高考热考法12 物质能量、催化机理图像分析(专题微讲Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2026年高考化学大二轮专题复习

专题五            热化学　化学反应速率与平衡

高考热考法12　物质能量、催化机理图像分析

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(D)

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

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项正确;由图可知,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项正确;反应ⅲ历程中存在两个过渡态,故包含2个基元反应,C项正确;由图可知,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,D项错误。

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)CH3CHCH2(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*HCH3CHCH2(g)+H2(g)中部分进程已省略)。

下列说法正确的是(C)

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

解析　由图可知,生成物能量高,总反应为吸热反应,A项错误;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项错误;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项正确;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项错误。

3.(2025·江苏卷)CO2与N通过电催化反应生成CO(NH2)2,可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是(A)

A.过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成

B.过程Ⅱ中N发生了氧化反应

C.电催化CO2与N生成CO(NH2)2的反应方程式:CO2+2N+18H+CO(NH2)2+7H2O

D.常温常压、无催化剂条件下,CO2与NH3·H2O反应可生产CO(NH2)2

解析　过程Ⅱ中生成、N—H极性共价键,过程Ⅲ中生成C—N极性共价键,A项正确;过程Ⅱ中*N转化为*NH2,N的化合价降低发生还原反应,B项错误;题中反应电荷不守恒,正确的反应方程式为CO2+2N+18H++16e-CO(NH2)2+7H2O,C项错误;常温常压、无催化剂条件下,CO2与NH3·H2O反应生成(NH4)2CO3或NH4HCO3,不能得到CO(NH2)2,D项错误。

4.(2024·广东卷)对反应S(g)T(g)(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实,可能的反应过程示意图(——为无催化剂,为有催化剂)为(A)