4 D．若将NH3替换为ND3，反应可得N2D4 14．（2025·黑龙江·一模）是催化剂领域应用广泛的稀土氧化物，其晶胞如图1所示，晶胞参数为，一种铈的氧化物催化乙苯脱氢反应机理如图2所示。下列说法正确的是 A．晶胞中与最近的核间距为 B．的晶胞面对角线切面上的离子数目均有10个 C．催化乙苯脱氢过程中物质I为催化剂 D．反应过程中有非极性键的断裂和生成 1．（2025·大庆石油高中·期中）甲烷与水发生重整反应是获得氢能的重要途径，我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理进行了广泛研究，通常认为该反应分两步进行。反应过程和能量变化如图所示(过程①没有加催化剂，过程②加入催化剂，图中所有物质均为气态)： 下列说法中错误的是 A．的 B．催化重整时，控制整个过程反应速率的是第Ⅱ步 C．该反应在任何温度下均可自发进行 D．高温低压有利于提高氢气的产率 2．（2025·东北三省·联考）氮氧化物为燃油汽车尾气中主要受管制的成分之一，其控制技术的研发变得十分重要。燃油汽车排气管内部安装三元催化剂处理的反应为。该反应相对能量如图所示。下列叙述错误的是 A．反应都是正反应活化能大于逆反应活化能 B．上述反应 C．选择催化剂降低反应1的能垒可进一步提高反应速率 D．反应 3．（2025·辽宁沈阳·期中）已知化合物A与在一定条件下反应生成化合物B与，其反应历程如图所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是 A．TS2所在的基元反应中活化分子百分数最大 B．该历程中的最大能垒(活化能) C．使用催化剂只降低正反应的活化能，反应的焓变不变 D．该反应历程包含二个基元反应 4．（2025·大庆实验中学·期中）水体中存在的等致癌阴离子对人体健康构成严重威胁。采用双催化剂，可实现用消除酸性废水中的致癌物，中含有，其反应历程示意图如图所示。下列说法错误的是 A．与相互转化起到了传递电子的作用 B．用该法处理后水体的降低 C．过程③每生成1个以及过程④每生成1个，转移电子数之比 D．键角： 5．（2025·大连育明高中·期中）全球大气CO2浓度升高对人类生产、生活产生了影响，碳及其化合物的资源化利用成为研究热点。回答下列问题： （1）Pd-MgO/SiO2界面上甲烷化的过程如图所示：下列说法正确的是_______(填标号)。 A．整个循环过程中镁的价态不断发生改变 B．循环中Pd、MgO、SiO2均未参与反应 C．氢分子在Pd表面被吸附并解离为氢原子 D．总反应为：4H2+CO2=CH4+2H2O 6．（2025·湖南省名校联盟·期中）丙烯是世界上产量最大的化工品之一。 （2）以为催化剂，利用太阳能电池将转化为、(丙烯)等有机化工原料，其工作原理如图所示(M、N电极均为惰性电极)。 ①电还原过程中相对能量()变化如下图所示。 注：是一种能量单位。 该催化作用下，电还原的产物主要是 (填化学式)，判断方法为 。 ②M电极上生成丙烯的电极反应式为 。 ③若M极收集到的气体体积与N极收集到的气体体积相等(同温同压下)，则M极所得气体中 。 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04 化学反应机理探究与分析 1.理解基元反应、过渡态理论相关知识点 （1）基元反应 大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应都称为基元反应。 （2）对于基元反应aA＋bB===gG＋hH，其速率方程可写为v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k称为速率常数，恒温下，k不因反应物浓度的改变而变化)，这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。有时称其为质量作用定律。 （3）许多化学反应，尽管其反应方程式很简单，却不是基元反应，而是经由两个或多个步骤完成的复杂反应。例如H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应： ①I2I＋I(快) ②H2＋2I === 2HI(慢) 其中慢反应为整个反应的决速步骤。 （4）过渡态理论 如图所示是两步完成的化学反应，分析并回答下列问题。 （1）该反应的反应物为A、B，中间体为C，生成物为D。 （2）由A、B生成C的反应为吸热反应，由C生成D的反应为放热反应，总反应为放热反应。 （3）第一步为慢反应，第二步为快反应，决定总反应快慢的是第一步反应。 2.掌握经典图示解析方法 （1）回归教材中的经典图示 反应历程与活化能 催化剂对反应历程与活化能影响 （2）常见反应历程(或机理)图像分析 图像 解读 催化剂与化学反应 （1）在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；E1－E2为此反应的焓变(ΔH)。 （2）有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个，如模拟演练题1中图像所表示的)，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为放热反应。 （3）催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小 “环式”反应 对于“环式”反应过程图像，位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”的物质为生成物，如②和③ 1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理 催化剂与中间产物 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：在连续反应中为第一步的产物，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有消耗多少。 例1：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。 例2：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。如下图中，MoO3则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物质均为中间产物。 能垒与决速步骤 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。 例如图中，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。 注意： 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，产物占比越高。 3.掌握催化反应机理题的解题思路 （1）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，以催化剂粒子为主题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、中间物种(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多是产物 中间体 通过一个箭头脱离整个历程，但又生成的是中间体，通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[　]”标出 （2）逐项分析得答案 根据第一步由题给情境信息，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。 （3）重新认识催化剂 ①催化剂具有的三大特征 催化剂是通过降低反应活化能，从而改变了反应的途径，此即催化剂加速化学反应的主要原因所在。总结起来，催化剂的特征主要表现在这样几个方面： 第一，催化剂可以改变反应速率，但其自身在反应前后的组成、质量和化学性质不变。 第二，催化剂不改变化学平衡。即催化剂既能加快正向反应的速率，也能加快逆向反应的速率，从而缩短化学反应达到平衡的时间。 第三，催化剂具有特殊的选择性，不同类型的反应，需要选择不同的催化剂。同一种反应物，使用不同的催化剂，可以得到不同的产物。 ②常见催化剂的四大误区 误区1 催化剂不参加化学反应 实际上，催化剂不是不参加化学反应，而是在化学反应前后，催化剂的化学性质基本不变。例如在铜催化乙醇生成乙醛的反应中，铜参与反应的原理如下： 第一步为2Cu＋O2===2CuO， 第二步为CuO＋CH3CH2OH→Cu＋CH3CHO＋H2O，这两步反应方程式的加和为O2＋2CH3CH2OH→CH3CHO＋2H2O。显然催化剂参与了化学反应。 误区2 一种反应只有一种催化剂 实际上一个反应可以有多种催化剂，只是我们常选用催化效率高的，对环境污染小，成本低的催化剂，如双氧水分解的催化剂可以是二氧化锰，也可以是氯化铁，当然还可以硫酸铜等。 误区3 催化剂都是加快化学反应速率 实际上，催化剂有正催化剂与负催化剂，正催化剂加快化学反应速率，负催化剂是减慢化学反应速率的。 误区4 催化剂的效率与催化剂的量无关 实际上，催化剂参与了化学反应，是第一反应物。既然是反应物，催化剂的表面积，催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如用酵母催化剂做食品，酵母量大自然面就膨大快。催化剂的用量是会改变催化效率的。 （建议用时：40分钟） 考向01 相对能量变化图 1．（2025·辽宁沈阳·期中）科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了合成氨的反应历程，如图所示。其中吸附在催化剂表面的物质用*表示，TS表示过渡态。下列说法正确的是 A．图示历程包含了9个基元反应 B．反应的，说明H—H键断裂放出热量 C．实际工业生产中，合成氨一般采用的温度为400~500℃，是为了提高氨气产率 D．原料气，平衡时，氨气的体积分数为20%，则氮气的转化率约为33.3% 【答案】D 【解析】A．根据反应历程图可知，该历程经历了的7 个基元反应，A错误； B．化学键的断裂需要吸收热量，B错误； C．合成氨反应为放热反应，高温平衡向左移动，氨气的产率降低，但实际工业生产中，合成氨一般采用的温度为400~500℃，是为了使催化剂的活性最大，提高反应速率，提高单位时间内氨气的产量，C错误； D．原料气，平衡时，氨气的体积分数为20%，设，则，消耗的，列三段式：，因，解得mol，则氮气的转化率约为，D正确； 故答案为：D。 2．（2025·辽宁·期中）氢气可将还原为甲烷，反应为。科研人员结合实验与计算机模拟结果，研究了在催化剂表面上与的反应历程，前三步历程如图所示，其中吸附在催化剂表面用“”标注，Ts表示过渡态。下列说法正确的是 A．吸附在催化剂表面的物质形成过渡态的过程会放出热量 B．反应历程中活化能最小步骤的反应为： C．三步历程均为放热过程 D．已知断开1molH—H键、1molN—H键、1mol键需要的能量分别是436kJ、391kJ、946kJ，则与反应生成的热化学方程式是   【答案】B 【解析】A．由题图可知，物质吸附在催化剂表面形成过渡态，其该过程会吸收热量，A错误； B．题图中最后一步反应的能垒最小，相应的化学方程式为，B正确； C．最后一步历程为吸热过程，C错误； D．反应热等于反应物的键能和减去生成物的键能和，则△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol－6×946kJ/mol=﹣92kJ/mol，则则与反应生成的热化学方程式是 ，D错误； 故选B。 3．（2025·长春二中·四调）碳酸二甲酯DMC(CH3OCOOCH3)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．反应进程中决速步骤的能垒为1.257 B．反应过程中有极性键的断裂与生成 C．第2步的基元反应方程式为： D．升高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向逆反应方向移动 【答案】D 【解析】A．反应进程中经过渡态Ⅰ的反应能垒最大，是决速步骤，其能垒为[103.1-(-22.6)]×102eV=1.257×104eV，A正确； B．反应过程中，经过渡态Ⅰ的反应2CH3OH∗+HO∙∗+CO2∗→CH3O∙∗+CO2∗+ CH3OH∗+H2O∗中，发生CH3OH∗中O-H极性键的断裂和H2O∗中O-H极性键的形成，B正确； C．从图中可以看出，第2步的基元反应，反应物为，生成物为，则方程式为：，C正确； D．由图可以看出，2CH3OH+CO2→CH3OCOOCH3+H2O △H=+112.6kJ∙mol-1，升高温度，合成碳酸二甲酯反应速率增加，平衡向正反应方向移动，D错误； 故选D。 4．（2025·黑龙江·联考）以太阳能为驱动力，在介导上产生空穴(空穴是指共价键上流失一个电子，最后在共价键上留下空位的现象)，在室温条件下可将氮气转化为氨气，其工作原理如下。下列说法错误的是 A．该过程中能量变化是光能转化为化学能 B．该工艺可能生成副产物氢气 C．生成氨气的总反应： D．上产生，上产生(标准状况) 【答案】D 【解析】A．以太阳能为驱动力，在室温条件下可将氮气转化为氨气，能量变化是光能转化为化学能，A正确； B．图中氢离子可能得到电子发生还原反应生成副产物氢气，B正确； C．由图，总反应为氮气和水在光催化作用下生成氨气和氧气，C正确； D．氮化合价由0变为-3得到氨气，则上产生，上产生1mol氨气，为22.4L(标准状况)，D错误； 故选D。 考向02 催化剂过渡态变化图 5．（2025·辽宁大连·期中）可活化放出，其反应历程如下图所示： 下列关于活化历程的说法正确的是 A．该反应的决速步是：中间体2→中间体3 B．只涉及极性键的断裂和生成 C．是该反应的催化剂 D．该反应的热化学方程式为： 【答案】A 【解析】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，反应速率最慢，是反应的决速步，故A正确； B．反应过程中涉及键的断裂和键的形成，涉及非极性键的断裂，极性键的形成，故B错误； C．根据图示，参与反应并生成，是反应物不是催化剂，故C错误； D．热化学方程式需标注反应物和生成物的状态，热化学方程式为  ，故D错误； 故选A。 6．（2025·黑龙江哈尔滨·期中）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，直接参与化学键变化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“_______”表示化学键未完全断裂或形成。下列说法正确的是 A．是该反应的催化剂 B．过渡态Ⅰ稳定性强于过渡态Ⅱ C．该反应中既有极性键的断裂又有极性键的生成 D．与发生上述反应，氘代甲醇的产量 【答案】C 【解析】A．根据图示知，与反应合成和，则是反应物，不是催化剂，A错误； B．能量越低越稳定，则过渡态Ⅰ稳定性弱于过渡态Ⅱ，B错误； C．既有碳氢极性键的断裂，又有碳氧、氢氧极性键的形成，C正确； D．已知其他条件不变时，直接参与化学键变化的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变慢，则与发生上述反应，氘代甲醇的产量，D错误； 故选C。 7．（2025·哈师大附中·期中）三氟甲苯()与浓硝酸反应可生成和，该反应历程中生成两种中间体的能量变化示意图如下，下列说法错误的是 A．从能量角度分析，中间体2比中间体1更稳定 B．三氟甲苯与浓硝酸反应生成和的原子利用率均为100% C．根据图像可知，三氟甲苯与浓硝酸反应生成中间体2更快 D．三氟甲苯与生成中间体1和中间体2的过程均吸热 【答案】B 【解析】A．由图可知，中间体2的能量低于中间体1，能量越低越稳定，则中间体2比中间体1更稳定，A正确； B．由图结合质量守恒，三氟甲苯与浓硝酸发生取代反应生成和，同时还会生成水，原子利用率不为100%，B错误； C．由图可知，中间体2的能量低于中间体1，且生成中间体1反应的活化能大于生成中间体2，所以三氟甲苯与浓硝酸反应生成中间体2更快，C正确； D．三氟甲苯与生成中间体1和中间体2的过程均为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，D正确； 故选B。 8．（2025·辽宁名校联盟·联考）目前工业上采用甲醇和一氧化碳反应制备乙酸：CH3OH+CO→CH3COOH。以阴离子为催化剂、以碘甲烷为助催化剂合成乙酸的示意图如下： 已知A为平面结构。下列说法错误的是 A．化合物A与是同分异构体 B．由C生成D的过程中是以CO作为配体与Rh形成配位键 C．如果将C18O充入反应体系中，18O只出现在乙酸中 D．由E生成CH3COOH的反应是取代反应 【答案】C 【解析】 A．由于A是平面结构，所以A与的配体位置不同，二者的结构就不同，它们是顺反异构体的关系，A正确； B．CO中C提供孤电子对，与中心原子Rh的空轨道形成配位键，B正确； C．在离子D中，两个CO配体并无区别，所以C18O可能进入催化循环中，意味着A中的CO可能为C18O，即18O不一定只出现在乙酸中，C错误； D．根据元素守恒和成断键分析，E为CH3COI，与H2O发生取代反应生成乙酸和HI，D正确； 故合理选项是C。 考向03 反应机理图分析 9．（2025·黑龙江省实验中学）科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c)，能将海洋中的NO转化为N2进入大气层，反应过程如图所示。下列说法错误的是 A．过程Ⅰ中NO被还原 B．NO是该转化过程的一种中间产物 C．过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(NH)=1∶4 D．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO+NH=N2↑+2H2O 【答案】C 【分析】科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c)，则过程I的离子方程式为+2H++e-NO+H2O，过程Ⅱ的离子方程式为NO+ +3e-+2H+H2O+N2H4，过程Ⅲ的离子方程式为N2H4N2↑+4H++4e-，据此解题。 【解析】A．据分析，过程Ⅰ中氮元素化合价降低，被还原，A正确； B．由图示可知，过程I中生成NO，过程Ⅱ NO被消耗，则NO是该转化过程的一种中间产物，B正确； C．参加反应的反应物的物质的量之比即化学计量数之比，结合分析可知，过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n()=1∶1，C错误； D．由图示可知，Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ可得过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为+=N2↑+2H2O，D正确； 答案选C。 10．（2025·辽宁省实验中学·期中）如下为氟利昂(如)破坏臭氧层的反应过程示意图，下列说法错误的是 A．过程I中只有极性键的断裂 B．由过程II可知是催化剂 C．过程III中键断裂是吸热过程，键形成是放热过程 D．过程II和III的总反应可表示为 【答案】B 【解析】A．由图示可知，过程I是CFCl3→CFCl2+Cl，断裂了极性键C-Cl键，A正确； B．过程II可表示为O3+Cl• = ClO+O2，是中间产物，B错误； C．断裂化学键吸收热量，形成化学键放出热量，C正确； D．根据题中信息可知，过程Ⅱ可表示为，D正确； 故选B。 11．（2025·辽宁省实验中学·期末）据文献报道，我国学者提出氧化生成的反应历程如图所示。下列有关该历程的说法错误的是 A．基态Br原子最高能级原子轨道的形状为哑铃形 B．中间体的电子式为 C．步骤②中，既有极性键又有非极性键断裂 D．步骤③中，每生成转移电子 【答案】D 【解析】A．基态Br原子最高能级为4p能级，原子轨道的形状为哑铃形，A正确； B．中O为-2价，Br为+1价，电子式为，原子均满足稳定结构，B正确； C．步骤②的反应为HOOBr+HBr=2HOBr，有O-O非极性键断开和O-H或者O-Br键极性键断开，既有极性键又有非极性键断裂，C正确； D．步骤③反应为HBr+HOBr=H2O+Br2，在该反应中Br元素化合价由HBr中的-1价，HOBr中的+1价变为反应后Br2的0价，每生成1 mol Br2转移1 mol电子，D错误； 答案选D。 12．（2025·辽宁点石联考·二模）将和空气的混合气体通入、和HCl的混合溶液中反应回收S，其物质转化历程如图所示。下列说法正确的是 A．历程①发生反应 B．历程②中CuS作氧化剂 C．历程③中 D．若要吸收34g，则至少要通入56L空气(空气中氧气体积按20%计) 【答案】A 【解析】A．硫化氢为弱电解质，离子方程式应保留化学式，故A正确； B．CuS反应过程中S元素化合价由-2升高至0，化合价升高，作还原剂，故B错误； C．历程③中，Fe元素化合价由+2升高至+3，，O元素化合价由0降低至-2，根据化合价升降守恒可知，故C错误； D．未指明标准状况，气体体积不可知，故D错误； 故选：A。 13．（2025·大庆实验中学·期中）“肼合成酶”以其中的配合物为催化中心，可将NH2OH与NH3转化为肼（N2H4），其反应历程如下： 下列说法正确的是 A．反应物和生成物中的N原子均满足8电子稳定结构 B．该过程合成酶中铁价态未发生改变 C．肼是二元碱，与足量的硫酸反应得到酸式盐产物为N2H5HSO4 D．若将NH3替换为ND3，反应可得N2D4 【答案】A 【解析】A．N原子最外层有5个电子，分析反应物和生成物的结构式可知，N原子最外层的3个电子与其他原子的电子形成三对共用电子对，再加上N原子最外层未成键的一对电子，则可知反应物和生成物中的N原子均满足8电子稳定结构，A项正确； B．由反应历程可知，反应过程中，合成酶中的Fe先失去电子发生氧化反应，后面又得到电子发生还原反应，过程中有电子的得失，则过程合成酶中铁元素价态发生改变，B项错误； C．肼是二元弱碱，与足量的硫酸反应得到酸式盐，产物为N2H6(HSO4)2，C项错误； D．由反应历程可知，反应过程中，生成的肼(N2H4)中有2个氢原子来源于NH2OH，故若将NH3替换为ND3，反应可得NH2ND2和HDO，D项错误； 答案选A。 14．（2025·黑龙江·一模）是催化剂领域应用广泛的稀土氧化物，其晶胞如图1所示，晶胞参数为，一种铈的氧化物催化乙苯脱氢反应机理如图2所示。下列说法正确的是 A．晶胞中与最近的核间距为 B．的晶胞面对角线切面上的离子数目均有10个 C．催化乙苯脱氢过程中物质I为催化剂 D．反应过程中有非极性键的断裂和生成 【答案】B 【解析】A．由晶胞图知，CeO2晶胞中Ce4+与O2-最近的核间距为晶胞体对角线的，故核间距为apm，A错误； B．由晶胞图知，晶胞面对角线切面上的离子数目为10个，，B正确；； C．由图2知，催化乙苯脱氢过程中物质IV参与反应过程，反应后又重新生成，为催化剂，I为中间产物，C错误； D．由图2知，反应过程中有碳氢极性键、氮氧极性键的断裂，以及氮氮非极性键的形成，没有非极性键的断裂，D错误； 故本题选B。 1．（2025·大庆石油高中·期中）甲烷与水发生重整反应是获得氢能的重要途径，我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理进行了广泛研究，通常认为该反应分两步进行。反应过程和能量变化如图所示(过程①没有加催化剂，过程②加入催化剂，图中所有物质均为气态)： 下列说法中错误的是 A．的 B．催化重整时，控制整个过程反应速率的是第Ⅱ步 C．该反应在任何温度下均可自发进行 D．高温低压有利于提高氢气的产率 【答案】C 【解析】A．，，A正确； B．对于多步反应，总反应速率快慢由慢反应决定，反应的活化能越大，反应需要的能量越高，反应速率越慢，根据图示，第Ⅱ步的活化能大，反应速率慢，决定发整个反应速率的快慢，B正确； C．正反应为吸热反应，，，反应在高温下可自发进行，C错误； D．温度升高，平衡正向进行提高氢气的产率，正向是气体体积增加的方向，低压平衡正向移动，提高氢气的产率，D正确； 故选C； 2．（2025·东北三省·联考）氮氧化物为燃油汽车尾气中主要受管制的成分之一，其控制技术的研发变得十分重要。燃油汽车排气管内部安装三元催化剂处理的反应为。该反应相对能量如图所示。下列叙述错误的是 A．反应都是正反应活化能大于逆反应活化能 B．上述反应 C．选择催化剂降低反应1的能垒可进一步提高反应速率 D．反应 【答案】A 【解析】A．由图知反应1是吸热反应，正反应活化能大于逆反应活化能，反应2和3都是放热反应，正反应活化能小于逆反应活化能，A错误； B．反应1为，反应2为，反应3为，根据盖斯定律，3个反应相加得总反应，，B正确； C．观察历程图可知，反应的正反应活化能（能垒）分别为，能垒越大，反应速率越小，在多步反应中，反应速率最慢的一步是速控步骤，选择催化剂主要降低速控反应的能垒，反应1是速控反应，选择催化剂降低反应1的能垒，C正确； D．由图知，反应3的热化学方程式为，D正确； 故选A。 3．（2025·辽宁沈阳·期中）已知化合物A与在一定条件下反应生成化合物B与，其反应历程如图所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是 A．TS2所在的基元反应中活化分子百分数最大 B．该历程中的最大能垒(活化能) C．使用催化剂只降低正反应的活化能，反应的焓变不变 D．该反应历程包含二个基元反应 【答案】B 【解析】A．TS2所在的基元反应活化能最大，活化分子百分数最小，A项错误； B．正反应的活化能是指正向进行的反应的活化能，图中①③⑤均为正反应活化能，其中活化能最大的为相对能量大的③，其能量为，B项正确； C．催化剂可以同等程度降低正逆反应的活化能，反应的焓变不变，C项错误； D．由图可知，该历程有3个峰值，该反应历程包含三个基元反应，D项错误； 答案选B。 4．（2025·大庆实验中学·期中）水体中存在的等致癌阴离子对人体健康构成严重威胁。采用双催化剂，可实现用消除酸性废水中的致癌物，中含有，其反应历程示意图如图所示。下列说法错误的是 A．与相互转化起到了传递电子的作用 B．用该法处理后水体的降低 C．过程③每生成1个以及过程④每生成1个，转移电子数之比 D．键角： 【答案】B 【来源】黑龙江省大庆市实验中学实验二部2024-2025学年高三上学期期中考试化学试卷 【解析】A．由图中信息可知，Fe (Ⅱ)和Fe (Ⅲ)是该反应的催化剂，它们的相互转化起到了传递电子的作用，故A正确； B．由图中信息可知，该过程的总反应离子方程式为：2NO+5H2 +2H+= N2+ 6H2O，反应过程中消耗了H+，pH会升高，故B错误； C．由图可知，反应③为NO转化成NH，发生反应的离子方程式为NO+6Fe2＋+8H＋=6Fe3＋+ NH+2H2O，每生成1个转移电子数为6个，反应④为：NH+ NO=N2↑+2H2O，每生成1个转移电子数为3个，转移电子数之比，故C正确； D．中心原子N的价层电子对数为，空间构型为平面三角形，键角为120°；中心原子N价层电子对数为，含有1对孤对电子，空间构型为V形，由于孤电子对的斥力作用，键角小于120°，中心原子N价层电子对数为，空间构型为正四面体形，键角为109°28′，故键角，D正确； 故选B。 5．（2025·大连育明高中·期中）全球大气CO2浓度升高对人类生产、生活产生了影响，碳及其化合物的资源化利用成为研究热点。回答下列问题： （1）Pd-MgO/SiO2界面上甲烷化的过程如图所示：下列说法正确的是_______(填标号)。 A．整个循环过程中镁的价态不断发生改变 B．循环中Pd、MgO、SiO2均未参与反应 C．氢分子在Pd表面被吸附并解离为氢原子 D．总反应为：4H2+CO2=CH4+2H2O 【答案】（1）CD 【解析】（1）A．由图可知，整个循环过程中镁的价态始终不变，A错误； B．由图可知，循环中MgO参与了反应，B错误； C．由图可知，氢分子在Pd表面被吸附并解离为氢原子，C正确； D．由图可知，H2和CO2为反应物，CH4和H2O为生成物，则总反应为：4H2+CO2=CH4+2H2O，D正确； 故选CD。 6．（2025·湖南省名校联盟·期中）丙烯是世界上产量最大的化工品之一。 （2）以为催化剂，利用太阳能电池将转化为、(丙烯)等有机化工原料，其工作原理如图所示(M、N电极均为惰性电极)。 ①电还原过程中相对能量()变化如下图所示。 注：是一种能量单位。 该催化作用下，电还原的产物主要是 (填化学式)，判断方法为 。 ②M电极上生成丙烯的电极反应式为 。 ③若M极收集到的气体体积与N极收集到的气体体积相等(同温同压下)，则M极所得气体中 。 【答案】（2） 生成的活化能小 【解析】 （2）②由图可知，在酸性条件下，被还原为丙烯，其电极反应式为； ③依、，设极生成，，则极生成，根据电子守恒可得：，。 到化学平衡状态，d项符合题意。 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 $$