大单元五 专题一 能垒变化图像与催化机理循环图像分析【精讲精练】-2026届高三化学二轮复习●大概念专题突破（新高考通用）

大单元五　热化学　化学反应速率与平衡 专题一　能垒变化图像与催化机理循环图像分析 【真题再现●明考向】 1.(2025·河北卷)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Ga2O3(s)＋2NH3(g)⥫⥬2GaN(s)＋3H2O(g)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H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69 eV 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 2.(2025·河南卷)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CH3CH2CH3(g)⥫⥬CH3CH==CH2(g)＋H2(g)，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，*CH3CHCH2＋2*H―→CH3CH==CH2(g)＋H2(g)中部分进程已省略)。 下列说法正确是(　　) 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*CH3CH2CH3―→*CH3CHCH3＋*H 3.(2025·四川卷)钒催化剂对H2O2氧化苯制备苯酚的反应具有良好的催化活性，反应机理如图所示，其中步骤③为放热反应。 下列说法错误的是(　　) A.步骤①反应为VO2+＋H2O2―→VO＋·OH＋H＋ B.步骤③正、逆反应的活化能关系为E正<E逆 C.VO在催化循环中起氧化作用 D.步骤③生成的物质Z是H2 4.(2025·新课标卷)研究发现水微滴表面有强电场，能引发反应H2O===H＋＋HO·＋e－。三唑水溶液微滴表面接触CO2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.CO2换成C18O2，可生成HO2 C.碳原子轨道的杂化存在从sp到sp2的转变 D.总反应为2H2O＋CO2===H2O2＋HCOOH 【核心梳理●明方向】 1.反应历程图像分析 (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；ΔH＝E1－E2。 (2)有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤，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)同一反应分为若干个基元反应，活化能大的基元反应速率较慢，决定了总反应的快慢；相同反应物同时发生多个竞争反应时，能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。 (4)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH。 2.催化循环机理图像分析 (1)解题思路——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、中间产物(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多是生成物 中间产物(或中 间体) 通过一个箭头脱离整个历程，但最终生成生成物的是中间体，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)示例——环式历程分析法 【考点突破●提能力】 考向一　能垒变化图像分析 1.(2025·四川南充一模)臭氧分解反应以及氯自由基(Cl)催化臭氧分解反应过程中的能量变化如图，存在Cl时先后发生反应Cl＋O3―→O2＋ClO和ClO＋O―→Cl＋O2。下列说法正确的是(　　) A.Cl既可加快臭氧分解反应速率，也可改变该反应热 B.图示所呈现总反应为O＋O3―→2O2 C.Ea＝Ea1＋Ea2 D.Cl催化臭氧分解的反应速率由第二步反应决定 2.(2025·安徽省安庆市二模)中国原子能科学研究院利用电导率仪在线监测了BF3制备H3BO3的反应历程，并能判定反应的终点。下列说法错误的是(　　) A.过渡态1比过渡态2稳定 B.可能有HBF4副产物生成 C.该历程分三步进行，总反应的决速步是第三步 D.升高温度，平衡时减小 【名师点拨】 能垒变化图像分析流程 考向二　催化循环机理图像分析 3.(2025·贵州毕节市一诊)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[L—Ru—NH3]＋表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4，其反应机理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.M中Ru的化合价为＋3 B.该过程没有非极性键的形成 C.该过程的总反应式：4NH3－2e－===N2H4＋2NH D.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配体NH3失去质子能力减弱 4.(2025·河南郑州二模)已知某偶联反应的机理如下图所示。 下列叙述正确的是(　　) A.L2Pd和(C2H5)3N为该反应中的催化剂 B.图示中的偶联反应为RX＋R′H―→RR′＋HX C.上图中涉及到非极性键的断裂和形成 D.CH3CH2Br与HCH3发生该偶联反应得到2­戊炔 【限时训练】（限时：60分钟） 　能垒变化图像与催化机理循环图像分析 (选择题每题5分，满分：45分) 1.(2025·云南卷)铜催化下，由CO2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 2.(2025·广东湛江一模)反应物(S)转化为产物(P或Q)的能量变化与反应进程的关系如下图所示。下列关于四种不同反应进程的说法正确的是(　　) A.进程Ⅰ升高温度，逆反应速率增大，正反应速率降低 B.生成相同物质的量的P，进程Ⅰ、Ⅱ释放的能量相同 C.反应进程Ⅲ生成P的速率大于反应进程Ⅱ D.进程Ⅳ可以说明催化剂可以改变反应产物 3.(2025·河北保定市一模)羰基化反应是在有机化合物分子中引入羰基的反应，是制备醛、酮等羰基化合物的重要方法，一种羰基化偶联反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.该历程的中间体有3种 B.LnPd改变反应途径，提高了化学反应速率 C.上述过程中断开和形成的共价键一定只有极性键 D.总反应为R2—Cl＋CO＋R1—Sn(alkyl)3Cl—Sn(alkyl)3＋ 4.(2025·四川眉山一模)合成氨反应为 N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)。在铁触媒催化剂表面上合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用ad标注。下列说法不正确的是(　　) A.合成氨反应的ΔH<0 B.经过过渡态3发生的变化为N2H2(ad)＋H2(ad)===N2H4(ad) C.催化剂改变了合成氨反应的历程和反应热 D.该历程中最大能垒(活化能)：E正＝(f－e)eV 5.(2025·八省联考四川卷)恒容反应器中，Rh和Rh/Mn均能催化反应：HCHO＋H2＋CO⥫⥬HOCH2CHO(羟基乙醛)，反应历程如图所示，I1～I3为中间体，TS1～TS3为过渡态。 下列描述正确的是(　　) A.“CO插入”步骤，ΔH为－17.6 kcal·mol-1 B.Rh催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤 C.Rh/Mn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 6.(2025·河南卷)在MoS2负载的Rh－Fe催化剂作用下，CH4可在室温下高效转化为CH3COOH，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100% B.每消耗1 mol O2可生成1 mol CH3COOH C.反应过程中，Rh和Fe的化合价均发生变化 D.若以CD4为原料，用H2O吸收产物可得到CD3COOH 7.(2025·重庆市二模)如图为在催化剂表面合成氨的反应机理。下列说法正确的是(　　) A.该进程中既有非极性键断裂，又有非极性键形成 B.NH―→NH3(g)为该反应的决速步骤 C.由图可知N2和H2所具有的能量高于NH3所具有的能量 D.该条件下，合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol-1 8.(2025·黑龙江齐齐哈尔市一模)由Rh2VO簇介导的光辅助水蒸气重整甲烷的两个连续催化循环机理如图所示(“UV”代表紫外线)。下列说法错误的是(　　) A.只有Rh2VO在循环中起催化作用 B.该反应可用于制取合成气CO、H2 C.过程包含反应Rh2VO2CHRh2VO－＋CO↑＋H2↑ D.反应过程中金属元素的价态发生改变 9.(2025·河南商丘一模)苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在60 ℃下的反应机理如图所示，资料显示：浓硝酸、浓硫酸混合时存在HONO2＋H2SO4⥫⥬HO3SO－＋H2ONO；H2ONO⥫⥬H2O＋NO。下列说法错误的是(　　) A.H2O的空间结构为V形 B.从结构上看，碳正离子中间体和取代产物中所有原子都不可能处于同一平面 C.反应1的反应速率比反应2的反应速率慢 D.从能量变化上看，取代产物与加成产物的能量差值ΔE＝214.63 kJ·mol-1，取代产物更稳定 学科网（北京）股份有限公司 $ 大单元五　热化学　化学反应速率与平衡 专题一　能垒变化图像与催化机理循环图像分析 【真题再现●明考向】 1.(2025·河北卷)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Ga2O3(s)＋2NH3(g)⥫⥬2GaN(s)＋3H2O(g)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H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69 eV 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　 【解析】由反应历程图可知，反应ⅰ反应后相对能量增加0.05 eV，体系能量升高，故反应ⅰ为吸热反应，A正确；由题图可知，反应ⅱ中H2O(g)脱去的步骤即反应ⅱ的最后一步的活化能为3.39 eV－0.70 eV＝2.69 eV，B正确；反应ⅲ历程中存在两个过渡态，故包含2个基元反应，C正确；由题图可知，整个反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应的步骤，其活化能为6.37 eV －3.30 eV＝3.07 eV，故D错误。 2.(2025·河南卷)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CH3CH2CH3(g)⥫⥬CH3CH==CH2(g)＋H2(g)，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，*CH3CHCH2＋2*H―→CH3CH==CH2(g)＋H2(g)中部分进程已省略)。 下列说法正确是(　　) 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*CH3CH2CH3―→*CH3CHCH3＋*H 【答案】C 【解析】 化学平衡常数只与温度有关，而与其他条件无关，因此两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数相同，B错误；反应的决速步骤为活化能最大的步骤，即反应进行最慢的步骤，由图像可以看出，在①转化为②的进程中，*CH3CHCH3＋*H―→*CH3CHCH2＋2*H 的活化能最大，因此①转化为②的进程中，决速步骤为*CH3CHCH3＋*H―→*CH3CHCH2＋2*H(或写为*CH3CHCH3―→*CH3CHCH2＋*H)，D错误。 3.(2025·四川卷)钒催化剂对H2O2氧化苯制备苯酚的反应具有良好的催化活性，反应机理如图所示，其中步骤③为放热反应。 下列说法错误的是(　　) A.步骤①反应为VO2+＋H2O2―→VO＋·OH＋H＋ B.步骤③正、逆反应的活化能关系为E正<E逆 C.VO在催化循环中起氧化作用 D.步骤③生成的物质Z是H2 【答案】D　 【解析】结合反应机理图可知VO2+和H2O2反应生成VO、·OH和H＋，步骤①反应为VO2+＋H2O2―→VO＋·OH＋H＋，A正确；步骤③为放热反应，ΔH＝E正－E逆<0，即正反应的活化能小于逆反应的活化能，B正确；VO在催化循环中V的化合价由＋5价降低到＋4价，所以起氧化作用，C正确；·OH和苯生成，和VO、H＋反应生成、VO2+和H2O，步骤③生成的物质Z是H2O，D错误。 4.(2025·新课标卷)研究发现水微滴表面有强电场，能引发反应H2O===H＋＋HO·＋e－。三唑水溶液微滴表面接触CO2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.CO2换成C18O2，可生成HO2 C.碳原子轨道的杂化存在从sp到sp2的转变 D.总反应为2H2O＋CO2===H2O2＋HCOOH 【答案】B　 【解析】由反应机理图可知，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；CO2换成C18O2，可生成HC18O18OH，B错误；CO2转化为HCOOH，碳原子轨道的杂化从sp转化为sp2，C正确；CO2和H2O反应生成H2O2和HCOOH，总反应为2H2O＋CO2===H2O2＋HCOOH，D正确。 【核心梳理●明方向】 1.反应历程图像分析 (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；ΔH＝E1－E2。 (2)有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤，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)同一反应分为若干个基元反应，活化能大的基元反应速率较慢，决定了总反应的快慢；相同反应物同时发生多个竞争反应时，能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。 (4)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH。 2.催化循环机理图像分析 (1)解题思路——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、中间产物(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多是生成物 中间产物(或中 间体) 通过一个箭头脱离整个历程，但最终生成生成物的是中间体，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)示例——环式历程分析法 【考点突破●提能力】 考向一　能垒变化图像分析 1.(2025·四川南充一模)臭氧分解反应以及氯自由基(Cl)催化臭氧分解反应过程中的能量变化如图，存在Cl时先后发生反应Cl＋O3―→O2＋ClO和ClO＋O―→Cl＋O2。下列说法正确的是(　　) A.Cl既可加快臭氧分解反应速率，也可改变该反应热 B.图示所呈现总反应为O＋O3―→2O2 C.Ea＝Ea1＋Ea2 D.Cl催化臭氧分解的反应速率由第二步反应决定 【答案】B　 【解析】根据题给基元反应的方程式可知，Cl先在反应Cl＋O3―→O2＋ClO中消耗，后在反应ClO＋O―→Cl＋O2中生成，即在反应中做催化剂，可加快臭氧分解反应速率，但不改变该反应的反应热，A错误；能量变化图中，曲线的起止状态的物质分别对应反应物和生成物，故图示所呈现的总反应为O＋O3―→2O2，B正确；催化剂可降低反应的活化能，Ea＞Ea1、Ea＞Ea2，但Ea≠Ea1＋Ea2，C错误；活化能越大，反应速率越慢，反应历程中，活化能最大的基元反应速率最慢，为反应的决速步骤，Cl催化臭氧分解的反应中，Ea1＞Ea2，故反应速率由第一步决定，D错误。 2.(2025·安徽省安庆市二模)中国原子能科学研究院利用电导率仪在线监测了BF3制备H3BO3的反应历程，并能判定反应的终点。下列说法错误的是(　　) A.过渡态1比过渡态2稳定 B.可能有HBF4副产物生成 C.该历程分三步进行，总反应的决速步是第三步 D.升高温度，平衡时减小 【答案】D　 【解析】过渡态1的能量低于过渡态2，故过渡态1比过渡态2稳定，A正确；HF和BF3有可能继续反应生成HBF4副产物，B正确；该历程分三步进行，第三步的活化能最大，故总反应的决速步是第三步，C正确；升高温度，第一步反应是吸热反应，平衡向正反应方向发生移动，第二步反应是放热反应，平衡向逆反应方向发生移动，平衡时增大，D错误。 【名师点拨】 能垒变化图像分析流程 考向二　催化循环机理图像分析 3.(2025·贵州毕节市一诊)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[L—Ru—NH3]＋表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4，其反应机理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.M中Ru的化合价为＋3 B.该过程没有非极性键的形成 C.该过程的总反应式：4NH3－2e－===N2H4＋2NH D.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配体NH3失去质子能力减弱 【答案】C　 【解析】[L—Ru—NH3]＋中Ru的化合价为＋2，[L—Ru—NH3]＋失去1个电子，生成[L—Ru—NH3]2+，Ru的化合价变为＋3，[L—Ru—NH3]2+失去1个质子后变为 [L—Ru—NH2]＋，相应的电荷数减1，此时Ru的化合价还是＋3，[L—Ru—NH2]＋中N原子有1个孤电子对，[L—Ru—NH2]＋变为(M)，N原子的孤电子对拆为2个单电子并转移给Ru一个电子，所以M中Ru显＋2价，故A错误；该过程有非极性键N—N键的形成，故B错误；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NH，Ru(Ⅱ)是催化剂，因此，该过程的总反应式为4NH3－2e－===N2H4＋2NH，故C正确；Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，[L—Ru—NH3]2+中的Ru带有更多的正电荷，其与N原子成键后，Ru吸引电子的能力比Ru(Ⅱ)强，这种作用使得配体NH3中的N—H键极性变强且更易断裂，因此其失去质子(H＋)的能力增强，故D错误。 4.(2025·河南郑州二模)已知某偶联反应的机理如下图所示。 下列叙述正确的是(　　) A.L2Pd和(C2H5)3N为该反应中的催化剂 B.图示中的偶联反应为RX＋R′H―→RR′＋HX C.