专题01 化学反应历程、反应机理图分析（重难点专练）化学鲁科版选择性必修1

专题01 化学反应历程、反应机理图分析 类型一 化学反应机理与反应历程图像 1．（26-27高二上·贵州贵阳·阶段检测）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： 下列说法正确的是 A．反应ⅰ是放热过程 B．反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69 eV C．反应ⅱ包含总反应的决速步 D．改用更高效的催化剂，NH3的平衡转化率会增大 【答案】B 【解析】A．反应ⅰ的反应物和相对能量为0，生成物和相对能量为0.05 eV，生成物总能量高于反应物，为吸热过程，A错误； B．反应ⅱ中脱去的步骤，过渡态TS5相对能量为3.39 eV，该步骤反应物中间体相对能量为0.70 eV，活化能为，B正确； C．总反应的决速步为活化能最大的步骤，反应ⅲ中TS7的活化能为，是所有基元步骤中活化能最高的，故反应ⅲ包含总反应的决速步，C错误； D．催化剂只能改变反应速率，不影响化学平衡状态，平衡不移动，故的平衡转化率不变，D错误； 故选B。 2．（26-27高二上·云南昆明·期中）中科大曾杰教授团队在二氧化碳选择性高效制备乙酸的研究中获得突破，反应原理为。该反应的历程和相对能量的变化如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面)。下列说法错误的是 A．整个反应历程包含3个基元反应 B．物质从催化剂表面解吸一般需要吸收能量 C．加压和升温，均可增大单位体积内活化分子百分数，从而提高化学反应速率 D．合成乙酸反应历程中决速步骤是： 【答案】C 【解析】A．反应历程图中存在3个过渡态，1个过渡态对应1个基元反应，故整个历程包含3个基元反应，A正确； B．吸附过程为放热过程，其逆过程解吸需要断裂吸附作用，一般需要吸收能量，结合图中转化为能量升高也可验证该结论，B正确； C．加压会缩小体积，单位体积内总分子数和活化分子数均增加，但活化分子百分数不变；升温可增大分子平均能量，活化分子百分数增大，C错误； D．决速步骤为反应历程中活化能（能垒）最高的步骤，过渡态2对应能垒最高，对应反应为，D正确； 故选C。 3．（26-27高二上·贵州毕节·阶段检测）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd（Ⅲ）表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd（Ⅲ）表面的物种用*标注。下列说法错误的是 A．相对能量：过渡态2>过渡态3>过渡态4>过渡态1 B．整个反应历程中有极性键的断裂和生成 C．是放热过程 D．由此历程可知： 【答案】D 【分析】图中甲醇先脱去羟基上的氢，形成，随后逐步脱氢，依次形成、，最终形成。各过渡态的相对能量由对应峰顶的纵坐标表示，各阶段反应前后的相对能量由相应水平段的纵坐标表示。带*的物种均吸附在Pd（Ⅲ）表面，其中表示吸附态氢原子。 【解析】A．图中过渡态2对应的峰顶最高，其次依次为过渡态3、过渡态4和过渡态1，因此相对能量为过渡态2>过渡态3>过渡态4>过渡态1，A正确； B．甲醇逐步脱氢时，羟基中的键以及键发生断裂；形成时，碳氧单键转变为碳氧双键，有新的碳氧共价键形成。上述键均由不同元素的原子形成，属于极性键，因此整个反应历程中有极性键的断裂和生成，B正确； C．图中所对应水平段的相对能量低于所对应水平段的相对能量，说明该阶段生成物的总能量低于反应物的总能量，因此是放热过程，C正确； D．图示起点为吸附态甲醇，终点为吸附态一氧化碳和氢原子，终点的相对能量低于起点，因此图示全过程可表示为。选项中的反应物和生成物均为气态物质，且生成的是分子，与图示物种的存在状态不同。由图示过程转变为选项所写过程，还涉及物种的吸附、脱附及氢原子结合形成氢分子的能量变化，图中未给出这些能量信息，不能据此判断的反应焓变小于0，D错误； 故选D。 类型二 反应机理与“环式”反应图像 4．（26-27高二上·广西贵港·阶段检测）甲醇（）与CO催化制备乙酸（）的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如下图。下列说法不正确的是 A．该过程涉及非极性键的形成 B．反应iii为该历程的决速步骤 C．总反应的热化学方程式为 D．HI为该反应的催化剂 【答案】C 【解析】A．和生成的过程中涉及非极性键的形成，A正确； B．反应历程的决速步骤由活化能最高的基元反应决定，反应iii的能垒最高[0.91-(-1.01)=1.92eV]，为该历程的决速步骤，B正确； C．图中相对能量单位为，是单分子反应的能量变化，计算反应的焓变需要乘以并进行单位换算，最终焓变数值远大于，热化学方程式焓变数值错误，C错误； D．在反应初始被消耗，反应最终又生成，反应前后质量和化学性质不变，为该反应的催化剂，D正确； 故选C。 5．（26-27高二上·四川资阳·阶段检测）某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如下图所示，下列说法正确的是 A．该反应机理中的中间产物有4种 B．使用催化剂可以降低反应所需活化能，同时改变反应焓变 C．该过程的总反应为 D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定 【答案】C 【解析】A．该反应机理中中间产物为过程生成、后续消耗的物种，共有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ3种，A错误； B．催化剂可以降低反应所需活化能，但不改变反应物和生成物的总能量差，因此不改变反应焓变，B错误； C．消去催化剂和中间产物，可得总反应为，C正确； D．总反应速率由活化能最大的步骤决定，Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能大于Ⅱ→Ⅲ步骤的活化能，决速步为Ⅳ→Ⅰ步骤，D错误； 故选C。 6．（26-27高二上·四川凉山·阶段检测）钒催化剂对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③生成的物质Z是 B．步骤③正、逆反应的活化能关系为 C．步骤①反应为 D．在催化循环中起氧化作用 【答案】A 【分析】 结合钒催化氧化苯制备苯酚的反应机理图分析：步骤①与反应生成、、；步骤②和生成；步骤③与、反应，生成、与，循环参与反应，据此解答。 【解析】 A．结合分析知，步骤③与、反应，生成、与，产物Z应为，不是，A错误； B．步骤③为放热反应，，因此正、逆反应的活化能关系为，B正确； C．结合反应机理图，步骤①与反应生成、和，给出的反应式符合反应事实和元素守恒，C正确； D．在反应中V元素化合价从+5降低为中的+4，作氧化剂，起氧化作用，D正确； 故选A。 类型三 反应机理与过渡态图像 7．（26-27高二上·河南·阶段检测）CO可用于处理大气污染物，在催化剂作用下该反应的反应历程如图所示。下列说法错误的是 A．该反应中为催化剂 B．该反应历程包含两个基元反应 C．总反应的化学方程式为 D．该反应的能量变化趋势与生石灰溶于水的能量变化趋势相似 【答案】B 【解析】A．在反应前参与反应，反应后重新生成，反应前后质量和化学性质均不变，属于催化剂，A正确； B．反应历程中有三个不同的能垒峰值，对应三个基元反应，并非两个，B错误； C．消去反应前后均存在的催化剂，可得总反应为，C正确； D．该反应反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，生石灰溶于水也为放热过程，二者能量变化趋势相似，D正确； 故选B。 8．（26-27高二上·天津和平·阶段检测）MoC（Ⅲ）催化甲醇（）脱氢的部分历程如图所示，TS表示过渡态，未标明状态的物质均吸附在催化剂表面，下列说法错误的是 A．催化剂能提高单位时间内有效碰撞次数 B．该历程决速步骤的反应为 C．图示历程中，终态体系的相对能量低于初态体系 D．图示过程涉及4步基元反应 【答案】B 【分析】甲醇首先吸附在催化剂表面，随后逐步脱氢，含碳物种依次由转化为、、和CO，脱出的H吸附在催化剂表面，最后CO脱附成为。图中TS表示相邻反应状态之间的过渡态，每一步正向反应的活化能为该过渡态与该步反应物的能量之差。 【解析】A．催化剂能改变反应历程、降低反应的活化能，使更多反应物粒子能够发生有效碰撞，从而提高单位时间内的有效碰撞次数，A正确； B．多步反应中，活化能最大的步骤反应最慢，是决速步骤。由各过渡态与其前一反应状态的能量差，四步正向反应的活化能依次为、、和。第二步的活化能最大，因此决速步骤为，选项所列反应是第三步，B错误； C．图中对应的初态体系相对能量为0 eV，对应的终态体系相对能量为。由于，终态体系的相对能量低于初态体系，C正确； D．图中的TS1、TS2、TS3和TS4分别对应甲醇逐步脱去第1、2、3、4个H的过程，每个过渡态对应一步基元反应，因此图示过程涉及4步基元反应，D正确； 故选B。 9．（26-27高二上·吉林长春·期中）CO用于处理大气污染物N2O，反应历程中能量变化如图所示(IM表示中间产物，TS表示过渡态)。下列说法不正确的是 A．为中间产物 B．稳定性： C．反应①为吸热反应，反应②为放热反应 D．该反应决速步骤需要吸收的能量为108.22 kJ·mol-1 【答案】D 【分析】根据图像可知，反应物为，产物为，据此分析： 【解析】A．是反应①的生成物，同时是反应②的反应物，属于中间产物，A正确； B．物质能量越低越稳定，四种中间产物的相对能量大小为，故稳定性，B正确； C．反应焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，反应①的，为吸热反应；反应②的，为放热反应，C正确； D．能垒为过渡态与前一个中间产物的能量差，该历程最大能垒为，即决速步骤需要吸收的能量为，D错误； 故选D。 类型四 催化剂与活化能 10．（26-27高二上·云南昆明·期中）钌(Ru)是极好的催化剂，常用于氢化、异构化、氧化等重要反应。用钌基催化剂催化CO2和H2的反应时，每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量，反应机理如图所示，下列说法正确的是 A．物质Ⅰ为该反应的催化剂 B．该反应的活化能为 C．该反应的热化学方程式为 D．参与循环的物质只有H2O 【答案】A 【解析】A．物质Ⅰ在反应过程中先参与反应，反应结束后又重新生成，质量和化学性质均不变，属于该反应的催化剂，A正确； B．62.4 kJ是生成2 mol液态HCOOH的反应热绝对值，反应热是反应物总能量和生成物总能量的差值，活化能是反应物变为活化分子所需的最低能量，二者不相等，B错误； C．题干明确生成的是液态，该选项热化学方程式中状态标注为气态，状态错误，C错误； D．参与循环的物质除外，还有含的系列催化活性物质（物质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），并非只有，D错误； 故选A。 11．（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）MoC(Ⅲ)催化甲醇脱氢的部分历程如图所示，表示过渡态，未标明状态的物质均吸附在催化剂表面，下列说法错误的是 A．催化剂能提高单位时间内有效碰撞次数 B．该历程决速步骤的反应为 C．同等条件下，CO(g)的稳定性强于 D．图示整体为放热过程 【答案】B 【解析】A．催化剂可降低反应活化能，提高活化分子百分数，从而提高单位时间内有效碰撞次数，A正确； B．反应决速步骤为活化能（能垒）最大的步骤，计算可得TS2对应步骤能垒最大，为-1.58-(-2.90)=1.32 eV，对应反应为，不是反应，B错误； C．物质能量越低则稳定性越强，由图可知，CH3OH(g)的相对能量为0 eV，最终生成物相对能量为-2.49 eV，总能量降低，则能量低于，稳定性更强，C正确； D．图示起始反应物相对能量为0 eV，最终生成物相对能量为-2.49 eV，总能量降低，整体为放热过程，D正确； 答案选B。 12．（25-26高二上·湖北武汉·期中）在Ni作用下，可将转化为，转化历程如下（为固体）所示： 下列说法中错误的是 A．该历程中最大能垒（活化能）为 B．Ni是该反应的催化剂，可增大活化分子百分数 C．Ni-H键的形成对氢原子的迁移是有利的 D．转化过程中，存在中间体2的浓度大于另外两种中间体的浓度 【答案】B 【解析】A．第一步能垒为，第二步能垒为，第三步能垒为，故该历程中最大能垒为，A正确； B．该反应总反应为：，作为反应物被消耗，不符合催化剂反应前后质量不变的特征，不是催化剂，B错误； C．键形成过程中体系能量降低，反应更易进行，对氢原子迁移有利，C正确； D．中间体2的能量最低，稳定性最强，且其转化为中间体3的能垒最大，反应速率最慢，会发生积累，故其浓度大于另外两种中间体，D正确； 故选B。 1．（26-27高二上·湖北武汉·阶段检测）苯（）在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法错误的是 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．加入选择性高的催化剂，短时间内可以提高单位时间内产物Ⅰ的产率 C．经两步反应生成产物Ⅰ的反应热 D．由苯得到两种产物的历程，经历了相同的决速步和中间体 【答案】C 【解析】A．产物Ⅱ的能量低于产物Ⅰ，稳定性更强；且中间体生成产物Ⅱ的活化能更低，反应速率更快，从稳定性和反应速率角度均有利于产物Ⅱ，A正确； B．选择性高的催化剂可定向降低生成产物Ⅰ的反应的活化能，加快其反应速率，短时间内可提高单位时间内产物Ⅰ的产率，B正确； C．反应热为生成物总能量与反应物总能量的差值，是第一步反应的正反应活化能，是生成产物Ⅰ的第二步反应的正反应活化能，二者差值不等于总反应的，C错误； D．生成两种产物的第一步反应完全相同，第一步活化能更高为决速步，且二者经历相同的中间体，D正确； 故选C。 2．（26-27高二上·江苏常州·阶段检测）近年来光催化处理船舶尾气技术被称为是一种“绿色友好”技术，以半导体为基底的纳米催化剂，表面经光激发后产生空穴和光生电子，光生空穴被表面吸附水或氢氧根离子捕获生成羟基自由基（），光生电子则与等反应在催化剂表面生成、等氧化物，这些氧化物作用于尾气中的SO2、NO等污染物并将其氧化降解，原理见图。下列说法错误的是 A．含有氮氧化物、硫氧化物的尾气排放到大气中易形成酸雨，pH小于7的雨水为酸雨 B．催化剂可以改变氮氧化物、硫氧化物被氧化的速率 C．尾气中含有大量有害物质，但经过科学的处理可以转化为多种有实用价值的物质 D．除SO2、NO的总反应分别为、 【答案】A 【分析】结合机理图，为催化剂，紫外光照射下，光生空穴与反应生成·OH，光生电子与反应生成、、等活性氧化物，上述活性氧化物将氧化为、氧化为，、再与反应分别生成、，消去中间产物可得到两个氧化过程的总反应，催化剂可改变反应速率。 【解析】A．正常雨水因溶解pH约为5.6，pH小于5.6的雨水为酸雨，并非pH小于7的雨水都属于酸雨，A错误； B．催化剂可降低反应活化能，改变氮氧化物、硫氧化物被氧化的反应速率，B正确； C．尾气中的、经处理后转化为、，二者均为重要化工原料，具有实用价值，C正确； D．消去中间产物后，反应分别为、，总反应的反应物、生成物及计量数均符合转化逻辑，D正确； 故选A。 3．（26-27高二上·江苏连云港·阶段检测）NH3还原NO，其反应过程与能量关系如图1所示；有氧条件下，Fe3+催化NH3还原NO的反应历程如图2所示。下列说法正确的是 A．图1所示热化学方程式：   B．图1所示反应产物中氧化产物与还原产物物质的量之比为2：3 C．加入催化剂，可以减小反应的热效应 D．图2所示过程，Fe2+是催化剂 【答案】B 【分析】结合图1能量变化，反应物总能量高于生成物总能量，反应为放热反应，焓变等于生成物总能量与反应物总能量的差值。分析反应中N元素化合价变化，中-3价N被氧化为，中+2价N被还原为，结合反应物计量数推导氧化产物与还原产物的比例。催化剂仅降低反应活化能，不改变反应的焓变。结合图2反应历程，先参与反应后最终生成，为催化剂，为反应中间产物。 【解析】A．图1所示反应反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，反应焓变等于断键吸收的总能量减去成键释放的总能量，则，A错误； B．反应中中N元素化合价由-3升高至0而生成氧化产物，4mol 对应生成2mol氧化产物；中N元素化合价由+2降低到0而生成还原产物，6mol 对应生成3mol还原产物，故反应产物中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2:3，B正确； C．加入催化剂只能降低反应活化能，加快反应速率，不改变反应物与生成物的总能量，无法改变反应的热效应，C错误； D．图2所示过程中参与反应后最终又生成，是催化剂；先生成又被消耗，是反应中间产物，D错误； 故选 B。 4．（26-27高二上·山西太原·阶段检测）利用甲酸分解可制取超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应： ① ② 一定温度下，使用某催化剂时的反应历程如图（吸附在催化剂表面的物种用*标注），反应①的选择性接近100%。 下列说法错误的是 A． B．反应②的决速步可表示为 C．分别经历过渡态1和过渡态2发生反应时，断裂的化学键相同 D．由于反应①的活化能更小，反应进行得更快，因此选择性更高 【答案】C 【解析】A．该反应可由反应②减去反应①得到，由能量图可知反应②产物总能量低于反应①产物总能量，因此该反应为放热反应，，A正确； B．反应②的决速步为活化能最大的基元反应，即经过渡态2生成和的步骤，可表示为，B正确； C．经历过渡态1时断裂键，经历过渡态2时断裂键，断裂的化学键不相同，C错误； D．反应①的活化能（过渡态1能垒）小于反应②的活化能（过渡态2能垒），反应①速率更快，因此选择性更高，D正确； 故选C。 5．（26-27高二上·四川成都·阶段检测）氢能是一种重要的清洁能源，由HCOOH可以制得。在催化剂作用下，HCOOH催化释放氢的反应机理如图所示。下列叙述错误的是 A．催化剂表面附着杂质会影响催化活性 B．HCOOH催化释放氢的过程中有极性键的断裂与形成 C．HCOOD催化释放氢反应除生成外，还可能生成、HD、 D．该反应过程决速步的活化能为0.62 eV 【答案】C 【解析】A．催化剂表面附着杂质会占据催化活性位点，阻碍反应物吸附在催化剂表面，使催化活性降低，A正确； B．HCOOH催化释放氢的过程中，存在O-H、C-H等极性键的断裂，也存在N-H等极性键的形成，B正确； C．HCOOD的结构为，O上连接D，C上连接H，反应时O-D断裂得到D，C-H断裂得到H，二者结合仅生成HD，无法得到和，C错误； D．决速步是反应过程中活化能最大的步骤，由反应进程的能量图可知，最大能垒为，即决速步活化能为0.62 eV，D正确； 故选C。 6．（26-27高二上·吉林长春·期中）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下： （1）反应I：。正反应活化能________逆反应活化能(填“”“”或“”)。 （2）已知反应Ⅱ每消耗与水蒸气反应放出84.7 kJ的热量，则反应Ⅱ的热化学方程式为：________________。 （3）可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。 ⅰ． ⅱ．____________________(离子反应方程式) （4）探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中) 序号 A B C D 试剂组成 0.4 mol·L-1 KI a mol·L-1KI 0.2 mol·L-1 H2SO4 0.2 mol·L-1 H2SO4 0.2 mol·L-1 KI 0.0002 mol I2 实验现象 溶液变黄，一段时间后出现浑浊 溶液变黄，出现浑浊较A快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快 ①B是A的对比实验，则________。 ②比较A、B、C，可得出的结论是________________________。 ③比较A、D，SO2的歧化反应速率A________D(填“”“”或“”)，结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因：________________________。 【答案】（1） （2） （3） （4） 0.4 是歧化反应的催化剂，单独存在时不具有催化作用，但可以加快歧化反应速率 D中由反应ⅱ产生的使反应ⅰ加快 【分析】太阳能提供热能使得硫酸分解为氧气、二氧化硫，二氧化硫发生催化歧化反应生成硫酸和硫单质，硫单质和氧气燃烧生成二氧化硫，同时放热用于发电得到电能； 通过对比实验研究某一因素对实验的影响，应该要注意控制研究的变量以外，其它量要相同，以此进行对比； 【解析】（1）由题意可知，反应Ⅰ的焓变 ，该反应为吸热反应，根据反应热与活化能的关系式 ，由于 ，因此正反应活化能 逆反应活化能。 （2）根据流程图可知，反应Ⅱ为二氧化硫和水发生歧化反应生成硫酸和硫单质，其化学方程式为，已知每消耗与水蒸气反应放出的热量，则消耗放出的热量为，结合物质的状态，该反应的热化学方程式为：。 （3）在水溶液中发生歧化反应的总离子方程式为：，已知反应ⅰ为，根据盖斯定律，由 即可得到反应ⅱ的离子方程式：。 （4）① 实验B是实验A的对比实验，探究的是 浓度对反应速率的影响，根据控制变量法原则，两组实验中KI的浓度必须保持一致，因此。 ② 对比实验A和C，A中加入KI发生反应，C中仅有无明显现象，说明是催化剂而单独存在时无催化作用；对比实验A和B，B中额外加入了，出现浑浊的时间比A快，说明可以加快该歧化反应的速率；综合可得结论：是歧化反应的催化剂，单独存在时不具有催化作用，但可以加快歧化反应速率。 ③ 实验D中加入了，现象显示“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快”，说明的歧化反应速率AD；结合反应机理分析，反应ⅱ消耗的速率比反应ⅰ快，D中通过反应ⅱ迅速产生了大量的，使得溶液中增大，进而加快了反应ⅰ的进行，最终导致整体歧化反应速率加快。 7．（26-27高二上·天津河西·阶段检测）Ⅰ．天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物Fe3+L(L为配体)溶于弱碱性的海水中，制成吸收液，将气体H2S转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。 该工艺包含两个阶段：①H2S的吸收氧化；②Fe3+L的再生。反应原理如下： ①H2S(g)+2Fe3+L(aq)+2OH-(aq)=S(s)+2Fe2+L(aq)+2H2O(l)  ΔH=-akJ/mol(a>0) ②4Fe2+L(aq)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe3+L(aq)+4OH-(aq)  ΔH=-bkJ·mol-1(b>0) 回答下列问题： （1）该工艺的总反应方程式为______。 （2）1mol H2S(g)发生该反应的热量变化为______。 （3）Fe3+L在总反应中的作用是______。 Ⅱ．直接氧化法脱硫。反应历程与体系能量变化如下图所示(TS表示过渡态)。 （4）上述反应历程共涉及______个基元反应。 （5）其中化学反应速率最慢的步骤的活化能为______。 【答案】（1） （2）放出 的热量 （3）作催化剂（或降低反应活化能） （4）5 （5） 【解析】（1）已知反应：① ② 根据盖斯定律，将反应 ① + ②，即可得到该工艺的总反应方程式为：； （2）根据盖斯定律，总反应的焓变 。该焓变表示消耗 时放出 的热量，因此 发生该反应的热量变化为放出 ，即放出 的热量； （3）在整个工艺流程中， 在第一步反应中作为反应物被消耗，在第二步反应中又作为生成物被重新生成，其在总反应前后的质量和化学性质保持不变，因此 在总反应中的作用是作催化剂，能够降低反应的活化能，加快反应速率； （4）由反应历程与体系能量变化图可知，整个反应过程共出现了 5 个能量峰值（即 TS1、TS2、TS3、TS4、TS5 五个过渡态），每一个过渡态对应一个基元反应，因此该反应历程共涉及 5 个基元反应； （5）多步反应中，活化能最大的步骤反应速率最慢，决定了整个反应的速率。各基元反应的活化能（正反应）计算如下：第一步（①②）：；第二步（②③）：；第三步（③④）：；第四步（④⑤）：；第五步（⑤⑥）：。对比可知，第四步的活化能最大，为 ，故化学反应速率最慢的步骤的活化能为 。 1．（2026·广西·高考真题）甲烷制乙烯能有效缓解石油危机。甲烷在催化剂表面生成乙烯的两种反应历程如图。下列说法错误的是 A．Ⅰ的反应速率大于Ⅱ B．Ⅰ、Ⅱ均可生成 C．依次断开中的键所需能量不同 D．步骤①逆过程的，故步骤①吸热 【答案】D 【解析】A．多步反应总速率由活化能最大的决速步决定，历程Ⅰ决速步活化能最大值为，历程Ⅱ决速步活化能最大值为，活化能越小反应速率越快，故Ⅰ的反应速率大于Ⅱ，A正确； B．历程Ⅱ生成两个，二者结合可得到；历程Ⅰ存在、等中间体，也可生成，故Ⅰ、Ⅱ均可生成，B正确； C．断开第一个键后，剩余键受电子效应影响键能发生改变，故依次断开中的键所需能量不同，C正确； D．反应焓变，步骤①为放热反应，D错误； 故选D。 2．（2026·江西·高考真题）／ZSM-5是一种降解含氰废气的催化剂，其原理是/和/氧化还原循环协同作用，反应路径如图（TS代表过渡态，*代表吸附态）。下列说法正确的是 A．通入HCl会降低催化活性，因为生成了 B．CN键初始氢化所需要克服的能垒为-1.75 eV C．TS-2所属的基元反应为决速步骤 D．物种①为 【答案】D 【解析】A．通入HCl时，会与催化剂中的生成难溶的CuCl，使催化剂活性位点减少，并非生成了，A错误； B．能垒为过渡态与前一中间体的自由能差值，恒为正值，CN键初始氢化对应TS-1，能垒为，B错误； C．决速步骤为反应过程中能垒最大的基元反应，经计算TS-1、TS-2、TS-3对应的能垒分别为1.82 eV、1.25 eV、0.83 eV，TS-1所属基元反应为决速步骤，C错误； D．根据反应前后原子守恒，①是与反应得到的中间体，后续生成，故物种①为，D正确； 故选D。 3．（2026·四川·高考真题）将转化为高值化学品有助于实现“双碳”目标。催化转化的一种反应机理如下，图中“”表示催化剂表面的2个吸附位，“”表示吸附位上的H物种。 下列说法错误的是 A．步骤①生成的是 B．步骤②和④生成的Y是 C．步骤④中 D．1个分子完成催化反应获得了8个电子 【答案】C 【解析】A．由反应机理和元素守恒得，步骤①中分子在2个吸附位上生成、(即)，A正确； B．步骤②中、恰好生成(即)，同时腾出2个吸附位，步骤④中加入的和吸附位也可生成，再与也生成，B正确； C．步骤③中加入的中的1个夺取中的形成，同时另1个生成，同理步骤④中应该有4个生成，1个与生成，3个与结合生成，即，C错误； D．由碳元素化合价变化得(+4价)(-4价)，1个分子完成催化反应获得了8个电子，D正确； 故选C。 4．（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 【解析】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。 5．（2025·海南·高考真题）恒温下，反应物A与Q按图示计量关系，同时发生三个基元反应，分别生成产物B、C、D，反应速率。下列说法正确的是 A．反应的活化能①>②>③ B．提高温度仅提高反应②中活化分子百分数 C．加入催化剂，使反应③的活化能变小，D的产量降低 D．总反应速率 【答案】D 【解析】A．基元反应的反应速率与活化能成反比（活化能越低，速率越快），已知，则活化能应为①<②<③，A错误； B．升高温度会使所有反应的活化分子百分数均提高，并非“仅提高反应②”，B错误； C．加入催化剂，反应③活化能变小，v3加快，相同时间内生成 D 的物质的量（产量）增多，同时 D 在所有产物中的占比（选择性）升高，因此 D 的产量、产率均上升，C错误； D．三个反应为平行反应，共同消耗反应物A和Q，总反应速率（反应物消耗速率）等于各反应速率之和，即，D正确； 故答案选D。 6．（2026·河北·高考真题）的利用技术受到全球的广泛关注。在一定条件下使用催化剂将转变为的反应机理如下： 下列说法错误的是 A．反应③中的产物是 B．循环Ⅱ包含C—N键的形成与断裂 C．吗啉和共同起催化作用 D．总反应为 【答案】B 【解析】A．反应③中HCOO-与-NH-发生取代反应生成酰胺基，结合原子守恒可知，产物M为，A正确； B．循环Ⅱ中仅存在酰胺基中C-N键的断裂，没有新C-N键的形成，B错误； C．吗啉和均先参与反应、后再生成，反应前后化学性质不变，共同起催化作用，C正确； D．结合整个反应流程，反应物为和，产物为和，总反应化学方程式为：，D正确； 故选B。 7．（2026·云南·高考真题）纳米催化剂经光照后产生和空穴()，促进-甲基苯甲胺脱氢、偶联生成二胺，其催化机理关键步骤如图(Ph为苯基)。下列说法错误的是 A．该过程涉及光能转化为化学能 B．步骤Ⅱ体现了的氧化性 C．相同条件下产生的空穴越多，生成的越多 D．该过程涉及非极性共价键的断裂和形成 【答案】D 【解析】A．光催化过程中，光能驱动化学反应发生，化学能储存于产物中，涉及光能→化学能的转化，A项正确； B．步骤Ⅱ中，空穴带正电，使底物失去电子，作为氧化剂，体现氧化性，B项正确； C．空穴是氧化剂，数量越多，氧化能力越强，促进-甲基苯甲胺脱氢反应越彻底，生成的越多，C项正确； D．步骤III过程中断裂C-H极性键，步骤IV过程中形成C-C非极性键和H-H非极性键，无非极性共价键的断裂，D项错误； 故答案为D。 8．（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 【解析】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。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 专题01化学反应历程、反应机理图分析 题组A类型突破 类型一化学反应机理与反应历程图像 1.B 2.C 3.D 类型二 反应机理与“环式”反应图像 4.C 5.c 6.A 类型三 反应机理与过渡态图像 7.B 8.B 9.D 类型四催化剂与活化能 10.A 11.B 12.B 题组B能力进阶 1.C 2.A 3.B 4.C 5.c 6.(1)> (2)3S02g+2H20g=2H2S041+Ss△H2=-254k.mol1 112 函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 (3)I2+2H20+S02=S0+4H+2I (4)0.4 I是SO2歧化反应的催化剂，H单独存在时不具有催化作用，但H可以加快歧化反应速率 D中由反应ⅱ产生的H使反应i加快 7.(1)2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H200① (2)放出(a+的热量 (3)作催化剂（或降低反应活化能） (4)5 (5)182.1kJ-mo1 题组C高考挑战 1.D 2.D 3.C 4.D 5.D 6.B 7.D 8.D 2/2 专题01 化学反应历程、反应机理图分析 类型一 化学反应机理与反应历程图像 1．（26-27高二上·贵州贵阳·阶段检测）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： 下列说法正确的是 A．反应ⅰ是放热过程 B．反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69 eV C．反应ⅱ包含总反应的决速步 D．改用更高效的催化剂，NH3的平衡转化率会增大 2．（26-27高二上·云南昆明·期中）中科大曾杰教授团队在二氧化碳选择性高效制备乙酸的研究中获得突破，反应原理为。该反应的历程和相对能量的变化如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面)。下列说法错误的是 A．整个反应历程包含3个基元反应 B．物质从催化剂表面解吸一般需要吸收能量 C．加压和升温，均可增大单位体积内活化分子百分数，从而提高化学反应速率 D．合成乙酸反应历程中决速步骤是： 3．（26-27高二上·贵州毕节·阶段检测）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd（Ⅲ）表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd（Ⅲ）表面的物种用*标注。下列说法错误的是 A．相对能量：过渡态2>过渡态3>过渡态4>过渡态1 B．整个反应历程中有极性键的断裂和生成 C．是放热过程 D．由此历程可知： 类型二 反应机理与“环式”反应图像 4．（26-27高二上·广西贵港·阶段检测）甲醇（）与CO催化制备乙酸（）的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如下图。下列说法不正确的是 A．该过程涉及非极性键的形成 B．反应iii为该历程的决速步骤 C．总反应的热化学方程式为 D．HI为该反应的催化剂 5．（26-27高二上·四川资阳·阶段检测）某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如下图所示，下列说法正确的是 A．该反应机理中的中间产物有4种 B．使用催化剂可以降低反应所需活化能，同时改变反应焓变 C．该过程的总反应为 D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定 6．（26-27高二上·四川凉山·阶段检测）钒催化剂对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③生成的物质Z是 B．步骤③正、逆反应的活化能关系为 C．步骤①反应为 D．在催化循环中起氧化作用 类型三 反应机理与过渡态图像 7．（26-27高二上·河南·阶段检测）CO可用于处理大气污染物，在催化剂作用下该反应的反应历程如图所示。下列说法错误的是 A．该反应中为催化剂 B．该反应历程包含两个基元反应 C．总反应的化学方程式为 D．该反应的能量变化趋势与生石灰溶于水的能量变化趋势相似 8．（26-27高二上·天津和平·阶段检测）MoC（Ⅲ）催化甲醇（）脱氢的部分历程如图所示，TS表示过渡态，未标明状态的物质均吸附在催化剂表面，下列说法错误的是 A．催化剂能提高单位时间内有效碰撞次数 B．该历程决速步骤的反应为 C．图示历程中，终态体系的相对能量低于初态体系 D．图示过程涉及4步基元反应 9．（26-27高二上·吉林长春·期中）CO用于处理大气污染物N2O，反应历程中能量变化如图所示(IM表示中间产物，TS表示过渡态)。下列说法不正确的是 A．为中间产物 B．稳定性： C．反应①为吸热反应，反应②为放热反应 D．该反应决速步骤需要吸收的能量为108.22 kJ·mol-1 类型四 催化剂与活化能 10．（26-27高二上·云南昆明·期中）钌(Ru)是极好的催化剂，常用于氢化、异构化、氧化等重要反应。用钌基催化剂催化CO2和H2的反应时，每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量，反应机理如图所示，下列说法正确的是 A．物质Ⅰ为该反应的催化剂 B．该反应的活化能为 C．该反应的热化学方程式为 D．参与循环的物质只有H2O 11．（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）MoC(Ⅲ)催化甲醇脱氢的部分历程如图所示，表示过渡态，未标明状态的物质均吸附在催化剂表面，下列说法错误的是 A．催化剂能提高单位时间内有效碰撞次数 B．该历程决速步骤的反应为 C．同等条件下，CO(g)的稳定性强于 D．图示整体为放热过程 12．（25-26高二上·湖北武汉·期中）在Ni作用下，可将转化为，转化历程如下（为固体）所示： 下列说法中错误的是 A．该历程中最大能垒（活化能）为 B．Ni是该反应的催化剂，可增大活化分子百分数 C．Ni-H键的形成对氢原子的迁移是有利的 D．转化过程中，存在中间体2的浓度大于另外两种中间体的浓度 1．（26-27高二上·湖北武汉·阶段检测）苯（）在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法错误的是 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．加入选择性高的催化剂，短时间内可以提高单位时间内产物Ⅰ的产率 C．经两步反应生成产物Ⅰ的反应热 D．由苯得到两种产物的历程，经历了相同的决速步和中间体 2．（26-27高二上·江苏常州·阶段检测）近年来光催化处理船舶尾气技术被称为是一种“绿色友好”技术，以半导体为基底的纳米催化剂，表面经光激发后产生空穴和光生电子，光生空穴被表面吸附水或氢氧根离子捕获生成羟基自由基（），光生电子则与等反应在催化剂表面生成、等氧化物，这些氧化物作用于尾气中的SO2、NO等污染物并将其氧化降解，原理见图。下列说法错误的是 A．含有氮氧化物、硫氧化物的尾气排放到大气中易形成酸雨，pH小于7的雨水为酸雨 B．催化剂可以改变氮氧化物、硫氧化物被氧化的速率 C．尾气中含有大量有害物质，但经过科学的处理可以转化为多种有实用价值的物质 D．除SO2、NO的总反应分别为、 3．（26-27高二上·江苏连云港·阶段检测）NH3还原NO，其反应过程与能量关系如图1所示；有氧条件下，Fe3+催化NH3还原NO的反应历程如图2所示。下列说法正确的是 A．图1所示热化学方程式：   B．图1所示反应产物中氧化产物与还原产物物质的量之比为2：3 C．加入催化剂，可以减小反应的热效应 D．图2所示过程，Fe2+是催化剂 4．（26-27高二上·山西太原·阶段检测）利用甲酸分解可制取超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应： ① ② 一定温度下，使用某催化剂时的反应历程如图（吸附在催化剂表面的物种用*标注），反应①的选择性接近100%。 下列说法错误的是 A． B．反应②的决速步可表示为 C．分别经历过渡态1和过渡态2发生反应时，断裂的化学键相同 D．由于反应①的活化能更小，反应进行得更快，因此选择性更高 5．（26-27高二上·四川成都·阶段检测）氢能是一种重要的清洁能源，由HCOOH可以制得。在催化剂作用下，HCOOH催化释放氢的反应机理如图所示。下列叙述错误的是 A．催化剂表面附着杂质会影响催化活性 B．HCOOH催化释放氢的过程中有极性键的断裂与形成 C．HCOOD催化释放氢反应除生成外，还可能生成、HD、 D．该反应过程决速步的活化能为0.62 eV 6．（26-27高二上·吉林长春·期中）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下： （1）反应I：。正反应活化能________逆反应活化能(填“”“”或“”)。 （2）已知反应Ⅱ每消耗与水蒸气反应放出84.7 kJ的热量，则反应Ⅱ的热化学方程式为：________________。 （3）可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。 ⅰ． ⅱ．____________________(离子反应方程式) （4）探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中) 序号 A B C D 试剂组成 0.4 mol·L-1 KI a mol·L-1KI 0.2 mol·L-1 H2SO4 0.2 mol·L-1 H2SO4 0.2 mol·L-1 KI 0.0002 mol I2 实验现象 溶液变黄，一段时间后出现浑浊 溶液变黄，出现浑浊较A快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快 ①B是A的对比实验，则________。 ②比较A、B、C，可得出的结论是________________________。 ③比较A、D，SO2的歧化反应速率A________D(填“”“”或“”)，结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因：________________________。 7．（26-27高二上·天津河西·阶段检测）Ⅰ．天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物Fe3+L(L为配体)溶于弱碱性的海水中，制成吸收液，将气体H2S转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。 该工艺包含两个阶段：①H2S的吸收氧化；②Fe3+L的再生。反应原理如下： ①H2S(g)+2Fe3+L(aq)+2OH-(aq)=S(s)+2Fe2+L(aq)+2H2O(l)  ΔH=-akJ/mol(a>0) ②4Fe2+L(aq)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe3+L(aq)+4OH-(aq)  ΔH=-bkJ·mol-1(b>0) 回答下列问题： （1）该工艺的总反应方程式为______。 （2）1mol H2S(g)发生该反应的热量变化为______。 （3）Fe3+L在总反应中的作用是______。 Ⅱ．直接氧化法脱硫。反应历程与体系能量变化如下图所示(TS表示过渡态)。 （4）上述反应历程共涉及______个基元反应。 （5）其中化学反应速率最慢的步骤的活化能为______。 1．（2026·广西·高考真题）甲烷制乙烯能有效缓解石油危机。甲烷在催化剂表面生成乙烯的两种反应历程如图。下列说法错误的是 A．Ⅰ的反应速率大于Ⅱ B．Ⅰ、Ⅱ均可生成 C．依次断开中的键所需能量不同 D．步骤①逆过程的，故步骤①吸热 2．（2026·江西·高考真题）／ZSM-5是一种降解含氰废气的催化剂，其原理是/和/氧化还原循环协同作用，反应路径如图（TS代表过渡态，*代表吸附态）。下列说法正确的是 A．通入HCl会降低催化活性，因为生成了 B．CN键初始氢化所需要克服的能垒为-1.75 eV C．TS-2所属的基元反应为决速步骤 D．物种①为 3．（2026·四川·高考真题）将转化为高值化学品有助于实现“双碳”目标。催化转化的一种反应机理如下，图中“”表示催化剂表面的2个吸附位，“”表示吸附位上的H物种。 下列说法错误的是 A．步骤①生成的是 B．步骤②和④生成的Y是 C．步骤④中 D．1个分子完成催化反应获得了8个电子 4．（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 5．（2025·海南·高考真题）恒温下，反应物A与Q按图示计量关系，同时发生三个基元反应，分别生成产物B、C、D，反应速率。下列说法正确的是 A．反应的活化能①>②>③ B．提高温度仅提高反应②中活化分子百分数 C．加入催化剂，使反应③的活化能变小，D的产量降低 D．总反应速率 6．（2026·河北·高考真题）的利用技术受到全球的广泛关注。在一定条件下使用催化剂将转变为的反应机理如下： 下列说法错误的是 A．反应③中的产物是 B．循环Ⅱ包含C—N键的形成与断裂 C．吗啉和共同起催化作用 D．总反应为 7．（2026·云南·高考真题）纳米催化剂经光照后产生和空穴()，促进-甲基苯甲胺脱氢、偶联生成二胺，其催化机理关键步骤如图(Ph为苯基)。下列说法错误的是 A．该过程涉及光能转化为化学能 B．步骤Ⅱ体现了的氧化性 C．相同条件下产生的空穴越多，生成的越多 D．该过程涉及非极性共价键的断裂和形成 8．（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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $