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课时检测(四十九) 反应机理与能垒图像
1．有氧条件下，在Fe基催化剂表面，NH 还原NO的反应机理如图所示。该反应能够有效脱除烟
3
气中的NO。下列说法正确的是( )
A．在酸性配位点上，NH 与H＋通过离子键形成NH
3
B．增大压强有利于NO与O 吸附在Fe3＋配位点上形成NO
2 2
C．反应物NH 和生成物HO的杂化类型分别为sp3、sp2
3 2
D．催化剂表面发生的总反应为4NH ＋6NO===5N ＋6HO
3 2 2
2．一定条件下，H 与HCO在活性FeO 表面转化为HCOO－，其部分反应机理如图所示：
2 3 4－x
下列说法正确的是( )
A．吸附在FeO 上的两个氢原子带相同电荷
3 4－x
B．生成1 mol HCOO－理论上转移2 mol电子
C．步骤Ⅰ中HCO发生氧化反应
D．反应过程中只有极性键的断裂与生成
3．我国科研人员提出了由CO 和CH 转化为高附加值产品CH COOH的催化反应历程。该历程
2 4 3
示意图如下：
下列说法不正确的是( )
A．生成CH COOH总反应的原子利用率为100%
3
B．CH →CH COOH过程中，有C—H键发生断裂
4 3
C．①→②要放出能量
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率4．(2024年1月·九省联考贵州卷)叔丁基溴可与硝酸银在醇溶液中反应：
(CH)C—Br＋AgNO ――→(CH)C—ONO ＋AgBr↓
3 3 3 3 3 2
反应分步进行：
①(CH)C—Br―→―→
3 3
(CH)C＋＋Br－
3 3
②(CH)C＋＋NO―→―→
3 3
(CH)C—ONO
3 3 2
下图是该反应能量变化图。下列说法正确的是( )
A．选用催化剂可改变反应ΔH的大小
B．图中Ⅰ对应的物质是
C．其他条件不变时，NO的浓度越高，总反应速率越快
D．其他条件不变时，(CH)C—Br的浓度是总反应速率的决定因素
3 3
5．(2024·上海模拟预测)乙烯与水通过加成反应可得乙醇。反应机理、能量变化与反应进程的关系
如图所示：
下列叙述正确的是( )
A．①②③三步均属于加成反应
B．H＋为反应的催化剂
C．①②③三步反应均为放热反应
D．总反应是放热反应，不需要加热就能发生
6．(2024·湖北武汉模拟)科学工作者探讨了在CO 和H 合成HCOOH过程中固载Ru基催化剂
2 2
可能的反应机理如图所示。下列说法错误的是( )A．固载Ru基催化剂可降低该反应的焓变
B．Ru配合物1、2、3、4中Ru的化合价不变
C．总反应的化学方程式为CO ＋H――→HCOOH
2 2
D．CO 浓度过大可能会影响催化剂的实际催化效率
2
7．(2024·滨州模拟)1,3丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H＋进攻1,3丁二烯生成碳正离
子( )；第二步Br－进攻碳正离子完成1,2加成或1,4加成。反应进程中的能量变化如图所示。
已知在0 ℃和40 ℃时，1,2加成产物与1,4加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法不正确
的是( )
A．1,4加成产物比1,2加成产物稳定
B．与0 ℃相比，40 ℃时1,3丁二烯的转化率减小
C．从0 ℃升至40 ℃，1,2加成正反应速率增大，1,4加成正反应速率减小
D．从0 ℃升至40 ℃，1,2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
8．(2024·河北高三专题练习)二氧化碳选择性加氢制甲醇是解决温室效应、发展绿色能源和实现
经济可持续发展的重要途径之一。常温常压下利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应
机理和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)，下列说法错误的是( )A．催化剂能改变反应机理，加快反应速率，降低反应热
B．二氧化碳选择性加氢制甲醇是放热反应
C．该历程的决速步为HCOO*＋4H*===CHO*＋HO
3 2
D．总反应为CO (g)＋3H(g)===CHOH(g)＋HO(g)
2 2 3 2
9．(2023·北京海淀二模)光解水制氢的关键步骤是水的氧化。我国科学家用仿生催化剂[用
Cu(H O)表示]实现在NaHCO 溶液中高效催化水的氧化，该过程物质转化及反应能量变化示意图如
2 3
下：
下列说法不正确的是( )
A．步骤①可表示为Cu(H O)＋2HCO===Cu(H O)(OH)(CO )＋HCO
2 2 3 2 3
B．水的氧化反应为2HO－4e－＋4HCO===O ↑＋4HCO
2 2 2 3
C．ΔH＝ΔH＋ΔH＋ΔH＋ΔH＋ΔH＋ΔH
1 2 3 4 5 6
D．催化剂参与反应，降低活化能，加快反应速率
10．(2023·湖南等级考)N H 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
2 4
学家合成的某 Ru(Ⅱ)催化剂(用[LRu—NH ]＋表示)能高效电催化氧化NH 合成NH ，其反应机理如
3 3 2 4
图所示。下列说法错误的是( )
A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配体NH 失去质子能力增强
3
B．M中Ru的化合价为＋3
C．该过程有非极性键的形成
D．该过程的总反应式：4NH －2e－===N H＋2NH
3 2 4
11.我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究 CH(g)＋CH OH(g) CH(g)＋HO(g)在固体
6 6 3 7 8 2
酸(HB)催化剂表面进行的反应历程如图所示。其中吸附在固体酸(HB)表面⥫⥬的物种用*标注。
(1)该反应的ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)C H在催化剂表面转化为CH的反应方程式为
6 7
________________________________________________________________________。
(3)在固体酸(HB)催化作用下，测得该反应的速率方程为v＝k·p(C H)(k为速率常数)。在刚性容器
6 6
中发生该反应，关于该反应的平衡常数(K)和反应速率(v)的叙述正确的是______________(填标号)。
A．升高温度，K和v均增大
B．增大p(C H)，K不变，v增大
6 6
C．降低温度，K和v均减小
D．增大p(CHOH)，K不变，v增大
3
12．Ⅰ.我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反
应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
甲醇(CHOH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能方式：
3
方式A：CH OH* ―→CH O* ＋H*
3 3
E ＝＋103.1 kJ·mol－1
a
方式 B：CH OH* ―→CH ＋OH*
3
E ＝＋249.3 kJ·mol－1
b
由活化能E值推测，甲醇裂解过程主要历经的方式应为________(填“A”或“B”)。
下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.TiCl 是由钛精矿(主要成分为TiO)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl 的流程示意图如
4 2 4
下：
氯化过程：TiO 与Cl 难以直接反应，加碳生成CO和CO 可使反应得以进行。
2 2 2
已知：TiO(s)＋2Cl (g)=== TiCl(g)＋ O(g)ΔH＝＋175.4 kJ·mol－1
2 2 4 2 1
2C(s)＋O(g)===2CO(g)ΔH＝－220.9 kJ·mol－1
2 2
(1) 沸 腾 炉 中 加 碳 氯 化 生 成 TiCl(g) 和 CO(g) 的 热 化 学 方 程 式 为
4
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)
工业上处理尾气中NO的方法为将NO与H 的混合气体通入Ce(SO ) 与Ce(SO ) 的混合溶液中，
2 4 2 2 4 3
其物质转化如图所示。写出图示转化的总反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时检测(四十九)
1．B 在酸性配位点上，NH 提供孤电子对，H＋提供空轨道，二者通过配位键形成NH，A错误；增
3
大压强能增大微粒间的作用力，有利于NO与O 吸附在Fe3＋配位点上，发生化合反应形成NO ，B正
2 2
确；反应物NH 和生成物HO的中心原子N、O的价层电子对数都为4，杂化类型都为sp3，C错误；从
3 2
图中可以看出，反应物为NH 、NO、O，生成物为N、HO，则在催化剂表面发生的总反应为4NH ＋
3 2 2 2 3
4NO＋O===4N ＋6HO，D错误。
2 2 2
2．B 由题图可知，吸附在FeO 上的两个氢原子分别与Fe2＋、O2－结合，故带不同电荷，A错误；
3 4－x
反应中HCO转化为HCOO－，根据碳元素化合价变化可知，生成1 mol HCOO－理论上转移电子2 mol，B
正确；步骤Ⅰ中HCO失去氧，发生还原反应，C错误；反应过程中H 和HCO转化为HCOO－和HO，
2 2
存在氢氢键、氢氧键、碳氧键的断裂和氢氧键、碳氢键的生成，D错误。3．D A项，生成CH COOH的总反应为CH ＋CO ――→CH COOH，原子利用率为100%；B
3 4 2 3
项，CH 选择性活化变为①过程中，有1个C—H键发生断裂；C项，根据图示，①的总能量高于②的总
4
能量，①→②放出能量；D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高平衡转化率。
4．D 催化剂可以通过改变活化能来改变化学反应速率，对ΔH无影响，A错误；由题中反应分步
进行的式子可知，Ⅰ对应的物质是(CH)C＋，B错误；总反应速率主要由活化能最大的步骤决定，即
3 3
(CH)C—Br―→，其他条件不变时，NO的浓度越高，反应②速率越快，但对总反应速率的影响不大，
3 3
C错误；由C可知，(CH)C—Br的浓度越大，该步骤反应速率越快，总反应速率越快，D正确。
3 3
5．B 不饱和碳原子与其他原子直接结合形成新的化合物为加成反应，反应①②为加成反应，故
A项错误；反应前加入H＋，反应后又产生了H＋，所以H＋为催化剂，B项正确；反应①中反应物能量低
于生成物，该反应为吸热反应，②③反应的反应物能量均高于生成物的能量，这两步反应均为放热反
应，C项错误；对于总反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应为放热反应，但反应是否加热
与反应热无关，D项错误。
6．A 催化剂降低反应活化能，不影响反应的焓变，故A错误；Ru配合物1、2、3、4中Ru所连的
键没有变化，所以Ru的化合价不变，故B正确；在有Ru基催化剂存在的条件下，CO 与H 合成
2 2
HCOOH，根据原子守恒，发生的反应为CO ＋H 催化剂,HCOOH，故C正确；CO 浓度过大将减小催
2 2 2
化剂与H 之间的接触，从而影响催化剂的实际催化效率，故D正确。
2
7．C 结合图像可知，1,4加成产物的能量比1,2加成产物的能量低，即1,4加成产物比1,2加成产物
稳定，A正确；从题图可以看出反应物比2种产物能量都高，属于放热反应，0 ℃→40 ℃升高温度，平
衡向逆反应方向移动，1,3丁二烯的转化率降低，B正确；温度升高，1,2加成反应和1,4加成反应的正反
应速率均加快，C错误；由0 ℃升温至40 ℃时，1,3丁二烯发生的反应由以1,2加成为主变为以1,4加成
为主，即1,2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，D正确。
8．A 催化剂能改变反应机理，加快反应速率，不能改变反应热，A错误；由反应历程图可知反应
物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，B正确；HCOO*＋4H*===CHO*＋HO的活化
3 2
能最大，是该历程的决速步，C正确；该反应的反应物是CO 和H，生成物是CH OH和HO，则总反
2 2 3 2
应为CO (g)＋3H(g)===CHOH(g)＋HO(g)，D正确。
2 2 3 2
9．A 若步骤①表示为Cu(H O)＋2HCO===Cu(H O)(OH)(CO )＋HCO ，则H原子不守恒，A
2 2 3 2 3
错误；由题干图示信息可知，水的氧化反应(总反应)方程式为2HO－4e－＋4HCO===O ↑＋4HCO ，B
2 2 2 3
正确；根据盖斯定律结合题干图示信息可知，ΔH＝ΔH＋ΔH＋ΔH＋ΔH＋ΔH＋ΔH，C正确；根据
1 2 3 4 5 6
碰撞理论可知，催化剂参与反应，通过降低活化能，提高活化分子百分含量，从而加快反应速率，D正
确。
10．B 依题意分析：
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据图像分析可知，Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，[LRu—NH ]2＋可与NH 反应生成[LRu—NH]＋和
3 3 2
NH，配体NH 失去质子能力增强，A项正确；结合题图可知，[LRu—NH]2＋→[LRu—NH ]＋失去1个H，
3 3 2
所带电荷数减1，则Ru化合价不变，与[LRu—NH ]＋相比，M中N含有1个单电子，所以Ru的化合价
2
不是＋3，B项错误；据图像分析可知，反应过程中有N—N非极性键的形成，C项正确；结合题图可知，
总反应为4NH －2e－===N H＋2NH，D项正确。
3 2 4
11．解析：(1)ΔH＝生成物相对能量－反应物相对能量＝(－61.4－0)kJ·mol－1＝－61.4 kJ·mol－1。
(2)由题图可知，CH在催化剂表面转化为CH的反应方程式为CH＋CH B===C H＋HB。(3)由反应
6 7 6 3 7
CH(g)＋CH OH(g)CH(g)＋HO(g) ΔH＝－61.4 kJ·mol－1可知，该反应为放热反应，该体系反
6 6 3 7 8 2
应前后气体分子数目不变；升高温度，化学平衡逆向移动，则K减小，升高温度反应速率v增大，故A
错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K不变，增大p(C H)，根据v＝k·p(C H)(k为速率
6 6 6 6
常数)，则反应v增大，故B正确；降低温度，化学平衡正向移动，则K增大，降低温度反应速率v减小，
故C错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K不变，增大p(CHOH)，根据v＝k·p(C H)(k
3 6 6
为速率常数)，反应速率不变，故D错误。
答案：(1)－61.4 (2)C H＋CH B===C H＋HB (3)B
6 3 7
12．解析：Ⅰ.方式A中活化能小，则由活化能E值推测，甲醇裂解过程主要历经的方式应为A。该
历程中，放热最多为41.9 kJ·mol－1→－65.7 kJ·mol－1，该步骤的化学方程式为CHO*＋3H*===CO*＋
4H*或CHO*===CO*＋H*。
Ⅱ.(1)已知：
①TiO(s)＋2Cl (g)=== TiCl(g)＋ O(g)ΔH＝＋175.4 kJ·mol－1
2 2 4 2 1
②2C(s)＋O(g)===2CO(g)ΔH＝－220.9 kJ·mol－1
2 2
依据盖斯定律①＋②即得到沸腾炉中加碳氯化生成TiCl(g)和CO(g)的热化学方程式：TiO(s)＋
4 2
2Cl (g)＋2C(s)===TiCl (g)＋2CO(g) ΔH＝－45.5 kJ·mol－1。
2 4
(2)根据示意图可判断反应物是氢气和NO，生成物是氮气，依据原子守恒可知还有水生成，则图示
转化的总反应的化学方程式为2H＋2NO===N ＋2HO。
2 2 2
答案：Ⅰ.A CHO*＋3H*===CO*＋4H*(或CHO*===CO*＋H*)
Ⅱ.(1)TiO (s)＋2Cl (g)＋2C(s)===TiCl (g)＋2CO(g) ΔH＝－45.5 kJ·mol－1 (2)2H ＋2NO===N
2 2 4 2 2
＋2HO
2