上图中涉及到非极性键的断裂和形成 D.CH3CH2Br与HCH3发生该偶联反应得到2­戊炔 【答案】D　 【解析】从反应机理图看，L2Pd参与反应过程，在反应后其化学组成和结构未变，是催化剂；而(C2H5)3N在反应中是作为反应物参与反应，生成了(C2H5)3NHX，并非催化剂，A错误；观察反应机理图，图中的偶联反应：RX＋R′H＋(C2H5)3N―→RR′＋(C2H5)3NHX，B错误；分析反应过程，涉及R—X键(极性键)断裂等，形成RR′中的C—C键等，反应中没有非极性键的断裂，只有非极性键(C—C)的形成，C错误；根据偶联反应机理，CH3CH2Br(R为—CH2CH3 )与HCH3(R′为—CH3 )发生偶联反应，得到的产物是CH3CH2—C≡C—CH3，即 2­戊炔，D正确。 【限时训练】（限时：60分钟） 　能垒变化图像与催化机理循环图像分析 (选择题每题5分，满分：45分) 1.(2025·云南卷)铜催化下，由CO2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　 【解析】由题图可知，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；Ⅱ到Ⅲ的过程中生成了1个C—H键，如图，有极性键生成，不是非极性键，B错误；Ⅱ到Ⅲ的过程中生成了1个C—H键，由Ⅲ结合氢离子和电子可知，Ⅲ到Ⅳ也生成了1个C—H键，Ⅳ到Ⅴ才结合*CO，可知Ⅳ的示意图为，C正确；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。 2.(2025·广东湛江一模)反应物(S)转化为产物(P或Q)的能量变化与反应进程的关系如下图所示。下列关于四种不同反应进程的说法正确的是(　　) A.进程Ⅰ升高温度，逆反应速率增大，正反应速率降低 B.生成相同物质的量的P，进程Ⅰ、Ⅱ释放的能量相同 C.反应进程Ⅲ生成P的速率大于反应进程Ⅱ D.进程Ⅳ可以说明催化剂可以改变反应产物 【答案】B　 【解析】进程Ⅰ升高温度，正、逆反应速率均增大，A错误；进程Ⅱ使用了催化剂X，降低了反应的活化能，但不改变反应热，S转化为P是放热反应，对于进程Ⅰ、Ⅱ，生成相同的物质的量的P所放出的热量相同，B正确；反应Ⅲ的活化能高于反应Ⅱ的活化能，则反应速率：反应Ⅱ>反应Ⅲ，C错误；在进程Ⅳ中最终生成Q，改变了反应的产物，即S＋Z===Q，Z不属于催化剂，D错误。 3.(2025·河北保定市一模)羰基化反应是在有机化合物分子中引入羰基的反应，是制备醛、酮等羰基化合物的重要方法，一种羰基化偶联反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.该历程的中间体有3种 B.LnPd改变反应途径，提高了化学反应速率 C.上述过程中断开和形成的共价键一定只有极性键 D.总反应为R2—Cl＋CO＋R1—Sn(alkyl)3Cl—Sn(alkyl)3＋ 【答案】C　 【解析】由图可知，R2—Cl、CO、R1—Sn(alkyl)3是反应物，R2COR1、Cl—Sn(alkyl)3为生成物，LnPd为催化剂，其余为中间体，该历程的中间体有3种，A正确；催化剂可以改变反应途径，降低活化能，提高化学反应速率，B正确；反应过程中涉及C—C键的形成，该共价键属于非极性共价键，C错误；根据A项分析可知，总反应为R2—Cl＋CO＋R1—Sn(alkyl)3Cl—Sn(alkyl)3＋，D正确。 4.(2025·四川眉山一模)合成氨反应为 N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)。在铁触媒催化剂表面上合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用ad标注。下列说法不正确的是(　　) A.合成氨反应的ΔH<0 B.经过过渡态3发生的变化为N2H2(ad)＋H2(ad)===N2H4(ad) C.催化剂改变了合成氨反应的历程和反应热 D.该历程中最大能垒(活化能)：E正＝(f－e)eV 【答案】C　 【解析】由图可知，合成氨反应为反应物的总能量大于生成物的总能量的放热反应，反应的ΔH<0，故A项正确；经过过渡态3步骤发生的反应为N2H2(ad)＋2H2(ad)===N2H4(ad)＋H2(ad)，即N2H2(ad)＋H2(ad)===N2H4(ad)，故B项正确；铁触媒催化剂改变了合成氨反应的历程，但不能改变反应热，故C项错误；该历程中最大能垒(活化能)E正＝－e eV－(－f eV)＝(f－e)eV，故D项正确。 5.(2025·八省联考四川卷)恒容反应器中，Rh和Rh/Mn均能催化反应：HCHO＋H2＋CO⥫⥬HOCH2CHO(羟基乙醛)，反应历程如图所示，I1～I3为中间体，TS1～TS3为过渡态。 下列描述正确的是(　　) A.