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1．【2022 年山东卷】在NO 催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误
的是
A．含N 分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO 生成
的反应历程有2 种
C．增大NO 的量，
的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
【答案】D
【解析】A．根据反应机理的图示知，含N 分子发生的反应有NO+∙OOH=NO2+∙OH、
NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+∙C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+∙OH，含N 分子NO、NO2、HONO 中
N 元素的化合价依次为+2 价、+4 价、+3 价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，
一定有电子转移，A 项正确；B．根据图示，由NO 生成HONO 的反应历程有2 种，B 项正确；C．
NO 是催化剂，增大NO 的量，C3H8的平衡转化率不变，C 项正确；D．无论反应历程如何，在NO 催
化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8+O2
2C3H6+2H2O，当主要发生包含②的历程时，
最终生成的水不变，D 项错误；答案选D。
2．【2022 年湖南卷】甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。
专题31 化学反应机理与反应历程
1
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旧法合成的反应：
新法合成的反应：
下列说法错误的是(阿伏加德罗常数的值为
)
A．
的电子式为
B．新法没有副产物产生，原子利用率高
C．
的
溶液中
的微粒数小于
D．
的作用是降低反应的活化能，使活化分子数目增多，百分数不变
【答案】D
【解析】A．氢氰酸为共价化合物，结构式为H—C≡N，电子式为
，故A 正确；B．由方程式可
知，新法合成甲基丙烯酸甲酯的反应为没有副产物生成，原子利用率为100 的化合反应，故B 正确；
C．硫酸氢铵是强酸弱碱的酸式盐，铵根离子在溶液中会发生水解反应，所以1L0.05mol/L 的硫酸氢铵
溶液中铵根离子的数目小于0.05mol/L×1L×NAmol—1=0.05NA，故C 正确；D．由方程式可知，钯为新法
合成甲基丙烯酸甲酯的催化剂，能降低反应的活化能，使活化分子的数目和百分数都增大，故D 错误；
故选D。
3．【2022 年辽宁卷】
、
均可自耦电离：
、
。
下列反应与
CH3CH2OH+HBr 原理不同的是
A．
B．
C．
D．
【答案】C
2
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【解析】A．根据题目信息可知，
和
互相交换成分生成
和
。由
可得，
与
互相交换成分生成
和
，与题述反应原理相
同，A 正确；B．由于
可自电离，
可写为
，
与
交换成分生成
和
与题述反应原理相同，故B 正确；C．
与
反应生成了单质
，反应物没
有互相交换成分，与题述反应原理不同，故C 错误；D．
和
互相交换成分生成了
和
，与题述反应原理相同，故D 正确；故答案选C。
4．【2022 年湖北卷】同位素示踪是研究反应机理的重要手段之一、已知醛与
在酸催化下存在如下平
衡：
。据此推测，对羟基苯甲醛与10 倍量的
在少量酸催化下反应，
达到平衡后，下列化合物中含量最高的是
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】由已知信息知，苯环上的羟基不发生反应，醛基中的碳氧双键与
发生加成反应，在醛基碳
原子上会连接两个羟基(分别为-OD，
)，两个羟基连接在同一个碳原子上不稳定，会脱水，得到
醛基，故
的含量最高，同时，酚羟基电离氢的能力比水强，故酚羟基中的氢主要为D，综上
所述，C 正确；故选C。
5．【2022 年1 月浙江卷】某课题组设计一种固定CO2的方法。下列说法不正确的是
3
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A．反应原料中的原子100%转化为产物
B．该过程在化合物X 和I-催化下完成
C．该过程仅涉及加成反应
D．若原料用
，则产物为
【答案】C
【解析】A．通过图示可知，二氧化碳和
反应生成
，没有其它物质生成，反应原
料中的原子100%转化为产物，A 正确；B．通过图示可知，X 和I-在反应过程中是该反应的催化剂，B
正确；C．在该循环过程的最后一步中形成五元环的时候反应类型为取代反应，C 错误；D．通过分析
该反应流程可知，通过该历程可以把三元环转化为五元环，故若原料用
，则产物为
，D 正确；故选C。
6．（2021.6·浙江真题）制备苯甲酸甲酯的一种反应机理如图(其中Ph-代表苯基)。下列说法不正确的是
4
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A．可以用苯甲醛和甲醇为原料制备苯甲酸甲酯
B．反应过程涉及氧化反应
C．化合物3 和4 互为同分异构体
D．化合物1 直接催化反应的进行
【答案】D
【解析】A．由图中信息可知，苯甲醛和甲醇分子在化合物2 的催化作用下，参与催化循环，最后得到产
物苯甲酸甲酯，发生的是酯化反应，故A 项正确；B．由图中信息可知，化合物4 在H2O2的作用下转
化为化合物5，即醇转化为酮，该过程是失氢的氧化反应，故B 项正确；C．化合物3 和化合物4 所含
原子种类及数目均相同，结构不同，两者互为同分异构体，故C 项正确；D．由图中信息可知，化合
物1 在NaH 的作用下形成化合物2，化合物2 再参与催化循环，所以直接催化反应进行的是化合物
2，化合物1 间接催化反应的进行，故D 项错误；综上所述，说法不正确的是D 项，故答案为D。
7．（2021·山东真题）
18O 标记的乙酸甲酯在足量NaOH 溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：
+OH-
+CH3O-能量变化
5
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如图所示。已知
为快速平衡，下列说法正确的是
A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B．反应结束后，溶液中存在
18OH-
C．反应结束后，溶液中存在CH3
18OH
D．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
【答案】B
【解析】A．一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图可知，反应I 和反应IV 的活化能较高，
因此反应的决速步为反应I、IV，故A 错误；B．反应I 为加成反应，而
与
6
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为快速平衡，反应II 的成键和断键方式为
或
，后者能生成
18OH-，因此反应结束后，溶液中存在
18OH-，故B 正确；C．反
应III 的成键和断键方式为
或
，因此反应结束后溶液中
不会存在CH3
18H，故C 错误；D．该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量，总反应为放热反
应，因此
和CH3O-的总能量与
和OH-的总能量之差等于图
示总反应的焓变，故D 错误；综上所述，正确的是B 项，故答案为B。
8．（2021·湖南真题）铁的配合物离子(用
表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化
情况如图所示：
7
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下列说法错误的是
A．该过程的总反应为
B．
浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
C．该催化循环中
元素的化合价发生了变化
D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
【答案】CD
【解析】A．由反应机理可知，HCOOH 电离出氢离子后，HCOO-与催化剂结合，放出二氧化碳，然后又
结合氢离子转化为氢气，所以化学方程式为HCOOH
CO2↑+H2↑，故A 正确；B．若氢离子浓度
过低，则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低，反应速率减慢，若氢离子浓度过高，则会抑制加酸的电离，
使甲酸根浓度降低，反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢，所以氢离子浓度过高或过低，均导致反应速率减慢，故B
正确；C．由反应机理可知，Fe 在反应过程中，做催化剂，化合价没有发生变化，故C 错误；D．由
反应进程可知，反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大，反应速率最慢，对该过程的总反应起决定作用，故D 错误；故
选CD。
9．（2020·天津高考真题）理论研究表明，在101kPa 和298K 下，
异构化反应过程
的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A．HCN 比HNC 稳定
B．该异构化反应的
C．正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．使用催化剂，可以改变反应的反应热
【答案】D
8
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【解析】A．根据图中信息得到HCN 能量比HNC 能量低，再根据能量越低越稳定，因此HCN 比HNC 稳
定，正确；B．根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应的
，正确；C．根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正
反应的活化能大于逆反应的活化能，正确；D．使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路
径，反应热只与反应物和生成物的总能量有关，错误。综上所述，答案为D。
10．（2020·全国高考真题）据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误
的是
A．OH-参与了该催化循环
B．该反应可产生清洁燃料H2
C．该反应可消耗温室气体CO2
D．该催化循环中Fe 的成键数目发生变化
【答案】C
【解析】题干中明确指出，铁配合物Fe(CO)5充当催化剂的作用。机理图中，凡是出现在历程中，进去的
箭头表示反应物，出来的箭头表示生成物，既有进去又有出来的箭头表示为催化剂或反应条件，其余
可以看成为中间物种。由题干中提供的反应机理图可知，铁配合物Fe(CO)5在整个反应历程中成键数
目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观察出，反应过程中所需的反应物除CO 外还需要H2O，
最终产物是CO2和H2，同时参与反应的还有OH-，故OH-也可以看成是另一个催化剂或反应条件。
A．从反应机理图中可知，OH-有进入的箭头也有出去的箭头，说明OH-参与了该催化循环，故A 项正
确；B．从反应机理图中可知，该反应的反应物为CO 和H2O，产物为H2和CO2，Fe(CO)5作为整个反
应的催化剂，而OH-仅仅在个别步骤中辅助催化剂完成反应，说明该反应方程式为
，故有清洁燃料H2生成，故 B 项正确；C．由B 项分析可知，该反应不是消
9
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耗温室气体CO2，反而是生成了温室气体CO2，故 C 项不正确；D．从反应机理图中可知，Fe 的成键
数目和成键微粒在该循环过程中均发生了变化，故 D 项正确；答案选C。
11．（2018·北京高考真题）我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH 的催化反应
历程，该历程示意图如下所示。
下列说法不正确的是
A．生成CH3COOH 总反应的原子利用率为100%
B．CH4→CH3COOH 过程中，有C—H 键发生断裂
C．①→②放出能量并形成了C—C 键
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
【答案】D
【详解】A．根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4+CO2
CH3COOH，
只有CH3COOH 一种生成物，原子利用率为100%，A 项正确；B．CH4选择性活化变为①过程中，有
1 个C-H 键发生断裂，B 项正确；C．根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比
①和②，①→②形成C-C 键，C 项正确；D．催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提
高反应物的平衡转化率，D 项错误；答案选D。
12．（2008·上海高考真题）1995 年三位美国科学家因在氟利昂和臭氧层方面的工作获得诺贝尔化学奖，
他们研究揭示了大气中臭氧层被破坏的机理，由图可知
A．日光在反应中作催化剂
B．过氧化氯是一种很稳定的物质
C．过氧化氯的结构式为O－Cl－Cl－O
10
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D．臭氧分子最终转变成氧气分子
【答案】D
【解析】根据图示，①为Cl+O3=ClO+O2，②为2ClO→过氧化氯，③为过氧化氯
2Cl+O2，总反应为
2O3
3O2，据此分析作答。A 项，日光在反应中是反应的条件，不是催化剂，A 项错误；B 项，过
氧化氯在日光照射下生成Cl 和O2，说明过氧化氯不稳定，B 项错误；C 项，根据图示过氧化氯的结构
式为Cl—O—O—Cl，C 项错误；D 项，最终总反应为2O3
3O2，D 项正确；答案选D。
13．（2020·北京高考真题）硫酸盐(含SO
、HSO )气溶胶是PM2.5的成分之一。近期科研人员提出了雾
霾微颗粒中硫酸盐生成的转化机理，其主要过程示意图如图：
下列说法不正确的是
A．该过程有H2O 参与
B．NO2是生成硫酸盐的氧化剂
C．硫酸盐气溶胶呈酸性
D．该过程没有生成硫氧键
【答案】D
【详解】A．根据图示中各微粒的构造可知，该过程有H2O 参与，故A 正确；B．根据图示的转化过程，
NO2转化为HNO2，N 元素的化合价由+4 价变为+3 价，化合价降低，得电子被还原，做氧化剂，则
NO2的是生成硫酸盐的氧化剂，故B 正确；C．硫酸盐(含SO
、HSO )气溶胶中含有HSO ，转化过
程有水参与，则HSO 在水中可电离生成H+和SO
，则硫酸盐气溶胶呈酸性，故C 正确；D．根据图
11
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示转化过程中，由SO
转化为HSO ，根据图示对照，有硫氧键生成，故D 错误；答案选D。
14．（2014·全国高考真题）已知分解1mol H2O2 放出热量98kJ，在含少量I-的溶液中，H2O2的分解机理为：
H2O2+I-→H2O+IO- 慢，H2O2+IO-→H2O+O2+I- 快；下列有关反应的说法正确的是
A．反应的速率与I-的浓度有关
B．IO-也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98kJ·mol-1
D．v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
【答案】A
【解析】A、根据反应机理可知I-是H2O2分解的催化剂，碘离子浓度大，产生的IO-就多反应速率就快，A
正确；B、IO-不是该反应的催化剂，B 错误；C、反应的活化能是反应物的总能量与生成物的总能量
的差值。这与反应的物质得到多少，错误；D、 H2O2分解的总方程式是2H2O2=2H2O+ O2↑；由于水是
纯液体，不能用来表示反应速率，而且H2O2和O2的系数不同，表示的化学反应速率也不同，D 错误；
故合理选项为A。
15．（2018·海南高考真题）炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化
过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法正确的是
A．每活化一个氧分子吸收0.29eV 能量
B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV
C．氧分子的活化是O－O 的断裂与C－O 键的生成过程
D．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂
【答案】CD
【解析】A．由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，不符合题意；B．由图可
知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，不符合题意；C．由图可知，氧分子的活化是O－O
的断裂与C－O 键的生成过程，符合题意；D．活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，
因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂，符合题意；故答案为CD。
16．（2015·北京高考真题）最新报道：科学家首次用X 射线激光技术观察到CO 与O 在催化剂表面形成化
学键的过程。反应过程的示意图如下：
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下列说法中正确的是
A．CO 和O 生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO 断键形成C 和O
C．CO 和O 生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO 与O2反应的过程
【答案】C
【解析】A．根据能量--反应过程的图像知，状态I 的能量高于状态III 的能量，故该过程是放热反应，A 错
误；B．根据状态I、II、III 可以看出整个过程中CO 中的C 和O 形成的化学键没有断裂，错误；C．
由图III 可知，生成物是CO2，具有极性共价键，正确；D．状态Ⅰ →状态Ⅲ表示CO 与O 反应的过程，
错误。故选C。
17．（2012·全国高考真题）反应M＋Z→Q(△H<0)分两步进行：①M＋Z→X(△H>0)，②X→Q(△H<0)。
下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解析】根据物质具有的能量进行计算：△H=E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)，当反应物的总能
13
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量大于生成物的总能量时，反应放热，△H<0；当反应物的总能量小于生成物的总能量时，反应吸热，
△H>0。由反应分两步进行①M＋Z→X(△H>0)，②X→Q(△H<0)可以看出，
（1）M＋Z→Q(△H<0)是放热反应，M 和Z 的能量之和大于Q；
（2）由①M＋Z→X(△H>0)可知这步反应是吸热反应，则M 和Z 的能量之和小于X；
（3）由②X→Q(△H<0)是放热反应，故X 的能量大于Q；
综上可知，X 的能量大于M＋Z；M＋Z 的能量大于Q，只有图象D 符合；
答案选D。
18．（2012·江苏高考真题）某反应的反应过程中能量变化如图1 所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表
示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是
A．该反应为放热反应
B．催化剂能改变该反应的焓变
C．催化剂能降低该反应的活化能
D．逆反应的活化能大于正反应的活化能
【答案】C
【解析】A．图象分析反应物能量低于生成物能量，反应是吸热反应，错误；B．催化剂只能降低反应的活
化能，不能改变反应的焓变，错误；C．催化剂对反应的始态和终态无响应，但改变活化能，正确；
D．图象分析逆反应的活化能E2小于正反应的活化能E1，错误。答案选C。
19．（2019·上海高考真题）下列图示正确的是（ ）
A．断开非极性键和生成极性键的能量相同
B．反应Ⅱ比反应Ⅲ生成的OH 键更牢固
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C．
O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)-Q（Q>0）
D．H2O(g)→
O2(g)+H2(g)+Q（Q>0）
【答案】C
【解析】A．断开不同的化学键的能量不同，错误；B．OH 键为相同的化学键，则两步反应生成的OH 键
具有相同的稳定性，错误；C．从反应历程图象可以判断1/2molO2(g)+1molH2(g)的能量低于
1molOH(g)+H(g)，因此 1/2O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)反应为吸热反应，正确；D．水分解生成氧气和
氢气，是吸热反应，错误；答案选C。
20．（2014·海南高考真题）某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是
A．反应过程a 有催化剂参与
B．该反应为放热反应，热效应等于ΔH
C．改变催化剂，可改变该反应的活化能
D．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1+E2
【答案】BC
【解析】A．由图示可知反应过程a 需要的活化能较高，没有催化剂参与。错误。B．由于反应物的能量高
于生成物的能量，多余的能量就以热能的形式释放出来。所以该反应为放热反应，热效应等于反应物
与生成物能量的差值ΔH。正确。C．改变催化剂，改变了反应途径，降低了反应的活化能，但是反应
热不变。正确。D．无论是否存在催化剂，反应的活化能等于反应物与生成物的能量的差值，等于
ΔH。错误。
21．（2021·全国甲卷真题）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
（1）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
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该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的
_______
；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是
_______(填标号)，判断的理由是_______。
A．
B．
C．
D．
【答案】
（1）-49 A ΔH1为正值，ΔH2为和ΔH 为负值，反应①的活化能大于反应②的
【解析】
（1）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
，该反应一般认为通
过如下步骤来实现：①
，②
，根据盖斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氢制甲醇的
总反应为：
；
该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活
化能高于反应②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物
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总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A 项，故答案为：-49；A；ΔH1为正值，ΔH2为和ΔH
为负值，反应①的活化能大于反应②的。
22．（2021·广东高考真题）我国力争于2030 年前做到碳达峰，2060 年前实现碳中和。CH4与CO2重整是
CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a)CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) ∆H1
b)CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ∆H2
c)CH4(g)
C(s)+2H2(g) ∆H3
d)2CO(g)
CO2(g)+C(s) ∆H4
e)CO(g)+H2(g)
H2O(g)+C(s) ∆H5
（3）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分_______步进行，其中，第_______步
的正反应活化能最大。
【答案】（3） 4 4
【解析】
（3）由图可知，反应过程中能量变化出现了4 个峰，即吸收了4 次活化能，经历了4 步反应；且从左往
右看4 次活化能吸收中，第4 次对应的峰最高，即正反应方向第4 步吸收的能量最多，对应的正反应
活化能最大。
23．（2021·全国高考真题）一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用
作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
（4）Kistiakowsky 曾研究了NOCl 光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为：
其中
表示一个光子能量，
表示NOCl 的激发态。可知，分解1mol 的NOCl 需要吸收
_______mol 光子。
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【答案】（4） 0.5
【解析】
（4）Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅰ+Ⅱ得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl2，因此2molNOCl 分解需要吸收1mol 光子能量，则分解1mol 的NOCl
需要吸收0.5mol 光子。
24．（2015·广东高考真题）用O2将HCl 转化为Cl2，可提高效益，减少污染，
（1）传统上该转化通过如图所示的催化剂循环实现，
其中，反应①为：2HCl（g） + CuO（s）
H2O（g）+CuCl2（g） △H1
反应②生成1molCl2（g）的反应热为△H2，则总反应的热化学方程式为___________（反应热用△H1和
△H2表示）。
【答案】（1）2HCl（g） + 1/2O2（g）
H2O（g）+Cl2（g） △H=△H1+△H2
【解析】
（1）根据图像信息，箭头指向的是生成物可写出反应②的热化学方程式：CuCl2（g）+1/2O2（g）
CuO（s） +Cl2（g） △H2，则①+②可得总反应；
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