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微专题突破16 归因类问题考点透视一
一、选择题
1．（2024·江苏省南通市三模）NaOH活化过的Pt/TiO 催化剂对甲醛氧化为CO 具有较好的催化效
2 2
果，有学者提出该催化反应的机理如下。下列说法不正确的是
A．步骤Ⅰ中存在非极性键的断裂
B．步骤Ⅰ可理解为HCHO中带部分负电荷的O与催化剂表面的－OH发生作用
C．步骤Ⅱ中发生的反应可表示为HCOOH=====CO＋HO
2
D．该催化剂对苯的催化氧化效果优于对HCHO的催化氧化效果
【答案】D
【解析】A项，步骤Ⅰ中O 断键为非极性键断裂，正确；B项，氧的电负性大于碳，HCHO中的O
2
带部分负电荷，由图可知，带部分负电荷的O与催化剂表面的－OH中带部分正电荷的H发生作用，正确；
C项，步骤Ⅱ中观察反应物质的变化可知，生成了CO和HO，发生的反应可表示为HCOOH=====CO＋
2
HO，正确；D项，苯中存在共轭效应，电子分布较均匀，该催化剂要有正、负电荷的作用，因此对苯的
2
催化氧化效果弱于对HCHO的催化氧化效果，错误。
2．（2024·广东省茂名市二模）我国科研人员探究了不同催化剂电化学催化CO 生产HCOOH的催
2
化性能，反应机理如图所示。下列说法不正确的是
A．使用三种催化剂，反应历程都分4步进行
B．该反应过程仅涉及σ键的断裂与形成
C．相同条件下，HCOOH(l)比CO(g)稳定
2
D．相同条件下，使用催化剂In(101)时，反应过程中*OCHO所能达到的最高浓度更大
【答案】B
【解析】A项，使用三种催化剂，反应历程中4次活化能的改变，反应历程都分4步进行，正确；B
项，在In(101)反应过程CO 转化 →HCOOH，反应历程同时涉及π键
2
的断裂与形成，错误；C项，HCOOH(l)所具有的能量比CO(g)低，能量越低越稳定，正确；D项，相
2
同条件下，使用催化剂In(101)时，活化能较低反应速率较快，反应过程中*OCHO所能达到的最高浓度微专题突破16 归因类问题考点透视一
更大，正确。
3．（2025·甘肃阶段练习）二氧化碳甲烷化的研究对缓解能源危机意义重大。以LaNiO 催化二氧化
3
碳甲烷化的反应机理如图所示（LaNiO 与HO作用生成LaO 和Ni）。下列说法正确的是
3 2 2 3
A．催化剂在反应中参加了反应，降低了活化能，提高了平衡产率
B．LaOCO 在反应中为催化剂
2 2 3
C．若•H+CO•— \s\up 0() 是反应的决速步，则该步的化学反应速率最快
2 →
D．图示过程的总反应式可表示为4H＋CO=====2HO＋CH
2 2 2 4
【答案】D
【解析】A项，催化剂在反应中参加了反应，降低了活化能，提高反应速率，但不影响化学平衡、
不能提高平衡产率，错误；B项，反应的催化剂为LaNiO ，由图可知LaOCO 在反应中为中间产物，错
3 2 2 3
误；C项，决速步的活化能最大、化学反应速率最慢，错误；D项，由图可知，二氧化碳甲烷化的总反应
为4H＋CO=====2HO＋CH，正确。
2 2 2 4
4．（2024·甘肃卷）甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示。下列说法错误的
是
A．E＝1.41 eV
2
B．步骤2逆向反应的ΔH＝＋0.29 eV
C．步骤1的反应比步骤2快
D．该过程实现了甲烷的氧化
【答案】C
【解析】A项，由能量变化图可知，E＝0.70 eV－(－0.71 eV)＝1.41 eV，正确；B项，步骤2逆向反
2
应的ΔH＝－0.71 eV－(－1.00 eV)＝＋0.29 eV，正确；C项，由能量变化图可知，步骤1的活化能E ＝
1
0.70 eV，步骤2的活化能E＝－0.49eV－(－0.71eV)＝0.22 eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步
3
骤1的反应速率比步骤2慢，错误；D项，该过程甲烷转化为甲醇，属于氧化反应，该过程实现了甲烷的
氧化，正确。
二、填空题
5．（2024·南通市海安市）捕集并转化CO 可以有效实现碳达峰、碳中和。
2
Ⅰ．工业上利用两种温室气体CH 和CO 催化重整制取H 和CO，主要反应为
4 2 2
反应①：CH(g)＋CO(g) 2CO(g)＋2H(g) ∆H＝＋247.4 kJ·mol－1
4 2 2 1
2
细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找
找找过程中还发生三个副反应：
反应②：CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ∆H＝＋41.2 kJ·mol－1
2 2 2 2
反应③：2CO(g) CO(g)＋C(s) ∆H＝－171.0 kJ·mol－1
2 3
反应④：CH(g) 2H(g)＋C(s) ∆H
4 2 4
将CH 与CO(体积比为1∶1)的混合气体以一定流速通过催化剂，产物中H 与CO的物质的量之比、
4 2 2
CO 的转化率与温度的关系如图所示：
2
（2）500℃时，比较小，此时发生的副反应以___________(选填②、③、④中一种)为主。升高温度，
产物中H 与CO的物质的量之比增大的原因是_________________________________________
2
___________________________________________________。
【答案】（2）② 升高温度，反应以反应④为主，H 增大幅度大于CO
2
【解析】500℃时，产物的比值比较小说明反应中氢气的物质的量减小、一氧化碳的物质的量增大，
则此时发生的副反应以②为主；升高温度，产物的比值增大说明反应以反应④的为主，氢气的物质的量
增大幅度大于一氧化碳，故答案为：②；升高温度，反应以反应④为主，H 增大幅度大于CO。
2
6．（2024·镇江市丹阳市上学期开学考）热解。在一定空气流速下，相同时间内MnCO 热解产物中
3
不同价态Mn的占比随热解温度的变化如图：
注：图中Mn(Ⅱ)等表示化合物中锰元素的价态
MnCO 热解过程中涉及如下化学反应：
3
ⅰ．MnCO(s)＝MnO(s)+CO (g)
3 2
ⅱ．4MnO(s)＋O(g) 2MnO(s) ∆H＜0
2 2 3
ⅲ．2MnO(s)＋O(g) 4MnO (s) ∆H＜0
2 3 2 2
①为了增大产物中MnO 的占比，除控制温度在450℃左右外，还可采用的措施有
2
_____________________________________________。
②温度升高，产物中MnO的占比降低，可能的原因是______________________________________。
【答案】①增大空气的流速 ②反应ii的速率大于反应i的速率
【解析】①由图可知，在450℃的含量最大且其它价态锰含量较低，由方程式可知，通入更多氧气利
于二氧化锰的生成，所以为了增大产物中二氧化锰的占比，可以采用的措施为：控制温度在450℃左右、
增大空气的流速，故答案为：增大空气的流速；②由方程式可知，碳酸锰热解时，先生成氧化锰，氧化微专题突破16 归因类问题考点透视一
锰再与氧气反应转化为高价态的氧化物，温度升高，产物中氧化锰的占比降低说明反应 ii的速率大于反
应i的速率，故答案为：反应ii的速率大于反应i的速率。
7．（2024·南通一模）一种燃煤烟气中CO 的捕集和资源再利用技术可通过如下转化过程实现。
2
转化I是利用风/太阳能电厂过剩电力，将CO 转化为C H 等高值产品。
2 2 4
转化II是利用风/太阳能电厂过剩电力驱动压缩机压缩CO。
2
转化III是风/太阳能电厂发电低谷时，利用压缩CO 推动汽轮机，带动发电机发电。
2
在金属催化剂表面发生*CO— \s\up 0()*C H 转化的过程可能为*CO— \s\up 0()*COOH— \s\up
2 → 2 4 2 → →
0()*CO— \s\up 0()*OCCO— \s\up 0()*C H(*表示吸附在催化剂表面)。其中部分物种在催化剂表面的吸
→ → 2 4
附构型如图甲所示，反应历程中的相对能量如图乙所示。与Cu催化剂相比，掺杂了Cs的Cu－Cs复合催
化剂更有利于C H 的形成，可能原因是
2 4
___________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
（3）从物质转化与资源综合利用角度分析，本工艺中CO 的捕集和资源再利用技术的优点是
2
___________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________。
【答案】（2）Cu－Cs复合催化剂可提供更多的活性位点(Cu－Cs复合催化剂更有利于CO等中间体
的吸附)，且能降低反应的活化能，因此更有利于C H 的形成 （3）有利于将CO 转化为更有价值的
2 4 2
C H 等产品；使用风能、太阳能有利于减排CO；能实现能量的储存和转化，调控电力过剩或电力不足
2 4 2
【解析】②从图甲中可以看出Cu－Cs复合催化剂可提供更多的活性位点，有利于CO等中间体的吸
附，故掺杂了Cs的Cu－Cs复合催化剂更有利于C H 的形成，可能原因是：Cu－Cs复合催化剂可提供更
2 4
多的活性位点(Cu－Cs复合催化剂更有利于CO等中间体的吸附)，且能降低反应的活化能，因此更有利
于C H 的形成；（2）从物质转化与资源综合利用角度分析，本工艺中CO 的捕集和资源再利用技术的优
2 4 2
点是：有利于将CO 转化为更有价值的C H 等产品；使用风能、太阳能有利于减排CO；能实现能量的
2 2 4 2
储存和转化，调控电力过剩或电力不足等。
8．（2024·江苏南京市、盐城市一模）VO－WO/TiO 催化剂可以催化NH 脱除烟气中的NO。
2 5 3 2 3
催化剂的应用。将模拟烟气(含NO、NH 、N、O、HO)以一定流速通过装有VO－WO/TiO 催化
3 2 2 2 2 5 3 2
剂的反应管，反应相同时间，测得NO的转化率随温度的变化如题图所示。
4
细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找
找找①反应温度高于350℃，NO转化率下降的原因可能是
_____________________________________________________________________________。
②若烟气中含有SO ，则会导致催化剂失活，原因可能是
2
_________________________________________________________________________________________
________________________________________________。
【答案】①催化剂活性下降，反应速率减慢；NH 与O 发生反应生成NO ②SO 会被(VO)催化氧
3 2 2 2 5
化为SO ，SO 与NH 作用生成NH HSO 或(NH )SO ，覆盖(沉积)在催化剂的表面，大大降低了催化剂
3 3 3 4 4 4 2 4
和反应物的接触面积[或SO 与NH 作用生成NH HSO 或(NH )SO ，最终被氧化为NH HSO 或
2 3 4 3 4 2 3 4 4
(NH )SO ，覆盖(沉积)在催化剂的表面，大大降低了催化剂和反应物的接触面积]
4 2 4
【解析】①反应温度高于350℃，催化剂活性下降，反应速率减慢；此外，NH 能与O 发生反应生成
3 2
NO，从而导致NO转化率下降，故答案为催化剂活性下降，反应速率减慢；NH 与O 发生反应生成
3 2
NO；②若烟气中含有 SO ，SO 会被(VO)催化氧化为 SO ，SO 与 NH 作用生成 NH HSO 或
2 2 2 5 3 3 3 4 4
(NH )SO ，覆盖(沉积)在催化剂的表面，大大降低了催化剂和反应物的接触面积，从而导致催化剂失活，
4 2 4
故答案为SO 会被(VO)催化氧化为SO ，SO 与NH 作用生成NH HSO 或(NH )SO ，覆盖(沉积)在催
2 2 5 3 3 3 4 4 4 2 4
化剂的表面，大大降低了催化剂和反应物的接触面积[或SO 与NH 作用生成NH HSO 或(NH )SO ，最
2 3 4 3 4 2 3
终被氧化为NH HSO 或(NH )SO ，覆盖(沉积)在催化剂的表面，大大降低了催化剂和反应物的接触面
4 4 4 2 4
积]。
9．（2025·江苏省泰州中学月考）甲烷是一种重要的化工原料，常用于制H 和CO。
2
（1）甲烷裂解制氢的反应为CH(g)＝C(s)＋2H(g) ∆H＝75 kJ·mol－1，Ni和活性炭均可作该反
4 2
应催化剂。CH 在催化剂孔道表面反应，若孔道堵塞会导致催化剂失活。
4
①Ni催化剂可用NiC O·2HO晶体在氩气环境中受热分解制备，该反应方程式为
2 4 2
_________________________________________________________。
②向反应系统中通入水蒸气可有效减少催化剂失活，其原因是_________________________________
___________________________________________。
③在相同气体流量条件下，不同催化剂和进料比[]对甲烷转化率的影响如图所示。
使用活性炭催化剂，且其他条件相同时，随着进料比的增大，甲烷的转化率逐渐增大的原因是
_______________________________________________________________。
④使用Ni催化剂，且其他条件相同时，随时间增加，温度对Ni催化剂催化效果的影响如下图所示。
使用催化剂的最佳温度为___________，650℃条件下，1 000 s后，氢气的体积分数快速下降的原因为
___________________________________________________________________________。微专题突破16 归因类问题考点透视一
（2）甲烷、二氧化碳重整制CO经历过程I、II。过程I如图所示，可描述为_____________________
___________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________；过程II保持温度不变，再
通入惰性气体，CaCO 分解产生CO，Fe将CO 还原得到CO和Fe O。
3 2 2 3 4
【答案】（1）①NiC O·2HO=====Ni＋2CO↑＋2HO ②水蒸气与碳反应生成CO(或CO)与氢
2 4 2 2 2 2
气，减少固体碳对孔道的堵塞 ③进入反应的甲烷含量越低，甲烷分子与催化剂接触的几率越大，转化率
越高 ④600℃ 温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活 （2）CH 和CO 在催
4 2
化剂Ni表面反应，产生CO和H ，H 和CO还原Fe O 生成Fe、CO 和HO，未反应完和生成的CO 与
2 2 3 4 2 2 2
CaO反应生成CaCO
3
【解析】（1）①根据题意可知，在氩气环境中受热分解可得到 Ni，其方程式为：
NiC O·2HO=====Ni＋2CO↑＋2HO；②向反应系统中通入水蒸气可有效减少催化剂失活，是因为水
2 4 2 2 2
蒸气与碳反应生成CO(或CO)与氢气，减少固体碳对孔道的堵塞；③进料比的增大，进入反应的甲烷含
2
量越低，甲烷分子与催化剂接触的几率越大，转化率越高；④由图可知，在反应后期550℃，600℃，
650℃下，600℃时H 的体积分数最高，即催化效率最高的是600℃时，故答案为：600℃；650℃条件下
2
氢气的体积分数快速下降，是因为温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活；
（2）由图可知，CH 和CO 在催化剂Ni表面反应，生成CO和H ，H 和CO还原Fe O 生成Fe、CO 和
4 2 2 2 3 4 2
HO，未反应完和生成的CO 与CaO反应生成CaCO 。
2 2 3
10．（2024·泰州市期中）利用CO 制甲烷可实现碳中和，CO 催化加氢合成CH 反应为CO(g)＋
2 2 4 2
3H(g) CH(g)＋2HO(g) ∆H＝－165 kJ·mol－1。
2 4 2 1
（1）CO 催化加氢合成CH 过程中，CO 活化的可能途径如题图1所示， CO是CO 活化的优势中
2 4 2 2
间体，原因是______________________________________________________________________________
_______________________________。
6
细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找
找找（2）CeO 催化CO 与H 转化为CH 的机理如题图2所示。
2 2 2 4
①步骤(ⅱ)中相关的碳原子轨道杂化类型的变化为_______________________________。
②催化剂中掺入少量CaO，用Ca2＋替代CeO 结构中部分Ce4＋形成CaCe O，可提高催化效率的原
2 x 1－x y
因是_______________________________________________。
③催化剂CeO 在催化过程中由CeO 转变成CeO 晶胞的组成结构变化如题图3所示，一个CeO
2 2 2－x 2－x
晶胞中Ce4＋和Ce3＋个数比为___________。
（3）CO 催化加氢合成甲烷时，选用Ni和Ni-CeO 作催化剂时，反应相同时间，测得CO 转化率和
2 2 2
生成CH 选择性随温度变化的影响分别如题图4和题图5所示。
4微专题突破16 归因类问题考点透视一
①以Ni为催化剂，高于320℃后，CO 转化率上升的主要原因是_______________________________
2
___________________________________________________________________________________________
________________________________。
②以Ni-CeO 为催化剂，高于320℃后，CO 转化率略有下降的可能原因是
2 2
___________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
【答案】（1）生成中间体CO反应的活化能小，反应速率快、CO中间体能量低，稳定，有利于生成
（2）①由sp杂化转变为sp2杂化 ②结构中氧空位增加 ③ （3）①高于320℃后，Ni催化剂活性随温
度升高而增强，和温度升高的共同作用使CO 催化加氢合成甲烷反应速率加快，使CO 转化率上升 ②高
2 2
于320℃后，温度升高对反应速率的影响小于催化剂活性减弱对反应速率的影响，CO 催化加氢合成甲烷
2
反应速率下降；CO 催化加氢合成甲烷反应放热，温度升高不利于提高CO 转化率
2 2
【解析】（1）生成中间体CO反应的活化能小，反应速率快、CO中间体能量低，稳定，有利于生成，
因此CO 催化加氢合成CH 过程中，CO是CO 活化的优势中间体；（2）①步骤(ⅱ)中相关的碳原子由
2 4 2
CO 中的sp杂化转化至CeCO 中CO2－中C为sp2杂化，故轨道杂化类型的变化为由sp杂化转变为sp2杂
2 3 3
化；②催化剂中掺入少量CaO，用Ca2＋替代CeO 结构中部分Ce4＋形成CaCe O，Ca2＋的电荷比Ce4＋少，
2 x 1－x y
则可使结构中氧空位增加；③假设CeO 中的Ce4＋和Ce3＋的个数分别为m和n，则m＋n＝1，由化合物
2－x
中各元素正、负化合价代数和为0可得4m＋3n＝4－2x，解得m＝1－2x，n＝1－m＝2x，故一个CeO
2－x
晶胞中Ce4＋和Ce3＋个数比为；（3）①以Ni为催化剂，高于320℃后，CO 转化率上升的主要原因是高于
2
320℃后，Ni催化剂活性随温度升高而增强，和温度升高的共同作用使CO 催化加氢合成甲烷反应速率加
2
快，使CO 转化率上升；②以Ni-CeO 为催化剂，高于320℃后，CO 转化率略有下降的可能原因是高于
2 2 2
320℃后，温度升高对反应速率的影响小于催化剂活性减弱对反应速率的影响，CO 催化加氢合成甲烷反
2
应速率下降；CO 催化加氢合成甲烷反应放热，温度升高不利于提高CO 转化率。
2 2
8
细节决定成败 目标成就未来 找找找找找找找找找找找找找找找找找找找找
找找