“CO插入”步骤，ΔH为－17.6 kcal·mol-1 B.Rh催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤 C.Rh/Mn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　 【解析】由题图可知，一氧化碳插入步骤为放热反应，ΔH＝－15.4 kcal·mol-1，故A错误；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，由题图可知，Rh催化作用下，加氢步骤的活化能为24.4 kcal·mol-1，反应的活化能最大，所以加氢步骤为决速步骤，故B正确；反应的活化能越大，反应速率越慢，由题图可知，Rh催化作用下，反应的活化能大于 Rh/Mn催化作用下的，所以羟基乙醛的生成速率小于Rh/Mn催化作用下的，故C错误；由题图可知，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。 6.(2025·河南卷)在MoS2负载的Rh－Fe催化剂作用下，CH4可在室温下高效转化为CH3COOH，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100% B.每消耗1 mol O2可生成1 mol CH3COOH C.反应过程中，Rh和Fe的化合价均发生变化 D.若以CD4为原料，用H2O吸收产物可得到CD3COOH 【答案】B　 【解析】分析题图可知，该过程的总反应为2CO＋O2＋2CH4===2CH3COOH，故原子利用率为100% ，A正确；根据总反应方程式知，每消耗1 mol O2会生成2 mol CH3 COOH，B错误；分析题图知，催化剂原子上可连接O原子、—OH、—CO、—COCH3，且反应过程中成键个数均发生变化，所以Rh和Fe的化合价均发生改变，C正确；若以CD4为原料，按照总反应方程式，应当生成CD3COOD，其在水溶液中存在平衡：CD3COOD⥫⥬CD3COO－＋D＋，CD3COO－会与H2O电离出的H＋结合生成CD3COOH，D正确。 7.(2025·重庆市二模)如图为在催化剂表面合成氨的反应机理。下列说法正确的是(　　) A.该进程中既有非极性键断裂，又有非极性键形成 B.NH―→NH3(g)为该反应的决速步骤 C.由图可知N2和H2所具有的能量高于NH3所具有的能量 D.该条件下，合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol-1 【答案】D　 【解析】由反应进程图可知，该反应历程没有非极性键形成，故A错误；由图可知N＋H―→N*＋3H*为该反应的决速步骤，故B错误；N2、H2、NH3的物质的量不确定，无法判断，故C错误；由图可知，该条件下，0.5 mol氮气和 1.5 mol氢气生成1 mol氨气放出46 kJ热量，所以合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol-1，故D正确。 8.(2025·黑龙江齐齐哈尔市一模)由Rh2VO簇介导的光辅助水蒸气重整甲烷的两个连续催化循环机理如图所示(“UV”代表紫外线)。下列说法错误的是(　　) A.只有Rh2VO在循环中起催化作用 B.该反应可用于制取合成气CO、H2 C.过程包含反应Rh2VO2CHRh2VO－＋CO↑＋H2↑ D.反应过程中金属元素的价态发生改变 【答案】A　 【解析】V元素在催化循环Ⅰ、Ⅱ中起到催化作用，化合价发生变化，含V物质中氧原子个数变化，因此Rh2VO都有催化作用，故A错误；由图可知循环Ⅰ、Ⅱ反应的反应物为CH4和H2O，产物为CO和H2，故B正确；由图示可知，循环Ⅰ中，UV作用的步骤为Rh2VO2CH转化为Rh2VO－、CO、H2，即Rh2VO2CHRh2VO－＋CO↑＋H2↑故C正确；含V物质中氧原子个数改变，V的氧化程度改变，因此Rh2VO－、Rh2VO、Rh2VO中金属元素价态一定改变，故D正确。 9.(2025·河南商丘一模)苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在60 ℃下的反应机理如图所示，资料显示：浓硝酸、浓硫酸混合时存在HONO2＋H2SO4⥫⥬HO3SO－＋H2ONO；H2ONO⥫⥬H2O＋NO。下列说法错误的是(　　) A.H2O的空间结构为V形 B.从结构上看，碳正离子中间体和取代产物中所有原子都不可能处于同一平面 C.反应1的反应速率比反应2的反应速率慢 D.从能量变化上看，取代产物与加成产物的能量差值ΔE＝214.63 kJ·mol-1，取代产物更稳定 【答案】B　 【解析】水分子中心氧原子形成2个σ键、有2对孤电子对，则H2O的空间结构为V形，A项正确；碳正离子中间体存在sp3杂化，所有原子不可能共平面，而取代产物中心原子均为sp2杂化，所有原子可能共平面，B项错误；反应1从中间体到过渡态活化能较高，所以反应1的反应速率比反应2的反应速率慢，C项正确；从能量变化上看，取代产物与加成产物的能量差值ΔE＝214.63 kJ·mol-1，能量越低越稳定，取代产物更稳定，D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $