考点13 化学反应机理（历程）探究与分析 -备战2026年高考化学【二轮·析考点·练题型】提升突破复习讲义（全国通用）

本讲义包含：研真题→析考点→练模拟 考点13 化学反应机理（历程）探究与分析 本讲义包含： 研真题（15题）→析考点→练模拟（20题） 研真题 1．（2025·广西·高考真题）某种氨基喹啉衍生物合成反应的可能历程如图，表示活化能。下列说法错误的是 A．是反应的催化剂 B．步骤①发生了键断裂 C．反应速率：历程历程I D．反应热：历程历程I 2．（2025·全国卷·高考真题）研究发现水微滴表面有强电场，能引发反应。三唑水溶液微滴表面接触发生反应，可能的反应机理如图所示。 根据上述反应机理，下列叙述错误的是 A．三唑在反应循环中起催化作用 B．换成，可生成 C．碳原子轨道的杂化存在从到的转变 D．总反应为 3．（2025·河北·高考真题）氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下： 下列说法错误的是 A．反应ⅰ是吸热过程 B．反应ⅱ中脱去步骤的活化能为2.69eV C．反应ⅲ包含2个基元反应 D．总反应的速控步包含在反应ⅱ中 4．（2025·河南·高考真题）在催化剂a或催化剂b作用下，丙烷发生脱氢反应制备丙烯，总反应的化学方程式为，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，中部分进程已省略)。 下列说法正确的是 A．总反应是放热反应 B．两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同 C．和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定 D．①转化为②的进程中，决速步骤为 5．（2025·云南·高考真题）铜催化下，由电合成正丙醇的关键步骤如图。下列说法正确的是 A．Ⅰ到Ⅱ的过程中发生氧化反应 B．Ⅱ到Ⅲ的过程中有非极性键生成 C．Ⅳ的示意图为 D．催化剂Cu可降低反应热 6．（2025·河南·高考真题）在负载的催化剂作用下，可在室温下高效转化为，其可能的反应机理如图所示。 下列说法错误的是 A．该反应的原子利用率为 B．每消耗可生成 C．反应过程中，和的化合价均发生变化 D．若以为原料，用吸收产物可得到 7．（2024·广西·高考真题）烯烃进行加成反应的一种机理如下： 此外，已知实验测得与进行加成反应的活化能依次减小。下列说法错误的是 A．乙烯与HCl反应的中间体为 B．乙烯与氯水反应无生成 C．卤化氢与乙烯反应的活性： D．烯烃双键碳上连接的甲基越多，与的反应越容易 8．（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 9．（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 10．（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 11．（2025·浙江·高考真题）传统方法中，制备化合物c常用到。某课题组提出了一种避免使用的方法，机理如图所示(L表示配体，表示价态)。下列说法不正确的是 A．化合物b是的替代品 B．是该过程产生的副产物 C．M可能是和 D．整个过程中，含镍化合物发生了2次氧化反应 12．（2024·浙江·高考真题）酯在溶液中发生水解反应，历程如下： 已知： ① ②水解相对速率与取代基R的关系如下表： 取代基R 水解相对速率 1 290 7200 下列说法不正确的是 A．步骤I是与酯中作用 B．步骤III使I和Ⅱ平衡正向移动，使酯在溶液中发生的水解反应不可逆 C．酯的水解速率： D．与反应、与反应，两者所得醇和羧酸盐均不同 13．（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： (1)电解池中电极M与电源的 极相连。 (2)放电生成的电极反应式为 。 (3)在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的 ，该反应 (填标号)。 A．高温自发    B．低温自发    C．高温低温均自发    D．高温低温均不自发 (4)一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 根据图1，写出生成的决速步反应式 ；的选择性大于的原因是 。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是 ；当时，该温度下反应ii的 (保留两位小数)。 14．（2023·湖北·高考真题）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如下：   回答下列问题： (1)已知中的碳氢键和碳碳键的键能分别为和，H-H键能为。估算的 。 (2)图示历程包含 个基元反应，其中速率最慢的是第 个。 (3)纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为 、 。 15．（2023·新课标卷·高考真题）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题： (1)根据图1数据计算反应的 。 (2)研究表明，合成氨反应在催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，表示被吸附于催化剂表面的)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 (填步骤前的标号)，理由是 。 析考点 1．基元反应和有效碰撞理论 （1）基元反应：大多数化学反应往往经历多个反应步骤才能实现，其中每一步反应都称为基元反应。 反应历程(机理) 基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理)，基元反应的总和称为总反应。由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。 基元反应速率方程 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。 例如：H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应：①I2→I·＋I·(快) ②H2＋2I·===2HI(慢) 其中慢反应为整个反应的决速步骤。 （2）许多化学反应都不是基元反应，而是由两个或多个基元步骤完成的。假设反应：A2＋B===A2B是分两个基元步骤完成的： 第一步 A22A (慢反应) 第二步 2A+BA2B (快反应) 对于总反应来说，决定反应速率的是最慢的一个基元步骤。 如：过氧化氢H2O2在水溶液中把溴化氢HBr氧化为溴Br2的反应：H2O2 + 2H+ +2Br－Br2 + 2H2O，反应机理为： H2O2＋H+＋Br－HBrO＋H2O (慢反应) HBrO＋Br－＋H+ Br2＋H2O (快反应) 决定速率的就是第一个反应，且这个反应中HBrO不是最终产物，称为反应的中间产物或中间体。 （3）有效碰撞理论 ①基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 ②反应物分子的每一次碰撞并不是都能发生反应，能够发生化学反应的碰撞叫作有效碰撞，发生有效碰撞的两个条件是反应物分子能量足够和取向合适。 （4）活化分子、活化能 ①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化分子具有比普通分子(非活化分子)更高的能量，活化分子在碰撞后有可能使原子间的化学键断裂从而导致化学反应的发生。 ②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，即普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量。 E1为正反应的活化能； E2为活化分子变成生成物分子放出的能量或者逆反应的活化能； E3为使用催化剂时正反应的活化能； 反应热ΔH＝E1－E2。 催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。 2．过渡态理论 （1）如图所示是两步完成的化学反应，分析如下： 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）基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 AB＋C[A…B…C]A＋BC 反应物　 　 过渡态　 产物 过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。如：一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为： CH3Br＋OH－[Br…CH3…OH]Br－＋CH3OH 反应物　　 过渡态　　 　 产物 3、常见反应机理图像分析——物质(相对)能量与反应历程 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)，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 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。 4、常见反应机理图像分析——“环形”反应历程 图像 解读 “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。 5．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多是产物； 中间体 通过一个箭头脱离整个历程，但又生成生成物的是中间体，通过二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。 6．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 练模拟 1．（2025·福建三明·模拟预测）三甲胺是重要的化工原料。我国科学家利用(简称)在铜催化作用下发生可逆反应得到，计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*表示物质吸附在铜催化剂上)，下列说法正确的是 A．恒容密闭容器中，减小压强可增大DMF的平衡转化率 B．若完全转化为三甲胺，则会释放的能量 C．该历程的最大能垒(活化能)为 D．该反应中铜催化剂可以加快化学反应速率，降低活化分子百分数 2．（2025·河北石家庄·二模）催化加氢制低碳烯烃，反应历程如图所示，首先在表面解离成2个，随后参与到的转化过程。下列有关该历程的说法错误的是(注：“□”表示氧原子空位，“”表示吸附在催化剂上的微粒。) A．理论上反应历程中消耗的与生成的甲醇的物质的量之比为 B．碳原子的杂化类型涉及、和 C．反应过程有非极性键的断裂和生成 D．催化剂氧空位用于捕获，氧空位越多反应速率越快 3．（2025·陕西西安·模拟预测）与合成尿素的反应：  ，合成尿素的历程及能量(单位：)变化如图所示，“TS”表示过渡态。下列说法正确的是 A．图示中的历程包含的反应均为吸热反应 B．决速步骤的方程式是 C．若，则 D．由于极易溶于水，因此工业上常用液氨作制冷剂 4．（2025·湖北宜昌·模拟预测）我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品的催化反应历程。该历程示意图如图所示，下列说法错误的是 A．该反应可缓解温室效应 B．属于电解质 C．该反应中催化剂在反应前后质量和性质不变 D．该反应的化学方程式为 5．（2025·山东聊城·二模）利用CO2加氢制CH3OH的反应机理如图所示。H2首先在ZnGaO3催化剂表面解离成2个H*，随后参与到CO2的还原过程。下列说法错误的是 已知：□表示氧原子空位，*表示吸附在催化剂上的微粒，NA表示阿伏加德罗常数。 A．反应过程存在C－H、O－H的断裂和形成 B．催化剂氧空位用于捕获CO2，氧空位越多反应速率越快 C．若反应温度过高使甲醇炭化，生成的碳颗粒易使催化剂反应活性下降 D．理论上，每生成1mol CH3OH，该历程中消耗的H*的数目为6NA 6．（2025·全国·模拟预测）中国科学院大学以Bi为电极材料，利用电化学催化还原制备HCOOH。用计算机模拟在电极材料表面发生还原反应的历程如图1和图2所示(*表示微粒与Bi的接触位点)： 下列说法错误的是 A．生成HCOOH的反应历程中存在极性键的断裂与形成 B．HCOOH是还原产物 C．生成甲酸的选择性低于生成CO的选择性 D．二氧化碳生成甲酸的活化能为0.43eV 7．（2025·甘肃威武·模拟预测）我国学者基于密度泛函理论计算研究了LaFeO3载氧体表面CH4反应生成关键产物CO和H2的部分反应机理及每步反应的能垒(如图，Vo通常表示氧空位，eV为能量单位)。下列说法错误的是 A．该历程中有非极性键的形成 B．生成H2的反应为总反应的决速步骤 C．H元素在反应过程中被还原 D．铁元素的价态在反应中未改变 8．（2025·河南·模拟预测）CO2催化氢化生产甲烷的一种反应历程如图所示，下列说法错误的是 A．①是催化剂活化过程 B．历程中涉及极性键的断裂和形成 C．以D2代替H2反应，D只在水中检测出 D．CO2和H2吸附在催化剂不同部位 9．（2024·湖北·一模）叔丁醇与羧酸发生酯化反应的机理可用下图表示。下列说法正确的是 A．乙酸中氢氧键极性比中间体3中氢氧键极性强 B．叔丁醇中键角比中间体2的键角大 C．增大，有利于提高羧酸叔丁酯的平衡产率 D．乙醇与乙酸发生酯化反应的机理与叔丁醇与羧酸发生酯化反应的机理不同 10．（2025·江苏·三模）利用可制备苯乙烯，反应可能的机理如下(x、y、z表示催化剂的活性位点)。 下列说法正确的是 A．催化剂的y、z位点所带电性不同 B．受苯环影响，a处键比b处更易断裂 C．整个过程中有非极性键的断裂和形成 D．该反应中每生成1mol苯乙烯，转移电子数目为 11．（2025·黑龙江哈尔滨·三模）乙烯在硫酸催化下与水加成反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。 下列说法错误的是 A．总反应任意温度都能自发进行 B．总反应速率由第①步反应决定 C．过渡态物质中最稳定的是第③步反应过渡态物质 D．乙烯和乙酸反应按照上述机理可生成乙酸乙酯 12．（2025·河北·一模）胺基是氨基酸和核苷酸碱基中的关键官能团，也是药物、农用化学品、染料和聚合物的基本成分，所以，化合物的胺化一直是有机化学中的主要挑战。某羟胺试剂在铁催化烯烃氨基化反应的机理如下图。已知：Tf为，为，下列有关说法错误的是 A．酸性： B．化合物Ⅰ和化合物Ⅱ互为立体异构 C．该反应过程中Fe的配位数发生改变 D．化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中稳定性最强的是Ⅳ 13．（2025·湖南·模拟预测）氮氧化合物是常见的污染物，对其进行治理是环境保护的一个重要领域。以沸石笼为载体对NO进行催化的机理如图所示。下列说法错误的是 A．物质A是N2和H2O B．反应②③中氧原子的成键数目发生改变，氧元素的化合价也发生了改变 C．反应⑤中既是氧化剂又是还原剂 D．图中总过程中每吸收1molNO需要标准状况下的NH3 22.4L 14．（（2025·江西赣州·模拟预测））钒系催化剂催化脱硝部分机理如图所示。有关该过程的叙述错误的是 A．反应过程中既有极性键又有非极性键的断裂和形成 B．反应过程中被氧化 C．脱硝反应为 D．是反应中间体 15．（2025·安徽淮北·一模）叔丁基溴在纯溶剂中会发生溶剂解，叔丁基溴在水中的溶剂解反应生成两种产物的机理分别为： 下列说法错误的是 A．两种机理的控速步骤是相同的 B．两种机理中都用到了孤对电子 C．把叔丁基溴换成叔丁基碘，产物比例不变 D．把换成，消去产物比例减小 16．（2025·上海·模拟预测）2007年，诺贝尔化学奖授予了埃特尔，以表彰其对合成氨反应机理的研究。673 K时，各步反应的能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注。 (1)该历程中决速步骤的反应方程式为 。 (2)相同质量的同种催化剂，在载体上的分散度越高，催化作用越强，原因是 。 17．（2025·四川绵阳·模拟预测）燃油汽车尾气中含有CO和氮氧化物，氮氧化物包括、等，研究CO还原氮氧化物及氮氧化物的分解对环境的治理有重要意义。 (1)已知： ；的燃烧热为。写出与催化转化成和的热化学方程式 。 (2)在的催化作用下，还原的反应历程和相对能量变化如图所示（逸出后物质认为状态不发生变化，在图中略去）。 ①分析反应历程，   ；分子的中心原子是 ，其结构式为 。 ②该反应分两步进行：A．；B． 。历程中决定反应速率的变化过程是 。 A．②~③    B．③~④    C．⑤~⑥    D．⑥~⑦ 18．（2025·浙江金华·模拟预测）乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用乙烷制乙烯涉及的相关反应如下： 反应：   反应：   请回答： (1)298K时，反应历程如图1所示。已知在标准压强101kPa、298K下，由最稳定的单质合成物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用符号表示。部分物质的如图2所示。、的标准摩尔生成焓为0。 该反应的决速步骤为 (填“反应a”或“反应b”)。图2中 。 19．（2025·四川成都·三模）苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料，可由乙苯催化脱氢获得。 (1)科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究了一个乙苯分子在催化剂表面脱氢制苯乙烯的反应，其历程如图所示（吸附在催化剂表面的物质用*标注）： 乙苯脱氢制苯乙烯反应的焓变 （填“>”“<”或“=”）0，为提高乙苯的平衡转化率，应选择的反应条件为 （填标号）。 A．低温、高压    B．高温、低压    C．低温、低压    D．高温、高压 (2)有研究者发现，气氛中乙苯催化脱氢制苯乙烯更容易进行，反应历程如图： ①根据反应历程分析，催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应影响较大，如果催化剂表面碱性太强，会降低乙苯的转化率，原因是 。 ②从环境保护的角度分析，氧化乙苯脱氢制苯乙烯的优点是 。 20．（2025·湖南常德·一模）含氯有机物在自然环境中具有长期残留性和高毒性。 Ⅰ．“催化还原脱氯法”作为一种安全有效的环境修复方法，主要分为“直接脱氯”和“间接脱氯”两大类。 (1)间接脱氯“光催化加氢脱氯”为典型的间接脱氯法，可在温和条件下有效降解含氯有机物，而不产生氯化副产物。“光催化加氢脱氯”的第一步为水的活化：，如图为不同催化剂条件下水分子解离成的反应机理。 ①下列说法正确的是 。 A．水的活化分两步完成 B．使用催化剂，活化放出的热量比使用催化剂多 C．吸附在催化剂表面的会自发地解离成 ②已知键的键能为，解离一个水分子[]理论上需消耗 J能量。(保留两位有效数字) (2)直接脱氯还原铁脱氯机理：(R-为烃基)，随着反应进行，铁表面附着一层红褐色固体，使脱氯效率下降，生成红褐色固体的原因是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $ 本讲义包含：研真题→析考点→练模拟 考点13 化学反应机理（历程）探究与分析 本讲义包含： 研真题（15题）→析考点→练模拟（20题） 研真题 1．（2025·广西·高考真题）某种氨基喹啉衍生物合成反应的可能历程如图，表示活化能。下列说法错误的是 A．是反应的催化剂 B．步骤①发生了键断裂 C．反应速率：历程历程I D．反应热：历程历程I 【答案】D 【详解】A．由图可知，在反应历程中先被消耗，后又生成，是反应的催化剂，A正确； B．由图可知，步骤①中转化为，发生了键断裂，B正确； C．由图可知，历程I中活化能最大为112.8kJ/mol(决速步)，历程II中活化能最大为91.5kJ/mol(决速步)，活化能越大，反应速率越慢，则反应速率：历程历程I，C正确； D．由图可知，历程和历程I起始反应物和最终生成物相同，反应热相等，D错误； 故选D。 2．（2025·全国卷·高考真题）研究发现水微滴表面有强电场，能引发反应。三唑水溶液微滴表面接触发生反应，可能的反应机理如图所示。 根据上述反应机理，下列叙述错误的是 A．三唑在反应循环中起催化作用 B．换成，可生成 C．碳原子轨道的杂化存在从到的转变 D．总反应为 【答案】B 【详解】A．由机理图可知，三唑在反应循环中，化学性质和质量没有变化，作催化剂，A正确； B．由机理图可知，换成，可生成，B错误； C．由机理图可知，转化为，因此碳原子轨道的杂化存在从到的转变，C正确； D．由机理图可知，和反应生成和，总反应为，D正确； 故选B。 3．（2025·河北·高考真题）氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下： 下列说法错误的是 A．反应ⅰ是吸热过程 B．反应ⅱ中脱去步骤的活化能为2.69eV C．反应ⅲ包含2个基元反应 D．总反应的速控步包含在反应ⅱ中 【答案】D 【详解】A．观察历程图可知，反应ⅰ中的相对能量为0，经TS1、TS2、TS3完成反应，生成和，此时的相对能量为0.05eV，因此体系能量在反应中增加，则该反应为吸热过程，A正确； B．反应ⅱ中因脱去步骤需要经过TS5，则活化能为0.70eV与TS5的相对能量差，即3.39eV-0.70eV=2.69eV，B正确； C．反应ⅲ从生成经历过渡态TS6、TS7，说明该反应分两步进行，包含2个基元反应，C正确； D．整反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应得反应步骤(活化能为3.07eV)，所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中，D错误； 故选D。 4．（2025·河南·高考真题）在催化剂a或催化剂b作用下，丙烷发生脱氢反应制备丙烯，总反应的化学方程式为，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，中部分进程已省略)。 下列说法正确的是 A．总反应是放热反应 B．两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同 C．和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定 D．①转化为②的进程中，决速步骤为 【答案】C 【详解】A．由图可知，生成物能量高，总反应为吸热反应，A错误； B．平衡常数只和温度有关，与催化剂无关，B错误； C．由图可知，丙烷被催化剂a吸附后能量更低，则被催化剂a吸附后得到的吸附态更稳定， C正确； D．活化能高的反应速率慢，是反应的决速步骤，故决速步骤为*CH3CHCH3→*CH3CHCH2+*H或*CH3CHCH3+*H→*CH3CHCH2+2*H，D错误； 故选C。 5．（2025·云南·高考真题）铜催化下，由电合成正丙醇的关键步骤如图。下列说法正确的是 A．Ⅰ到Ⅱ的过程中发生氧化反应 B．Ⅱ到Ⅲ的过程中有非极性键生成 C．Ⅳ的示意图为 D．催化剂Cu可降低反应热 【答案】C 【详解】A．由图可知，Ⅰ到Ⅱ的过程中消耗了氢离子和电子，属于还原反应，A错误； B．Ⅱ到Ⅲ的过程中生成了一根C-H键，如图，有极性键生成，不是非极性键，B错误； C．Ⅱ到Ⅲ的过程中生成了一根C-H键，由Ⅲ结合氢离子和电子可知，Ⅲ到Ⅳ也生成了一根C-H键，Ⅳ到Ⅴ才结合CO，可知Ⅳ的示意图为，C正确； D．催化剂可改变活化能，加快反应速率，不能改变反应热，D错误； 故选C。 6．（2025·河南·高考真题）在负载的催化剂作用下，可在室温下高效转化为，其可能的反应机理如图所示。 下列说法错误的是 A．该反应的原子利用率为 B．每消耗可生成 C．反应过程中，和的化合价均发生变化 D．若以为原料，用吸收产物可得到 【答案】B 【详解】由反应历程可知，总反应为，据此解答。 A．该反应为化合反应，原子利用率为100%，A正确； B．由分析可知，每消耗可生成，B错误； C．由反应历程可知，催化剂有连接4个S原子和2个S原子的，这两种类型的原子成键数目均会发生改变，所以和的化合价均发生变化，C正确； D．若以为原料，有反应历程可知，会生成，用吸收产物时，其存在电离平衡：，结合水电离出的可得到，D正确； 故选B。 7．（2024·广西·高考真题）烯烃进行加成反应的一种机理如下： 此外，已知实验测得与进行加成反应的活化能依次减小。下列说法错误的是 A．乙烯与HCl反应的中间体为 B．乙烯与氯水反应无生成 C．卤化氢与乙烯反应的活性： D．烯烃双键碳上连接的甲基越多，与的反应越容易 【答案】B 【详解】A．HCl中氢带正电荷、氯带负电荷，结合机理可知，乙烯与HCl反应的中间体为氢和乙烯形成正离子：，A正确； B．氯水中存在HClO，其结构为H-O-Cl，其中Cl带正电荷、OH带负电荷，结合机理可知，乙烯与氯水反应可能会有生成，B错误； C．由机理，第一步反应为慢反应，决定反应的速率，溴原子半径大于氯，HBr中氢溴键键能更小，更容易断裂，反应更快，则卤化氢与乙烯反应的活性：，C正确； D．已知实验测得与进行加成反应的活化能依次减小；则烯烃双键碳上连接的甲基越多，与的反应越容易，D正确； 故选B。 8．（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。 9．（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。 10．（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。 11．（2025·浙江·高考真题）传统方法中，制备化合物c常用到。某课题组提出了一种避免使用的方法，机理如图所示(L表示配体，表示价态)。下列说法不正确的是 A．化合物b是的替代品 B．是该过程产生的副产物 C．M可能是和 D．整个过程中，含镍化合物发生了2次氧化反应 【答案】C 【详解】A．根据反应机理图可知由化合物b制备目标产物c，化合物b替代提供氰基，A正确； B．反应过程中有自由基生成，自由基结合生成，为副产物，B正确； C．由图可知LNiⅠ-Br与反应生成LNi0与M，其中Ni化合价降低，氢化合价由-1价升高到0价的氢气，没有H+生成，C错误； D．整个过程中，含镍化合物化合价升高2次，发生了2次氧化反应，D正确； 故选C。 12．（2024·浙江·高考真题）酯在溶液中发生水解反应，历程如下： 已知： ① ②水解相对速率与取代基R的关系如下表： 取代基R 水解相对速率 1 290 7200 下列说法不正确的是 A．步骤I是与酯中作用 B．步骤III使I和Ⅱ平衡正向移动，使酯在溶液中发生的水解反应不可逆 C．酯的水解速率： D．与反应、与反应，两者所得醇和羧酸盐均不同 【答案】D 【详解】A．步骤Ⅰ是氢氧根离子与酯基中的作用生成羟基和O-，A正确； B．步骤Ⅰ加入氢氧根离子使平衡Ⅰ正向移动，氢氧根离子与羧基反应使平衡Ⅱ也正向移动，使得酯在NaOH溶液中发生的水解反应不可逆，B正确； C．从信息②可知，随着取代基R上Cl个数的增多，水解相对速率增大，原因为Cl电负性较强，对电子的吸引能力较强，使得酯基的水解速率增大，F的电负性强于Cl，FCH2对电子的吸引能力更强，因此酯的水解速率，C正确； D．与氢氧根离子反应，根据信息①可知，第一步反应后18O既存在于羟基中也存在于O-中，随着反应进行，最终18O存在于羧酸盐中，同理与18OH-反应，最终18O存在于羧酸盐中，两者所得醇和羧酸盐相同，D错误； 故选D。 13．（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： (1)电解池中电极M与电源的 极相连。 (2)放电生成的电极反应式为 。 (3)在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的 ，该反应 (填标号)。 A．高温自发    B．低温自发    C．高温低温均自发    D．高温低温均不自发 (4)一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 根据图1，写出生成的决速步反应式 ；的选择性大于的原因是 。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是 ；当时，该温度下反应ii的 (保留两位小数)。 【答案】 (1)正 (2) (3)﹣126 B (4) 由生成时，活化能较大，反应速率慢 随着x的增大，CO的分压增大，对于反应i和反应ii相当于减压，反应i和反应ii平衡均逆向移动，所以的转化率减小 0.16 【详解】（1）由图可知，N电极上CO转化为C2H4，C元素化合价下降，发生还原反应，N为阴极，则M为阳极，与电源正极相连； （2）CO发生得电子的还原反应转化为C2H4，电解液是碱性环境，电极反应为：； （3）根据盖斯定律，反应ii－反应i即可得到目标反应，则，该反应是熵减的放热反应，则依据反应能自发进行，则低温下自发进行，选B； （4）总反应的反应速率由慢反应决定，故决速步是反应最慢的步骤，由图可知，TSⅡ的垒能最大，该步骤是决速步骤，反应式为；由图可知，由生成时，活化能较大，反应速率慢，所以的选择性大于； 当x≥2时，由题意可知，该过程近似认为是平衡状态，则增大CO的分压，相当于减压，反应i和反应ii平衡均逆向移动，所以的转化率减小； 当x=2时，的转化率为90%，的选择性为80%，设初始投料：CO：2mol、C2H4：2mol、H2：1mol，则、、、，气体总物质的量为(2+0.72+0.18+0.2+0.28)mol=3.38mol，此时压强为，、、，反应ii的Kp=。 14．（2023·湖北·高考真题）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如下：   回答下列问题： (1)已知中的碳氢键和碳碳键的键能分别为和，H-H键能为。估算的 。 (2)图示历程包含 个基元反应，其中速率最慢的是第 个。 (3)纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为 、 。 【答案】 (1)128 (2)3 3 (3)6 10 【详解】（1）由和的结构式和反应历程可以看出，中断裂了2根碳氢键，形成了1根碳碳键，所以的=，故答案为：128； （2）由反应历程可知，包含3个基元反应，分别为：，,,其中第三个的活化能最大，反应速率最慢，故答案为：3；3； （3）由的结构分析，可知其中含有1个五元环，10个六元环，每脱两个氢形成一个五元环，则总共含有6个五元环，10个六元环，故答案为：6；10； 15．（2023·新课标卷·高考真题）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题： (1)根据图1数据计算反应的 。 (2)研究表明，合成氨反应在催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，表示被吸附于催化剂表面的)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 (填步骤前的标号)，理由是 。 【答案】 (1) (2)(ⅱ) 在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于的键能比H-H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ) 【详解】（1）在化学反应中，断开化学键要消耗能量，形成化学键要释放能量，反应的焓变等于反应物的键能总和与生成物的键能总和的差，因此，由图1数据可知，反应的。 （2）由图1中信息可知，的，则的键能为；的，则H-H键的键能为。在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于的键能比H-H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)。 析考点 1．基元反应和有效碰撞理论 （1）基元反应：大多数化学反应往往经历多个反应步骤才能实现，其中每一步反应都称为基元反应。 反应历程(机理) 基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理)，基元反应的总和称为总反应。由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。 基元反应速率方程 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。 例如：H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应：①I2→I·＋I·(快) ②H2＋2I·===2HI(慢) 其中慢反应为整个反应的决速步骤。 （2）许多化学反应都不是基元反应，而是由两个或多个基元步骤完成的。假设反应：A2＋B===A2B是分两个基元步骤完成的： 第一步 A22A (慢反应) 第二步 2A+BA2B (快反应) 对于总反应来说，决定反应速率的是最慢的一个基元步骤。 如：过氧化氢H2O2在水溶液中把溴化氢HBr氧化为溴Br2的反应：H2O2 + 2H+ +2Br－Br2 + 2H2O，反应机理为： H2O2＋H+＋Br－HBrO＋H2O (慢反应) HBrO＋Br－＋H+ Br2＋H2O (快反应) 决定速率的就是第一个反应，且这个反应中HBrO不是最终产物，称为反应的中间产物或中间体。 （3）有效碰撞理论 ①基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 ②反应物分子的每一次碰撞并不是都能发生反应，能够发生化学反应的碰撞叫作有效碰撞，发生有效碰撞的两个条件是反应物分子能量足够和取向合适。 （4）活化分子、活化能 ①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化分子具有比普通分子(非活化分子)更高的能量，活化分子在碰撞后有可能使原子间的化学键断裂从而导致化学反应的发生。 ②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，即普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量。 E1为正反应的活化能； E2为活化分子变成生成物分子放出的能量或者逆反应的活化能； E3为使用催化剂时正反应的活化能； 反应热ΔH＝E1－E2。 催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。 2．过渡态理论 （1）如图所示是两步完成的化学反应，分析如下： 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）基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 AB＋C[A…B…C]A＋BC 反应物　 　 过渡态　 产物 过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。如：一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为： CH3Br＋OH－[Br…CH3…OH]Br－＋CH3OH 反应物　　 过渡态　　 　 产物 3、常见反应机理图像分析——物质(相对)能量与反应历程 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)，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 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。 4、常见反应机理图像分析——“环形”反应历程 图像 解读 “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。 5．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多是产物； 中间体 通过一个箭头脱离整个历程，但又生成生成物的是中间体，通过二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。 6．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 练模拟 1．（2025·福建三明·模拟预测）三甲胺是重要的化工原料。我国科学家利用(简称)在铜催化作用下发生可逆反应得到，计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*表示物质吸附在铜催化剂上)，下列说法正确的是 A．恒容密闭容器中，减小压强可增大DMF的平衡转化率 B．若完全转化为三甲胺，则会释放的能量 C．该历程的最大能垒(活化能)为 D．该反应中铜催化剂可以加快化学反应速率，降低活化分子百分数 【答案】C 【详解】A．由图可知，制备三甲胺的反应为(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g)，该反应正向为气体体积减小的方向，减小压强，平衡向逆反应方向移动，(CH3)2NCHO的转化率减小，故A错误； B．由图可知，1个(CH3)2NCHO完全转化为三甲胺放出的热量为1.02eV，则1mol(CH3)2NCHO完全转化为三甲胺释放的能量1.02eV×NA，故B错误； C．由图可知，历程最后一步的能垒最大，数值为-1.02 eV -(-2.21)eV=1.19eV，故C正确； D．该反应中铜催化剂可以加快化学反应速率，增大活化分子百分数，故D错误； 故选C。 2．（2025·河北石家庄·二模）催化加氢制低碳烯烃，反应历程如图所示，首先在表面解离成2个，随后参与到的转化过程。下列有关该历程的说法错误的是(注：“□”表示氧原子空位，“”表示吸附在催化剂上的微粒。) A．理论上反应历程中消耗的与生成的甲醇的物质的量之比为 B．碳原子的杂化类型涉及、和 C．反应过程有非极性键的断裂和生成 D．催化剂氧空位用于捕获，氧空位越多反应速率越快 【答案】A 【详解】A．H2先在催化剂表面解离成2个H*，随后参与到CO2的还原过程，根据图中信息可知，CH3OH∼6H*，故生成1mol甲醇（CH3OH）时，消耗6mol H*，H*与甲醇的物质的量之比为6:1，A错误； B．CO2中C为sp杂化，中间产物（如含C=O的物种）中C为sp2杂化，甲醇中C为sp3杂化，B正确； C．H2解离时断裂H-H非极性键，生成低碳烯烃（如乙烯）时形成C=C非极性键，有非极性键的断裂和生成，C正确； D．氧空位（□）用于捕获CO2，空位越多吸附CO2能力越强，反应速率越快，D正确； 故答案选A。 3．（2025·陕西西安·模拟预测）与合成尿素的反应：  ，合成尿素的历程及能量(单位：)变化如图所示，“TS”表示过渡态。下列说法正确的是 A．图示中的历程包含的反应均为吸热反应 B．决速步骤的方程式是 C．若，则 D．由于极易溶于水，因此工业上常用液氨作制冷剂 【答案】C 【详解】A．由图可知，反应HCNO+NH3=CO(NH2)2是反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，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，基元反应1的活化能比基元反应2的活化能小，则决速步骤不可能为CO2+NH3=HOOC−NH2，故B错误； C．由图可知，反应△H=87.5kJ/mol+(△E1—△E2)=—87.0kJ/mol，若△E2=241.0kJ/mol，则△E1=66.5kJ/mol，故C正确； D．工业上常用液氨作制冷剂是因为液氨挥发时会吸收热量使周围环境温度降低，与氨气极易溶于水无关，故D错误； 故选C。 4．（2025·湖北宜昌·模拟预测）我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品的催化反应历程。该历程示意图如图所示，下列说法错误的是 A．该反应可缓解温室效应 B．属于电解质 C．该反应中催化剂在反应前后质量和性质不变 D．该反应的化学方程式为 【答案】C 【详解】A．、均属于温室气体，该反应将和转化为，可缓解温室效应，A正确； B．该反应中、均属于非电解质，属于电解质，B正确； C．催化剂在反应前后质量和化学性质不变，物理性质可能发生变化，C错误； D．由图可知，、均为反应物，为生成物，该反应的化学方程式为，D正确； 故选C。 5．（2025·山东聊城·二模）利用CO2加氢制CH3OH的反应机理如图所示。H2首先在ZnGaO3催化剂表面解离成2个H*，随后参与到CO2的还原过程。下列说法错误的是 已知：□表示氧原子空位，*表示吸附在催化剂上的微粒，NA表示阿伏加德罗常数。 A．反应过程存在C－H、O－H的断裂和形成 B．催化剂氧空位用于捕获CO2，氧空位越多反应速率越快 C．若反应温度过高使甲醇炭化，生成的碳颗粒易使催化剂反应活性下降 D．理论上，每生成1mol CH3OH，该历程中消耗的H*的数目为6NA 【答案】A 【详解】A．反应过程存在O－H生成，但无O－H键的断裂，故A错误； B．H2首先在ZnGaO3催化剂表面解离成2个H*，2个H*与催化剂反应形成氧空位，催化剂氧空位再与CO2结合，所以催化剂氧空位用于捕获CO2，氧空位越多反应速率越快，故B正确； C．反应温度过高使甲醇炭化，碳覆盖在催化剂的表面，使催化剂反应活性下降，故C正确； D．H2首先在面解离成2个H*，随后参与到CO2的还原过程，根据图中信息可知，CH3OH∼6H*，所以理论上，每生成1molCH3OH，该历程中消耗的H*的数目为6NA，故D正确； 故答案选A。 6．（2025·全国·模拟预测）中国科学院大学以Bi为电极材料，利用电化学催化还原制备HCOOH。用计算机模拟在电极材料表面发生还原反应的历程如图1和图2所示(*表示微粒与Bi的接触位点)： 下列说法错误的是 A．生成HCOOH的反应历程中存在极性键的断裂与形成 B．HCOOH是还原产物 C．生成甲酸的选择性低于生成CO的选择性 D．二氧化碳生成甲酸的活化能为0.43eV 【答案】C 【详解】A．转化为时，有极性键的断裂，转化为HCOOH时，有O—H极性键的形成，A正确； B．由制备HCOOH时，C元素的化合价降低，发生还原反应，所以HCOOH为还原产物，B正确； C．由图2可知，生成甲酸的活化能为0.43eV-0eV=0.43eV，生成CO和的活化能为1.10eV，活化能越大，反应的选择性就越低，所以生成甲酸的选择性高于生成CO的选择性，C错误； D．由图2可知，生成甲酸的活化能为0.43eV-0eV=0.43eV，D正确； 故选C。 7．（2025·甘肃威武·模拟预测）我国学者基于密度泛函理论计算研究了LaFeO3载氧体表面CH4反应生成关键产物CO和H2的部分反应机理及每步反应的能垒(如图，Vo通常表示氧空位，eV为能量单位)。下列说法错误的是 A．该历程中有非极性键的形成 B．生成H2的反应为总反应的决速步骤 C．H元素在反应过程中被还原 D．铁元素的价态在反应中未改变 【答案】D 【详解】A．由题干反应历程图可知，该历程中生成氢气有H-H非极性键的形成，A正确； B．由题干反应历程图可知，该历程中生成H2反应的活化能最大，反应速率最慢，故生成H2的反应为总反应的决速步骤，B正确； C．已知CH4中的H为+1价，反应生成H2中H为0价，化合价降低被还原剂H元素在反应过程中被还原，C正确； D．由题干反应历程图可知，根据各中间产物中Fe周围的共价键数目可知，铁元素的价态在反应中发生改变，D错误； 故答案为：D。 8．（2025·河南·模拟预测）CO2催化氢化生产甲烷的一种反应历程如图所示，下列说法错误的是 A．①是催化剂活化过程 B．历程中涉及极性键的断裂和形成 C．以D2代替H2反应，D只在水中检测出 D．CO2和H2吸附在催化剂不同部位 【答案】C 【详解】A．由最初物质可知催化剂为Ni/CeO2-ZrO2，吸附在CZ-载体上，①得到Ni0，为催化剂的主要成分，因此①是催化剂活化过程，A正确； B．⑥过程中有O-C键的断裂，生成了CH4有C-H键的形成，涉及到极性键的断裂和形成，B正确； C．由第⑥步可以看出H2也参与CH4的，若把H2换为D2，生成的CH4中也有D，C错误； D．由②可以看出CO2吸附在Cex+处，后面几步可以看出H2吸附在Ni0上，吸附部位不同，D正确； 故选C。 9．（2024·湖北·一模）叔丁醇与羧酸发生酯化反应的机理可用下图表示。下列说法正确的是 A．乙酸中氢氧键极性比中间体3中氢氧键极性强 B．叔丁醇中键角比中间体2的键角大 C．增大，有利于提高羧酸叔丁酯的平衡产率 D．乙醇与乙酸发生酯化反应的机理与叔丁醇与羧酸发生酯化反应的机理不同 【答案】D 【详解】A．中间体3的碳氧双键中氧原子的电子云密度减小，导致羧基中键的极性增大，比乙酸中氢氧键极性强，A错误； B．中间体2中与甲基相连的碳原子的价层电子对数为3、采取杂化、键角为，而叔丁醇中与甲基相连的碳原子的价层电子对数为4、采取杂化、键角约为，叔丁醇中键角比中间体2的键角小，B错误； C．从反应的机理可看出，在步骤①中参加反应生成中间体1，而步骤④中中间体3生成羧酸叔丁醇及，则为催化剂，催化剂不能改变平衡状态，故增大，不能提高羧酸叔丁酯的平衡产率，C错误； D．乙醇与乙酸发生酯化反应时乙酸脱去羧基中的羟基、乙醇脱去羟基中的H，由叔丁醇与羧酸发生酯化反应的机理可知，叔丁醇与羧酸发生酯化反应时叔丁醇脱去羟基、羧酸脱去羧基中的H，故2个酯化反应的机理不同，D正确； 答案选D。 10．（2025·江苏·三模）利用可制备苯乙烯，反应可能的机理如下(x、y、z表示催化剂的活性位点)。 下列说法正确的是 A．催化剂的y、z位点所带电性不同 B．受苯环影响，a处键比b处更易断裂 C．整个过程中有非极性键的断裂和形成 D．该反应中每生成1mol苯乙烯，转移电子数目为 【答案】B 【详解】A．由图可知，催化剂的y位点与带部分正电荷的氢原子作用，则y位点带负电；催化剂的z位点与二氧化碳中带部分正电荷的碳原子作用，则z位点带负电，所以催化剂的y、z位点所带电性相同，A错误； B．从反应机理图看，a处键比b处先断裂，这说明受苯环影响，a处键比b处更易断裂，B正确； C．结合反应式和反应机理图可知，反应过程中，反应物中没有非极性键的断裂，即整个过程中没有非极性键的断裂，C错误； D．由反应式可知：，反应中每生成1mol苯乙烯，会消耗1mol二氧化碳，反应转移2mol电子，则转移电子的数目约为，D错误； 故选B。 11．（2025·黑龙江哈尔滨·三模）乙烯在硫酸催化下与水加成反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。 下列说法错误的是 A．总反应任意温度都能自发进行 B．总反应速率由第①步反应决定 C．过渡态物质中最稳定的是第③步反应过渡态物质 D．乙烯和乙酸反应按照上述机理可生成乙酸乙酯 【答案】A 【详解】根据能量与反应进程图，第①步是吸热反应，且活化能最大，第②步是放热反应，第③步是放热反应，总反应的化学方程式为，总反应为放热反应，据此答题。 A．总反应的，由的反应能自发进行知，总反应在低温下能自发进行，高温下不能自发进行，A错误； B．图中第①步反应的活化能最大，反应速率最慢，总反应的速率由其决定，B正确； C．能量与反应进程图中，第②步反应过渡态物质能量比第③步反应过渡态物质能量高，能量越低的物质其稳定性越强，因此第③步反应过渡态物质更稳定，C正确； D．按照上述机理，乙烯可先生成乙醇，然后乙醇和乙酸反应可生成乙酸乙酯，D正确； 故选A。 12．（2025·河北·一模）胺基是氨基酸和核苷酸碱基中的关键官能团，也是药物、农用化学品、染料和聚合物的基本成分，所以，化合物的胺化一直是有机化学中的主要挑战。某羟胺试剂在铁催化烯烃氨基化反应的机理如下图。已知：Tf为，为，下列有关说法错误的是 A．酸性： B．化合物Ⅰ和化合物Ⅱ互为立体异构 C．该反应过程中Fe的配位数发生改变 D．化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中稳定性最强的是Ⅳ 【答案】D 【详解】A．的电负性较强，属于吸电子基，所以酸性：，A项正确； B．由结构可知，化合物Ⅰ和化合物Ⅱ互为立体异构，B项正确； C．转化过程中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的配位数为6，Ⅳ中的配位数为5，C项正确； D．Ⅳ中存在自由基，稳定性最差，D项错误； 故选D。 13．（2025·湖南·模拟预测）氮氧化合物是常见的污染物，对其进行治理是环境保护的一个重要领域。以沸石笼为载体对NO进行催化的机理如图所示。下列说法错误的是 A．物质A是N2和H2O B．反应②③中氧原子的成键数目发生改变，氧元素的化合价也发生了改变 C．反应⑤中既是氧化剂又是还原剂 D．图中总过程中每吸收1molNO需要标准状况下的NH3 22.4L 【答案】B 【详解】A．步骤④中NO把氨气和铵根氧化为氮气，根据元素守恒可知还有水生成，A正确； B．反应③中，整个离子所带的电荷没有改变，只涉及氧氧非极性键的断裂，其他元素化合价不变，则氧元素化合价不变，不是氧化还原反应，B错误； C．由图可知，反应⑤为、NO反应生成N2、、H2O、，中Cu化合价降低，N化合价升高，故其既是氧化剂又是还原剂，C正确； D．根据图示，箭头指进为反应物，指出为生成物，可知总反应为，所以每吸收1molNO需要标准状况下的NH3 22.4L，D正确； 答案选B。 14．（（2025·江西赣州·模拟预测））钒系催化剂催化脱硝部分机理如图所示。有关该过程的叙述错误的是 A．反应过程中既有极性键又有非极性键的断裂和形成 B．反应过程中被氧化 C．脱硝反应为 D．是反应中间体 【答案】C 【详解】根据图中物质的转化关系知反应物有NH3、NO、O2，生成物有N2和H2O，根据过程中含V元素微粒的结构式判断化学键的变化，据此解答 A．反应过程中由O=O键和N-H的断裂，又有氮氮三键和H-O键的形成，A正确； B．反应过程中中的V由+4价升高到+5价，化合价升高，被氧化，B正确； C．由转化示意图可知，整个过程中反应物为NH3、NO、O2，生成物有N2和H2O，在钒系催化剂作用下脱硝反应为，C错误； D．由转化示意图可知，在反应过程中生成后又被消耗，则是反应中间体，D正确； 故选C。 15．（2025·安徽淮北·一模）叔丁基溴在纯溶剂中会发生溶剂解，叔丁基溴在水中的溶剂解反应生成两种产物的机理分别为： 下列说法错误的是 A．两种机理的控速步骤是相同的 B．两种机理中都用到了孤对电子 C．把叔丁基溴换成叔丁基碘，产物比例不变 D．把换成，消去产物比例减小 【答案】D 【详解】A．两种机理分别是卤代烃的取代反应机理和消去反应机理，两种机理都是形成碳正离子的步骤为慢反应，所以控速步骤相同，A项正确； B．从机理上可以看出，水分子利用氧原子上的孤对电子分别进攻碳正离子和氢原子，B项正确； C．从机理可以推断出卤素原子的种类决定的是活化能的大小，产物的比例是由亲核试剂选择进攻碳正离子还是氢原子决定的，在都是水作亲核试剂的情况下得到的产物比例不变，C项正确； D．把水换成乙醇后，提供孤对电子的依然是氧原子，但是乙醇的体积较大，进攻处在结构中间的碳正离子的能力降低，更易进攻处在外围的氢原子，所以消去产物比例增大，D项错误； 答案选D。 16．（2025·上海·模拟预测）2007年，诺贝尔化学奖授予了埃特尔，以表彰其对合成氨反应机理的研究。673 K时，各步反应的能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注。 (1)该历程中决速步骤的反应方程式为 。 (2)相同质量的同种催化剂，在载体上的分散度越高，催化作用越强，原因是 。 【答案】 (1) (2)分散度越高，总表面积越大，吸附的反应物越多 【详解】（1）决速步骤是速率最慢的，活化能最高的，因此由图可知反应的方程式为：； （2）相同质量的同种催化剂，在载体上的分散度越高，总表面积越大，吸附的反应物越多，接触面积越大，反应速率越快。 17．（2025·四川绵阳·模拟预测）燃油汽车尾气中含有CO和氮氧化物，氮氧化物包括、等，研究CO还原氮氧化物及氮氧化物的分解对环境的治理有重要意义。 (1)已知： ；的燃烧热为。写出与催化转化成和的热化学方程式 。 (2)在的催化作用下，还原的反应历程和相对能量变化如图所示（逸出后物质认为状态不发生变化，在图中略去）。 ①分析反应历程，   ；分子的中心原子是 ，其结构式为 。 ②该反应分两步进行：A．；B． 。历程中决定反应速率的变化过程是 。 A．②~③    B．③~④    C．⑤~⑥    D．⑥~⑦ 【答案】 (1) (2) N N=N=O A 【详解】（1）① ；的燃烧热为，热化学方程式：② ；根据盖斯定律：②×2－①得：； （2）①结合反应历程相对能量  ；N2O分子的中心原子是N；N2O与CO2互为等电子体，两者结构相似，CO2为直线型结构，结合二氧化碳的结构式O=C=O，则N2O结构式为N=N=O； ②结合反应历程示意图可知，该反应可分为两步进行，第二步反应：；历程中决定反应速率的为慢反应，反应活化能越大，反应速率越慢，决定反应速率，答案选A； 18．（2025·浙江金华·模拟预测）乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用乙烷制乙烯涉及的相关反应如下： 反应：   反应：   请回答： (1)298K时，反应历程如图1所示。已知在标准压强101kPa、298K下，由最稳定的单质合成物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用符号表示。部分物质的如图2所示。、的标准摩尔生成焓为0。 该反应的决速步骤为 (填“反应a”或“反应b”)。图2中 。 【答案】(1)反应a 【详解】（1）由图可知，反应a的活化能为+80.8kJ/mol-(-104.1kJ/mol)=184.9kJ/mol，反应b的活化能为+185.2kJ/mol-(+54.5kJ/mol)=130.7kJ/mol，反应的活化能越大、反应速率越慢，为反应的决速步骤，则该反应的决速步骤为反应a；由图1可知，反应Ⅰ：C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)的∆H1=+139kJ/mol，∆H1=生成物的标准摩尔生成焓之和-反应物的标准摩尔生成焓之和=53kJ/mol+0kJ/mol-xkJ/mol=+139kJ/mol，解得x=-86； 19．（2025·四川成都·三模）苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料，可由乙苯催化脱氢获得。 (1)科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究了一个乙苯分子在催化剂表面脱氢制苯乙烯的反应，其历程如图所示（吸附在催化剂表面的物质用*标注）： 乙苯脱氢制苯乙烯反应的焓变 （填“>”“<”或“=”）0，为提高乙苯的平衡转化率，应选择的反应条件为 （填标号）。 A．低温、高压    B．高温、低压    C．低温、低压    D．高温、高压 (2)有研究者发现，气氛中乙苯催化脱氢制苯乙烯更容易进行，反应历程如图： ①根据反应历程分析，催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应影响较大，如果催化剂表面碱性太强，会降低乙苯的转化率，原因是 。 ②从环境保护的角度分析，氧化乙苯脱氢制苯乙烯的优点是 。 【答案】 (1) B (2)催化剂表面碱性太强，则带负电荷的氢氧根离子较多，不利于的吸附，且碱性物质会和二氧化碳反应，导致吸附在催化剂表面的二氧化碳减少，从而降低了乙苯的转化率 的来源广泛，简单易得，利用氧化乙苯脱氢制苯乙烯能减少二氧化碳的排放，减少温室效应，实现“碳中和” 【详解】（1）由图可知，反应物的总能量小于生成物的总能量，则该反应为吸热反应，有；乙苯在催化剂表面脱氢制苯乙烯的总反应为：，该反应为气体体积增大的吸热反应，升高温度和减小压强均能使平衡正向移动，提高乙苯的平衡转化率；因此如要提高乙苯的平衡转化率，应选择的反应条件为：高温、低压；所给的四个选项中，符合的选项为：B。 （2）①根据反应历程可知，催化剂表面需要活化吸附，该微粒带负电荷，如果催化剂表面碱性太强，则带负电荷的氢氧根离子较多，不利于的吸附，且碱性物质会和二氧化碳反应，导致吸附在催化剂表面的二氧化碳减少，从而降低了乙苯的转化率； ②从环境保护的角度分析，氧化乙苯脱氢制苯乙烯的优点：的来源广泛，简单易得，利用氧化乙苯脱氢制苯乙烯能减少的排放，减少温室效应，实现“碳中和”。 20．（2025·湖南常德·一模）含氯有机物在自然环境中具有长期残留性和高毒性。 Ⅰ．“催化还原脱氯法”作为一种安全有效的环境修复方法，主要分为“直接脱氯”和“间接脱氯”两大类。 (1)间接脱氯“光催化加氢脱氯”为典型的间接脱氯法，可在温和条件下有效降解含氯有机物，而不产生氯化副产物。“光催化加氢脱氯”的第一步为水的活化：，如图为不同催化剂条件下水分子解离成的反应机理。 ①下列说法正确的是 。 A．水的活化分两步完成 B．使用催化剂，活化放出的热量比使用催化剂多 C．吸附在催化剂表面的会自发地解离成 ②已知键的键能为，解离一个水分子[]理论上需消耗 J能量。(保留两位有效数字) (2)直接脱氯还原铁脱氯机理：(R-为烃基)，随着反应进行，铁表面附着一层红褐色固体，使脱氯效率下降，生成红褐色固体的原因是 。 【答案】 (1)C (2)生成的易被空气氧化成，随着反应进行，pH不断增大，会转化为 【详解】（1）①A．由图1可知使用催化剂分三步完成，生成和，A错误； B．水活化为，图1中在两种催化剂条件下生成的是和，且催化剂不影响反应热，B错误； C．使用催化剂水变为后相对能量不变即可解离成和，说明吸附在催化剂表面后可自发解离，C正确； 选C。 ②解离一个水分子理论上消耗的能量就是断开一个水分子中的一个氢氧键所消耗的能量，的键能为，解离一个水分子理论上消耗的能量为； （2）生成的亚铁离子易被空气氧化成铁离子，由直接脱氯还原铁脱氯机理可知，随着反应进行氢离子被消耗，pH不断增大，会转化为，从而生成红褐色固体； 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $