文档内容
通关 07 反应历程探究与催化机理
【高考预测】预测考向，总结常考点及应对的策略
【技法必备】提供方法技巧，解决问题策略
【误区点拨】点拨常见的易错点
【抢分通关】分析命题热点，把握解题技巧，精选名校模拟题
概率预测 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆
题型预测 选择题和非选择题☆ ☆ ☆ ☆ ☆
①化学反应热、化学反应速率有关的反应历程是考查的重点。
考向预测
②单循环和多循环的催化机理是考查的重点。
化学反应历程探究与催化机理是化学反应原理模块中的重要组成部分，涉及宏观瓣识与微现探析、变
化观念与平衡思想以及证据推理与模型认知等多重学科素养。近年来，在自主命题省份的试卷中有不同粗
度的呈现，有的省份出现的概率达到100%，成为I卷和Ⅱ卷综合题考查的重点。反应历程或机理图像一般
取材于实际科研成果，充分体现了化学反应的本质，高考常以此为载体考查反应原理、活化能、反应热等
知识，是近年高考的命题热点。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及
各物质的用量。此类试题以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，就是把一个复杂反应分解
成若干个反应，然后按照一定规律组合起来，从而达到阐述复杂反应的内在联系的目的，从宏观和微观相
结合的视角分析与解决实际问题。从近年考题的精况看，可将化学反应机理考查分为三个热点：一是反应
过程中的能量变化：二是反应过程中的微粒变化：三是机理与化学反应速率和化学平衡的关系。
技法1 “环式”反应催化机理的分析
“环式”反应过程图如下：
“入环”的物质为反应物，如图中的①④；位于“环上”的物质为催化剂或中间体，如图中的⑤⑥⑦
⑧；“出环”的物质为生成物，如图中的②③；由反应物和生成物可快速得出总反应方程式。
1.明确反应物：最重要的要看清图示中的箭头，明确哪些物质进行循环体系，哪些物质离子循环体系，进
行循环体系的物质为总反应的反应物，离子循环体系的物质为总反应的生成物。
2.明确催化剂和中间产物：从循环图示中找出分解的若干反应，通过分步反应区分哪些是催化剂，哪些是中间产物。
3.写出总反应：依据质量守恒定律，确定循环 图示中没标出的物质，利用氧化还原反应的配平方法进行配
平，写出总反应，同时标出催化剂和反应条件。
技法2 “直线式”催化剂表面“吸附”“脱附”机理分析
1.过程分析
上述是合成氨的催化反应机理的一般过程(简化的过程)：
①反应物扩散到催化剂表面；
②反应物被吸附在催化剂表面；
③被吸附的反应物发生化学反应生成产物；
④产物的解吸。
2.过程中能量变化分析
催化剂的催化过程是一个能量变化的过程，其中有能量升高（称为吸热）、也有能量降低（称为放
热）。吸热的过程就是“爬坡”的过程，就是能垒，最大能垒就是活化能。能垒是指必须要克服的能量障
碍，才能达到化学反应的转化状态。催化剂吸附一般是吸热的，而催化剂脱附是表征催化剂反应过程中，
催化剂表面上被吸附物质释放出去的反应步骤之一。脱附并非是必须要克服的能量障碍，因此，催化剂脱
附不能算作是能垒。但是，在实际的催化剂反应中，由于催化剂的活性中心部分与反应物之间的相互作用
强度较大，因此，在某些情况下，催化剂脱附所需要的能量也是催化反应中的一种能垒之一。
例如：我国科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在铁掺杂W18049纳米反应器催化剂表面上实
现常温低电位合成氨，获得较高的氮产量和法拉第效率。反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物
种用*标注。
需要吸收能量最大的能量（活化能）E= ev，该步骤的化学方程式为 。若通入 体积分数过
大时导致催化剂效率降低的原因是 。
【答案】1.54 NH *+NH=2NH H 占据催化剂活性中心过多或H 体积分数过大时，催化剂吸附了较多的
3 3 3 2 2
H，阻碍了N 与催化剂的接触，导致催化剂催化效率降低。
2 2【解析】根据图示，吸收能量最大能垒，即相对能量的差最大为-1.02-(-2.56)=1.54；根据图示，该步反应
的方程式为NH *+NH=2NH；若通入H 的体积分数过大，H 占据催化剂活性中心过多或H 体积分数过大
3 3 3 2 2 2
时，催化剂吸附了较多的H，阻碍了N 与催化剂的接触，导致催化剂催化效率降低；
2 2
也就是说，脱附就看是吸热还是放热，吸热的话考虑能垒问题。
技法3 能垒与决速步骤的关系
能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决
速步骤，也称为慢反应。例如下图中，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而
HCOO*+H*=CO +2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤 。
2
【特别提醒】①最大能垒是指反应历程各步变化中起始相对能量和过渡态相对能量的最大差值。
②能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。
③用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。
④相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。
⑤书写总反应化学方程式只看始态和终态的物质，并删去二者中相同的物质，不考虑各步骤中的“中间物
质”。
⑥若吸附在催化剂表面的物种用“*”标注，则物种“吸附”放热，而“脱附”吸热。
技法4 催化剂与化学反应的关系
化学反应中，反应分子原有的某些化学键，必须解离并形成新的化学键，这需要一定的活化能。在某
些难以发生化学反应的体系中，加入有助于反应分子化学键重排的第三种物质(催化剂)其作用可降低反应
的活化能。催化剂能改变反应的途径、降低反应的活化能、加快反应速率，但不能改变反应热的符号与数
值、不能改变平衡的移动方向。左图虚线表示催化剂对反应的影响，右图为催化反应历程示意图。
技法5 催化剂与中间产物的判断
催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有
发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。中间产物：在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看
似乎并没有生成，实则是生成多少后续有消耗多少。
在含少量 I-的溶液中，HO 分解的机理为：
2 2
HO + I- → H O + IO- 慢
2 2 2
HO + IO-→ O + I- +H O 快
2 2 2 2
在该反应中I-为催化剂， IO-为中间产物。
而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质，(产物一般多
是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生
成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图中，MoO 则是该反应的催化剂，图中剩余的三个
3
物质均为中间产物：
1，2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理
技法6 热力学控制和动力学控制的区别
1.有机反应沿着不同的反应历程会得到不同的产物，如果反应还未达成平衡前就分离产物，利用各种产物
生成速率差异来控制产物分布称动力学控制反应，其主要产物称动力学控制产物。如果让反应体系达成平
衡后再分离产物，利用各种产物热稳定性差异来控制产物分布称热力学控制反应或平衡控制反应，其主要
产物称热力学控制产物。
2.两种控制的区别是在分离产物时反应体系是否达到平衡态，而此概念中并没有涉及反应条件， 反应条件
不同只是通过影响在分离产物时反应体系离化学平衡态的距离而影响反应产物的分布。
3.要利用控制因素不同，而控制不同的主要产物，并不是任何平行反应都行，而是应当满足一定条件的反
应才有可能。下面以A 分别生成B 和C 两种产物为例：
首先是两个方向均有明显的可逆性，如果两个方向的反应几乎没有可逆性，B、C 一旦生成就不能逆转，直到反应物消耗完为止，很明显生成速度快者量最多，它就是主要产物，平衡也无从谈起，则产物都为动
力学控制产物。
其二，两种不同产物之间有较明显的热稳定性差异，如上图所示，如C的热稳定性明显比B高，且热稳定
性相对较好的C产物，生成反应有较高的活化能，当然它的生成反应速率较低，而热稳定性相对较低的
B，生成反应却有较低的活化能，相应B有较高的生成反应速率。【根据阿伦尼乌斯公式：k=Ae-Ea/RT。k为
速率常数，R为摩尔气体常量，T为热力学温度，Ea为表观活化能，A为指前因子（也称频率因子），活
化能Ea越小，反应速率常数越大】
第三，有的反应还应当在一定的温度范围内进行。同样根据阿伦尼乌斯公式：k=Ae-Ea/RT。增加温度可以减
小活化能的影响，因此，增加温度有利于得到热力学产物；降低温度，有利于得到动力学产物。
第四，在反应达到平衡前分离产物，无论什么温度范围内，始终有生成B产物的速率，大于生成C产物的
速率，只是随着温度的升高两者的差异减小， 因此在任意温度下进行反应，在反应未达成平衡就分离产
物时，反应受动力学控制——B产物为主要产物。
第五，若达成平衡后才分离产物，反应受热力控制——C产物为主要产物。在后一种情况下，两直线有一
交点，设其对应温度为T，反应在低于T的温度范围内进行时，生成B的速率大于生成C产物的速率，仍
然是反应受动力学控制时，B 产物为主要产物，而反应受热力学控制时，C 产物为主要产物。当温度等于
T 时，生成产物B 和C 的速率相等，所以反应体系离平衡尚远时产物中B、C 比例几乎相同，达成平衡
后，C产物为主要产物。当温度高于T时，生成C产物的速率大于生成B产物的速率，C产物就既是热力
学稳定产物，也是生成速率快的产物，无论是热力学控制产物，还是动力学控制产物，C产物均是主要产
物。从热力学方面：要使热力学稳定性较高的C产物在平衡产物中为主要产物，同样对温度有一定的限
制，如果各种产物的平衡表达式形式相同，那么各种产物的平衡浓度与其平衡常数成正比例关系。
4.在有机化学中，绝大多数反应是动力学控制的。也有很多涉及动力学和热力学控制竞争的例子。例如羟
醛缩合反应用NaOH这种弱碱会生成更稳定的化合物。主要产物为热力学更稳定的产物，动力学控制的反
应通常设计低温，强（路易斯）酸强（路易斯）碱的条件，LDA拔氢条件下，会拔掉位阻最小（动力学上
最容易接近）的氢生成烯醇负离子中间体，然后进攻另一个羰基，得到的反应结果很可能与NaOH条件下
的不同；1,3-丁二烯与氯化氢的加成反应，1,2-加成产物为动力学控制产物，1,4-加成产物为热力学控制产
物；甲苯的磺化反应，邻对位取代的比例控制；萘的磺化反应，α，β异构体的比例控制。
技法7 化学中热力学趋势和动力学趋势的含义
1.热力学注重反应的趋势，比如反应趋向于熵增，放热，让能量降低的趋势，产物的能量越低，热力学越
稳定，与平衡常数密切相关。动力学与反应过程的活化能有关，过渡态能量越低，活化能越低，速率越
快，可以使用阿伦尼乌斯方程判断。
2.低温，速度慢，反应很难到达平衡，所以动力学控制产率。高温速度快，反应很容易到达平衡，所以最
终产率取决于平衡常数，也就是热力学控制。
技法8 突破能量变化的能垒图
1.通览全图，理清坐标的含义。能量变化的能垒图的横坐标一般表示反应的历程，横坐标的不同阶段表示
一个完整反应的不同阶段。纵坐标表示能量的变化，不同阶段的最大能垒即该反应的活化能；
2.细看变化，分析各段反应。仔细观察曲线(直线)的变化趋势，分析每一阶段发生的反应是什么，各段反应
是放热还是吸热，能量升高的为吸热，能量下降的为放热；3.综合分析，做出合理判断。综合整合各项信息，回扣题目要求，做出合理判断。如利用盖斯定律将各步
反应相加，即得到完整反应；催化剂只改变反应的活化能，但不改变反应的反应热，也不会改变反应的转
化律。
技法9 反应机理题的解题思路
1.通览全图，找准一“剂”三“物”
①催化剂：催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图
中的主线上
②反应物：通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物；
③生成物：通过一个箭头最终脱离整个历程的物质多是产物；
④中间体：通过一个箭头脱离整个历程，但又生成的是中间体，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.逐项分析得答案：根据第一步由题给情境信息，找出催化剂、反应物、生成物、中间体，再结合每一选
项设计的问题逐项分析判断，选出正确答案。
易错01 反应机理
1.反应机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应，就是把一个复杂反应分解成若干个基
元反应，以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，然后按照一定规律组合起来，从而阐述复
杂反应的内在联系，以及总反应与基元反应内在联系。
2.反应机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大
小等。典型的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。
3.反应机理中包含的基元反应是单分子反应或双分子反应。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、
反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
4.认识化学反应机理，任何化合物的每一步反应都应该是在该条件下此类化合物的通用反应。
易错02有效碰撞理论
1.化学反应发生的条件：在化学反应中，反应物分子不断发生碰撞，大多数碰撞无法发生反应，只有少数
分子的碰撞才能发生化学反应，能发生有效碰撞的分子是活化分子。普通反应物分子形成活化分子所需要
的能量叫活化能。而活化分子的碰撞也不一定都能发生有效碰撞。发生有效碰撞不仅有能量的因素，还有
空间因素，只有同时满足这两者的要求才能发生有效碰撞。
2.反应历程：发生有效碰撞的分子叫做活化分子，活化分子具有较高的能量。活化分子比普通分子所高出的能量称为活化能。活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。如图所示，反应的活化能是E，反应
1
热是E－E。
1 2
在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越
多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。活化能越大，反应速率越慢，化学反应取决于
最慢的一步。
易错03催化剂与化学反应
化学反应中，反应分子原有的某些化学键，必须解离并形成新的化学键，这需要一定的活化能。在某些难
以发生化学反应的体系中，加入有助于反应分子化学键重排的第三种物质（催化剂）其作用可降低反应的
活化能。催化剂能改变反应的途径、降低反应的活化能、加快反应速率，但不能改变反应热的符号与数
值、不能改变平衡的移动方向。解答时注意题干信息的理解应用，通过分析化学反应过程，明确反应过程
中催化剂的作用和能量变化、化学键的变化。左图虚线表示催化剂对反应的影响，右图为催化反应历程示
意图。
易错04 认识催化剂的五大误区
误区1、认为催化剂不参加化学反应，实质是：催化剂不是不参加化学反应，而是在化学反应前后，催化
剂的化学性质基本不变。
误区2、认为一个反应只有一种催化剂，实质是：一个反应可以有多种催化剂，只是我们常选用催化效率
高的，对环境污染小，成本低的催化剂，如双氧水分解的催化剂可以是二氧化锰，也可以是氯化铁，当然
还可以硫酸铜等。
误区3、认为催化剂都是加快化学反应速率，实质是：催化剂有正催化剂与负催化剂，正催化剂加快化学
反应速率，负催化剂是减慢化学反应速率的。
误区4、认为催化剂的效率与催化剂的量无关，实质是：催化剂参与了化学反应，是第一反应物。既然是
反应物，催化剂的表面积，催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如高锰酸钾氧化草酸，开始慢，
后来速率突然加快，就是开始时生成二价锰离子浓度小，后来生成锰离子浓度大了，氧化速率突然就加快
了。催化剂的用量是会改变催化效率的。误区5、认为催化剂反应前后的性质不变，实质是：催化剂反应前后的化学性质不变，物理性质会发生改
变，比如，反应前是块状的，反应后变成了粉末状的。
易错05 活化能与决速步
反应活化能较大，反应发生消耗的能量高，则该步反应难进行，其反应速率较小，决速步骤由反应慢
的一步反应决定。
易错06 催化剂与焓变、转化率
催化剂只能提高反应速率，缩短反应达到平衡的时间，不能改变反应的焓变，也不能控制反应进行的
程度。
易错07 催化剂与中间产物
催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有
发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。
中间产物：在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看
似乎并没有生成，实则是生成多少后续有消耗多少。
【热点一】反应历程过渡态图像的分析与应用
1．（2024·湖北·二模）常温常压下利用Cu/ZnO/ZrO催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变
化图如下（其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注）：
下列说法正确的是
A．转化历程有四个基元反应，决速步为：
B．若无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇不能自发进行
C．反应过程中断裂与形成的共价键类型相同
D．寻找高效催化剂，有利于 的回收利用，使该反应原子利用率达到100%
【答案】A
【解析】A．由图可知，转化历程有四个基元反应；活化能越大，反应越慢，为决速步，决速步为
，故A正确；B．催化剂能改变反应的速率，不能决定反应是否自发进
行，无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇依然能自发进行，故B错误；C．反应过程中断裂与形成的共价键类型不相同，故C错误；D．反应产物还有水生成，原子利用率不可能达到100%，故D错误。答
案选A。
2．（2024·湖南常德·一模）近日，中国科学院报道了基于铜的岩盐有序双钙钛矿氧化物，其高效催化
转化为 ，副产物有 。其部分机理如图所示。
下列说法正确的是
A．由图可知， 转化为 过程放出热量0.43eV
B．由图可知， 转化为 的历程中，最大活化能为0.77eV
C． 时，含碳物质结构中存在非极性键的断裂与形成
D．由图可知， 转化为 的反应速率小于 转化为 的反应速率
【答案】B
【解析】A．图中没有给出 的能量，则无法计算 转化为 过程放出的热量，A错误；
B．由图可知， 转化为 的历程中，最大活化能 时的需要的活化能，
则最大活化能为0.77eV，B正确；C． 时，不存在非极性键的断裂，C错误；D．
由图可知， 转化为 的最大活化能为0.19eV，结合选项B可知， 转化为 的最大活
化能较小，反应速率较快，D错误；故选B。
3．（2024·河南·二模）近日，郑州大学科研团队研究了二氧化铈( )表面空间受阻路易斯酸碱对(FLPs)
和氮(N)掺杂的协同作用，促进光解水( )成键活化、多重质子电子转移过程和碳一碳偶联
反应，提高了光催化还原 制 和 的产率和选择性。反应历程如图所示(*表明物种被吸附在催
化剂表面)。下列叙述错误的是
A．等物质的量的 、 含σ键数目之比为3∶5
B．路径2总反应为
C．相同条件下， 比 稳定
D． 是合成 (或 )的控速步骤
【答案】C
【解析】A．单键为σ键，双键含1个σ键、1个π键，1 mol 、 含σ键依次为3 mol、5 mol，A
项正确；B．光解水生成 和 ，然后 和 合成 和 ，加合得总反应式
，B项正确；C．从图看出， 的相对能量高于 ，故
较稳定，C项错误；D．图中几个步骤的能垒如下：
转化
能量 0.57eV 1.34eV 0.26eV 0.73eV 0.39eV
，能垒越大，反应速率越慢，慢反应为控速步骤，D项正确；故选：C。
4．（2024·广东·一模）乙烯氢化的热化学方程式为 ，使用不
同含Au催化剂的反应历程如图所示。下列说法错误的是A．1mol 的能量小于1mol 与1mol 具有的能量之和
B．该反应的焓变：
C．过渡态物质的稳定性：过渡态1>过渡态2
D．相应的活化能：催化剂AuF>催化剂
【答案】C
【解析】A．该反应为放热反应，故1mol 的能量小于1mol 与1mol 具有的能量之
和，A正确；B．反应 的 ，B正确；C．过渡态1的能量
大于过渡态2的能量，能量越低越稳定，则稳定性：过渡态1<过渡态2，C错误；D．由图可知，相应的
活化能：催化剂AuF>催化剂 ，D正确；故答案为：C。
5．（2024·湖南益阳·三模）溴代叔丁烷与乙醇的反应进程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．溴代叔丁烷与乙醇的反应为吸热
B．溴代叔丁烷和乙醇的总反应速率由反应Ⅲ决定
C．氯代叔丁烷和乙醇中发生相似的反应，则反应I的活化能将增大
D．由该反应原理可推知， 二溴乙烷和乙二醇反应可制得环丁烷
【答案】C
【解析】A．根据反应过程中反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，A错误；B．由图
可知，反应Ⅰ的活化能最大，所以溴代叔丁烷和乙醇的总反应速率由反应Ⅰ决定，B错误；C．由图可
知，反应Ⅰ中碳卤键会断裂，C-Cl的键长小于C-Br，所以C-Cl的键能大，断裂需要的能量多，反应Ⅰ的
活化能将增大，C正确；D．由该反应原理可知醇在反应过程中断裂羟基的O-H键，卤代烃断裂碳卤键，会生成醚键，所以 二溴乙烷和乙二醇反应不能制得环丁烷，D错误； 故选C。
6．（2024·河南焦作·一模）科学家研究发现，在一种特殊催化剂和水参与下， 和 可高选择性地直
接合成 ，其反应机理如图所示，其中 表示被吸附在催化剂表面的M。
下列说法错误的是
A．在催化剂表面，存在 ，该过程放热
B．总反应是化合反应， 在总反应中相当于催化
C．若起始时加入的是 、 、 ，则产物甲醇分子一定是
D．该过程的决速步反应为取代反应：
【答案】C
【解析】A．由历程2第一步反应可知，在催化剂表面， 是放热反应，A正确；B．历程1:
，历程2：
总反应为： ， 前后无变化，相当于催化剂，B正确；C．生产甲醇的为历程1，其
中氧来自水，由于加入水的HO，生成水为 ，因此生成的甲醇可能为CHOH或CH OH，C错误；
2 3
D．决速步为反应最慢的一部，所要吸收反应热越多，速率越慢，观察图像可知，
为绝速步，D正确；故选C。
7．（2024·辽宁葫芦岛·一模）Pd催化过氧化氢分解制取 的反应历程和相对能量变化情况如图所示，其
中吸附在Pd催化剂表面上的物种用*标注。下列说法不正确的是A．该反应历程中所有步骤均是放热过程
B． 的总键能大于 的总键能
C．催化剂Pd降低了 分解反应的活化能，加快了 的分解速率
D．整个催化分解过程中既有极性键的断裂和形成，也有非极性键的断裂和形成
【答案】A
【解析】A．从图知，该反应历程中，有一些步骤是吸热过程(相对能量升高)，也有一些步骤是放热过程
(相对能量降低)，A符合题意；B．从图中可知总反应为放热反应，即 =反应物总键能-生成物总键能
<0，则生成物总键能大于反应物总键能， 的总键能大于 的总键能，B不
符合题意；C．Pd为催化剂，能降低该分解反应的活化能，加快分解速率，C不符合题意；D．Pd催化过
氧化氢分解制取 的方程式： ，整个催化分解过程中既有极性键H-O键的断裂和形
成，也有非极性键O-O键的断裂和O=O键的形成，D不符合题意；故选A。
8．（2024·江西·一模）下图是计算机模拟的在催化剂表面上水煤气变化的反应历程．吸附在催化剂表面的
物种用“*”标注，下列说法正确的是
A．①表示CO和 从催化剂表面脱离的过程
B．②和④中化学键变化相同，因此吸收的能量相同
C．由图可知 为吸热反应
D．由图可知，决定反应速率的步骤是②
【答案】B【解析】A．由图可知，①表示CO和HO在催化剂表面吸附的过程，故A错误；B．②和④中化学键变化
2
相同，断裂的均为H-O键，②中吸收能量[1.25-(-0.32)]eV=1.57eV，④中吸收能量为[1.41-
(-0.16)]eV=1.57eV，两者吸收的能量相同，故B正确；C．由图可知，CO(g)和HO(g)的总能量大于CO(g)
2 2
+H (g)的总能量，因此反应CO(g)+HO(g)=CO(g)+H(g)为放热反应，故C错误；D．由图可知，相同条件
2 2 2 2
下，④的活化能为(1.86+0.16)eV=2.02eV，②的活化能为(1.59+0.32)eV=1.91eV，④的活化能大于②，则反
应速率④＜②，决定反应速率的步骤是④，故D错误；故选：B。
9．（2024·云南大理·二模）某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应(均为气体)经历
三个基元反应阶段，反应历程如下图所示(TS表示过渡态)。下列说法错误的是
A．该过程包含一个吸热反应和两个放热反应
B．反应②逆反应的活化能为
C．该过程的总反应为
D．反应③生成2mol 时，转移电子数为
【答案】D
【分析】从图中可得出三个热化学方程式：
反应①：2NO=N O △H=+199.2kJ∙mol-1；反应②：NO+CO=CO +N O △H =-513.5kJ∙mol-1；反应
2 2 1 2 2 2 2 2
③：CO+N O+CO=2CO+N △H=-306.6kJ∙mol-1据此分析解题。
2 2 2 2 3
【解析】A．由图可知，三个基元反应中，反应②和反应③的反应物总能量大于生成物的总能量，属于放
热反应，①属于吸热反应，A正确；B．正反应活化能减焓变值为逆应活化能，反应②逆反应的活化能为
130 kJ∙mol-1-(-513.5) kJ∙mol-1= ，B正确；C．利用盖斯定律，将反应①+②+③得，
△H=+199.2kJ∙mol-1+(-513.5kJ∙mol-1)+ (-306.6)kJ∙mol-1]=
-620.9kJ∙mol-1，C正确；D．反应③：CO+N O+CO=2CO+N △H=--306.6kJ∙mol-1，根据反应式可知N
2 2 2 2 3
的化合价+1→0价，生成2mol 时，转移电子数为 ，D错误；故选D。
10．（2024·河南信阳·二模）基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基 中，用于催化一氧化碳加氢生成甲醇
的反应历程如图，其中吸附在催化剂表面上的物种用“ ”标注，下列说法中错误的是A．整个反应历程中有四个基元反应
B．过渡态相对能量：
C．物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程
D．反应决速步的活化能为0.95eV
【答案】C
【解析】A．从微观上看，反应物分子一般总是经过若干的简单反应步骤，才最后转化为产物分子的。每
一个简单的反应步骤，就是一个基元反应。基元反应步骤要求反应物一步变成生成物，没有任何中间产
物，由图可知，整个反应历程中有四个基元反应，故A正确；B．由图可知，过渡态相对能量的大小顺序
为 ，故B正确；C．由图可知，吸附在催化剂表面的生成物总能量低于反应物的总能
量，为放热过程，故C错误；D．反应的活化能越大，反应速率越慢，反应决速步为慢反应，由图可知，
反应HCO*+H=HCO-H的活化能最大，反应速率最慢，则反应决速步的活化能为0.35eV—(—
2 3
0.60eV)=0.95eV，故D正确；故选C。
【热点二】反应机理图像的分析与应用
1．（2024·安徽安庆·二模）中科大某课题组通过自由基杂环反应直接合成各种 稠合的内酰胺，应用于
钙钛矿电池器件中。底物与Cu(Ⅰ)物种通过电子转移经历两种途径得到目标产物D。下列说法错误的是
A．Cu(Ⅰ)物种是催化剂 B．底物具有氧化性
C．两种途径不同，总反应的反应热也不同 D．合成过程中 中碳碳双键断裂【答案】C
【解析】A．Cu(Ⅰ)第一步消耗，最后一步生成,是催化剂，A正确；Ｂ．底物将Cu(Ⅰ)氧化为Cu(Ⅱ)，具
有氧化性，B正确；Ｃ．两种途径虽不同，但反应热相同，C错误；Ｄ．由图可知，C 中有六元环上的碳
60
碳双键发生了断裂，D正确；故答案选C。
2．（2024·湖南岳阳·二模）N-羧基丙氨酸酸酐广泛用于生物领域，用碳酸二甲酯 和丙氨酸
为原料可以制备N-羧基丙氨酸酸酐，其反应机理如图所示。下列说法错误的是
A．在强酸性环境不利于反应进行
B．该过程中 元素的化合价发生改变
C．反应过程中有 的断裂和形成
D．用甘氨酸 代替丙氨酸，可制得
【答案】B
【解析】A．在强酸性溶液中，碳酸二甲酯会发生水解，同时CHCH(NH)COO-浓度降低，不利于反应进
3 2
行，A正确；B．碳酸二甲酯(CHO) CO]与Zn(CHCOO) 形成的是配位键，整个过程中均未有元素化合价
3 2 3 2
发生变化，B错误；C．该过程中存在N—H、C—O等极性键的断裂和生成，C正确；D．若用甘氨酸
(H NCH COOH)代替丙氨酸，则根据转化关系，最后可得到 ，D正确;故答案为：B。
2 2
3．（2024·甘肃兰州·一模）我国科学家实现了CO 到淀粉的人工合成，有利于“碳中和”的实现。其物质
2
转化过程示意图如下：下列说法不正确的是
A．反应①中涉及的能量转化为：电能→化学能
B．CO→CHOH→C →C 每一步均存在碳原子杂化轨道类型的改变
2 3 3 6
C．C 中的所有C、O原子不可能在一个平面上
3
D．过程①②③均为氧化还原反应
【答案】C
【解析】A．反应①为用太阳能电池电解水制氢气和氧气，涉及的能量变化：电能→化学能，故A正确；
B．CO→CHOH，C从sp杂化变为sp3杂化，CHOH→C ，有C从sp3杂化变为sp2杂化，C →C ，有C原
2 3 3 3 3 6
子从sp2杂化变为sp3杂化，故B正确；C．C 中有碳氧双键，为平面结构，根据单键可以绕轴旋转，两个
3
羟基的O也可能共平面，故C错误；D．过程①②③都涉及元素的化合价的变化，都是氧化还原反应，故
D正确。答案选C。
4．（2024·辽宁辽阳·一模）常温下，在MoS 催化下可实现CH 向CHOH的直接转化。原理如图。下列说
2 4 3
法正确的是
A．反应过程中，Mo的化合价未发生变化 B．生成甲醇的总反应为
C．MoS 降低了总反应的焓变 D．反应过程中有非极性键的断裂和形成
2
【答案】B
【解析】A．反应过程中，Mo的成键数目发生变化，化合价发生变化，A错误；B．如图，CH 被氧化生
4
成甲醇，总反应为 ，B正确；C．催化剂MoS 降低了反应的活化能，但是不改变总
2反应的焓变，C错误；D．反应过程中有非极性键的断裂，但是没有非极性键的形成，D错误；故选B。
5.（2024·辽宁沈阳·模拟预测）已知：某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行 的分解。若用
和 分别表示 、 、 和固体催化剂，在固体催化剂表面分解 的过程如
图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是
A．① B．② C．③ D．无法确定
【答案】C
【分析】断裂化学键吸热、形成化学键放热，且该反应为放热反应，以此来解答。
【解析】由图可知①为吸附，②为NO断键转化为氮原子和氧原子，③为形成化学键，④为解吸，断键吸
热，成键放热，故能量最低的状态是③，故答案选C。
6．（2024·黑龙江齐齐哈尔·一模） 教授研究了铑 配合物催化醛酮氢化反应，提出的反应机理如
图所示，1、2、3、4四种反应的反应热分别为 ，下列说法错误的是
A． 在氢化反应中作催化剂
B．该机理的总反应的反应热
C．若步骤②为决速步骤，则其活化能最大
D． 与 发生上述反应可生成
【答案】D
【解析】A． 在步骤1中参加反应，在步骤4中又生成，故 为反应的催化剂，A正确；B．总反
应为R SiH+ ，总反应的反应热 ，B正确；C．
3决速步骤为最慢的反应，其活化能最大，C正确；D．根据反应机理，可知产物应为 ，D
错误；故选D。
7．（23-24高三上·浙江·开学考试）石油化工中可利用丙烷与氧气反应制取防水卷材丙纶的生产原料丙
烯，若反应中加入NO气体，速率明显加快，其反应历程和机理可简单表示如图。已知：异丙基的稳定性
强于正丙基。下列有关说法不正确的是
A．HONO为中间产物，其对应的酸酐是NO
2 3
B．增大NO物质的量浓度，可以提高丙烷的平衡转化率
C．物质状态和反应式计量数相同，丙烷与氧气生成丙烯的焓变是恒量
D．异丙基[(CH )CH•]转化为正丙基[CHCHCH•]的焓变大于0
3 2 3 2 2
【答案】B
【解析】A．HONO代表亚硝酸，亚硝酸为弱酸，其对应的酸酐为NO，故A正确；B．由图可知NO在
2 3
该反应中作催化剂，增大其浓度只能加快反应速率，对平衡无影响，不改变丙烷转化率，故B错误；C．
物质状态和反应式计量数相同，反应物和生成物的能量差为定值，则焓变为恒量，故C正确；D．异丙基
的稳定性强于正丙基，而物质能量越低越稳定，则异丙基比正丙基能量低，异丙基转化为正丙基的过程吸
收能量，焓变大于0，故D正确；故选：B。
8．（2024·河北保定·一模）科研人员利用高压 气流将水微滴喷射到涂覆催化剂的石墨网上，研究常温
制氨，其反应历程中微粒转化关系如图1，相对能量变化关系如图2，图中“*”表示催化剂表面吸附位。下
列说法错误的是
A． 过程中，未发生非极性键的形成B．I、Ⅱ表示的微粒符号分别是
C．反应历程中放热最多的反应是
D． 的能高于
【答案】D
【解析】A． 过程中，有极性键的形成，未发生非极性键的形成，A正确；
B．由图1可知，I、Ⅱ表示的微粒符号分别是 、 ，B正确；C．反应历程中放热最多的反应
是I和 、 的反应，反应方程式为 ，C正确；D．由图2可知，
的能量低于 ，D错误；故选D。
9．（2024·广东韶关·一模）我国科研人员提出了由CO 和CH 转化为高附加值产品CHCOOH的催化反应
2 4 3
历程，该历程示意图如图所示。下列说法不正确的是
A．生成CHCOOH总反应的原子利用率为100%
3
B．反应过程中有极性共价键的断裂和非极性共价键的形成
C．① ②吸收能量并形成了C-C键
D．该催化剂可有效降低活化能，提高反应速率
【答案】C
【解析】A．CO 和CH 反应生成CHCOOH的化学方程式为：CO+CH →CHCOOH，该反应的原子利用
2 4 3 2 4 3
率为100％，A正确；B．整个反应中，有极性共价键的断裂和非极性共价键的形成，B正确；C．①→②
的反应中，能量升高，吸收能量，但过渡态并没有真正形成化学键，C错误；D．该催化剂可有效降低活
化能，提高反应速率，D正确；故选C。
10．（2024·河南周口·二模） 是电解铝烟气的主要组分之一，属于强温室气体，其温室效应指数为
的7390倍。我国科学家用 作为催化剂实现了 100％催化水解，其历程如下图所示。下列说法错误的是
A．总反应为
B． 不能改变总反应的
C．反应过程中，Ga-F、C-F键既有断裂又有形成
D．反应过程中涉及的小分子包含两种非极性分子
【答案】C
【解析】A．从循环反应中可得， 为催化剂，发生反应的方程式为 ，A
正确；B． 为催化剂，催化剂改变反应历程，降低活化能，不改变总反应的 ，B正确；C．
反应过程中，Ga-F既有断裂又有形成，C-F键只有断裂没有形成，C错误；D．反应过程中涉及的小分子
有CF、CO、HO、HF，其中CF、CO 为非极性分子，D正确；故选C。
4 2 2 4 2
