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热点题型04 化学反应机理探究与分析
本热点在高考中主要要求学生认识化学反应的本质是有新物质生成，并伴有能量的变化，能多角度、动态
地分析热化学方程式，运用化学原理解决实际问题。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，此类试题难点是需要学生能从陌生图像中提取有效信息进行解题。
考查的核心素养有：①宏观辨识与微观探析：学会分析物质化学变化和伴随发生的能量转化与物质微观结
构之间的关系；②变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能从
多角度、动态地分析热化学方程式。③科学态度与社会责任：赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持
续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
预测2025 年高考：反应历程是指化学反应中的反应物转化为最终产物通过的途径，因为化学变化从根本上
来说，就是旧键的破裂和新键的生成。反应的历程能够反映出物质结构和反应能力之间的关系，从而可以
加深我们对于物质运动形态的认识。近年新高考中主要集中考查化学反应中能量变化有关概念的理解及计
算，主要涉及能量变化的本质，以图象的形式表示能量变化过程的分析，能量历程转化常以图象形式出现
在选择题中。
一、基元反应和过渡态理论
1．基元反应
(1)大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现，其中每一步反应都称为基元反应。
(2)基元反应速率方程
对于基元反应aA＋bB===gG＋hH，其速率方程可写为v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k 称为速率常数，恒温下，
k 不因反应物浓度的改变而变化)，这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计
量数为指数的幂的乘积成正比。
2．反应机理
基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理)，基元反应的总和称为总反应。由几个基元反应组
成的总反应也称复杂反应。
例如H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应：
①I2I·＋I·(快)
②H2＋2I·===2HI(慢)其中慢反应为整个反应的决速步骤。
3．过渡态理论
(1)化学反应并不是通过反应物分子的简单碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高
能的过渡态，处于过渡态的分子叫做活化络合物。活化络合物是一种高能量的不稳定的反应物原子组合
体，它能较快地分解为新的能量较低的较稳定的生成物。
(2)活化能(Ea)是处在过渡态的活化络合物分子平均能量与反应物分子平均能量的差值。
4．催化剂与反应历程
(1)催化剂对反应速率的影响
催化剂是通过降低化学反应所需的活化能来增大化学反应速率的。有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较
1
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小，反应速率较大；没有催化剂参与的反应，活化能(Ea1')较大，反应速率较小。
使用催化剂同时降低了正反应和逆反应的活化能，但反应的ΔH 不变。
(2)加入催化剂后的反应历程
如图所示：反应A+B→AB 的活化能为Ea，加入催化剂K 后，反应分两步进行：
①A+K→AK 活化能为Ea1（慢反应）
②AK+B→AB+K 活化能为Ea2(快反应)
总反应：A+B――→AB 活化能为Ea1
加入催化剂K 后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。
由于Ea1>Ea2，第1 步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”，第
1 步反应越快，则整体反应速率就越快。因此对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总
反应的活化能。
常见图像的解读
图像
解读
(1)在无催化剂的情况下：E1 为正反应的活化能；E2 为逆反应的活化
能；E1－E2为此反应的焓变(ΔH)
(2)有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个)，反应①
为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为
放热反应
(3)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸
热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小
二、能垒图像的分析与应用
在化学反应过程中，反应前后能量会发生变化。能垒指的是由于化学反应的成功发生对于反应物到达能量
高的过渡态的过程的依赖性而产生的一个“阻碍”，只有一部分有足够能量的分子才能跨越能垒进行反
应，每一个小的分步反应的从较低能量到过渡态所吸收的能量，可以理解成ΔH-t 图中“爬坡”的阶段，
2
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这些阶段的吸收的能量都是能垒。
1．催化剂与化学反应
(1)在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2 为逆反应的活化能；E1－E2 为此反应的焓变(ΔH)。
(2)有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个，如模拟演练题1 中图像所表示的)，反应①为
吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为放热反应。
(3)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和
终点(生成物)能量的相对大小
2．能垒与决速步骤
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，也成为慢反应。
例如图中，从第一个中间态到过渡态2 的能量就是能垒，而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh 做催化剂时该历程的
决速步骤。
注意：
①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。
②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。
③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。
三、循环转化机理图像的分析与应用
1．“环式”反应过程
3
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“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⑤⑥⑦⑧；
“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。
2．催化剂与中间产物
1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理
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，MoO3 则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物
质均为中间产物。
（建议用时：40 分钟）
考向
01
化学反应机理过渡态图像的分析与应用
1．（2025·陕西省·适应性）1，3-丁二烯与HBr 加成的能量—反应进程如图所示。已知0℃、短时间t min
内，a mol 的1，3-丁二烯与HBr 完全反应得到3-溴-1-丁烯和1-溴-2-丁烯的物质的量之比为7：3。下列说
法正确的是
A．1-溴-2-丁烯分子中σ 键和π 键的个数比为5：1
B．1，3-丁二烯与HBr 反应生成3-溴-1-丁烯的反应热为
4
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C．
与烯烃结合的第一步为决速步骤，
进攻时活化能小的方向得到3-溴-1-丁烯
D．t min 内生成1-溴-2-丁烯的平均速率为
【答案】B
【详解】A．1-溴-2-丁烯分子结构简式为CH2BrCH=CHCH3，单键含1 个σ 键，双键含1 个σ 键和1 个π
键，因此1-溴-2-丁烯分子中σ 键和π 键的个数比为11：1，A 错误；
B．该反应为放热反应，由反应进程如图，1，3-丁二烯与HBr 反应生成3-溴-1-丁烯的反应热为
，
B 正确；
C．根据图示可知，第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能，第一步反应的反应物为1，3-丁二烯与
HBr，故
与烯烃结合的第一步为决速步，而不是
， C 错误；
D．tmin 内生成的1-溴-2-丁烯为
，对应的平均速率为
，D 错误；
故选B。
2．（2025·陕西省商洛市·联考）已知：
，该反应分①、②两步进行，
其能量曲线如图所示，下列有关说法正确的是
A．反应①为吸热反应，反应②为放热反应，总反应为放热反应
B．HI 是该反应催化剂，使用催化剂可提高活化分子的百分数
C．整个反应过程共有2 个基元反应，决定速率的为第①步反应
D．
ΔH=-218kJ/mol
【答案】C
【详解】A．反应①中，反应物
总能量高于生成物
总能量，为
放热反应，A 错误；
B．由图可知，反应①生成
，在反应②中消耗
，则
是中间产物，不是催化剂，B 错误；
C．由图可知，反应①的正反应活化能比反应②的大，反应①的反应速率较慢，所以总反应的反应速率取
决于第①步反应，C 正确；
D．由图可得，总反应
，D 错误；
5
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故选C。
3．（2025·陕西省·适应性）甲烷和二氧化氮的反应在大气污染和温室效应控制中起着重要作用。向某恒
温恒容密闭容器中按一定比例投入
和
，在
的催化作用下发生反应，反应过程及能量变化如
图所示。下列说法正确的是
A．由图可知，该反应的
，基元反应ⅰ和反应ⅱ，都是
B．该反应的总方程式为：
C．其他条件不变，仅将恒温密闭容器改为绝热密闭容器，
和
的转化率减小
D．该反应过程中，既有非极性键的断裂和生成，又有极性键的断裂和生成
【答案】C
【详解】A．由能量图可知，该反应为放热反应，
，基元反应ⅰ吸热，反应ⅱ放热，故
、
，A 错误；
B．该反应反应物是
和
，生成物是CO2、N2和H2O，总方程式为：
，B 错误；
C．该反应是放热反应，将恒温密闭容器改为绝热密闭容器，体系温度升高，平衡逆向移动，故
和
的转化率减小，C 正确；
D．该反应中存在C-H 极性键的断裂；存在H-O 极性键的形成，存在
非极性键的形成，没有非极性
键的断裂，D 错误；
答案选C。
4．（2024·陕西省延安市·一模）在某温度和催化剂作用下，
和
同时发生如下反应：
反应1(主反应)：
反应2(副反应)：
且主反应的速率大于副反应，则下列反应过程中的能量变化示意图正确的是
A．
B．
C．
D．
【答案】A
6
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【详解】反应1 为放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，反应2 为吸热反应，则反应物的总
能量低于生成物的总能量，B、C 两项均错误；反应1 的速率大于反应2 的速率，说明反应1 的活化能小于
反应2 的活化能，A 项正确，D 项错误；
答案选A。
5．（2025·山西省部分学校·月考）研究表明I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂：
△H＜0；该过程一般通过如下步骤来实现：
①
△H＞0 (慢反应)
②
△H＜0 (快反应)
下列可以体现上述反应过程中能量变化的是
A
B
C
D
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】D
【详解】A．总反应是放热反应，但反应①是放热反应且反应①的正反应的活化能小于反应②的，与题干
信息不符，A 不符合题意；
B．虽然总反应为放热反应，反应②为放热反应，反应①为吸热反应，但反应①的正反应的活化能小于反
应②的，与题干信息不符，B 不符合题意；
C．虽然总反应为放热反应，反应②为放热反应，但反应①也为放热反应，且反应①的正反应的活化能小
于反应②的，与题干信息不符，C 不符合题意；
D．总反应为放热反应，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，且反应①的正反应的活化能大于反应②
的，与题干信息相符，D 符合题意；
故选D。
6．（2024·山西省晋城市·月考）已知：
与
反应生成
在不同条件下反应进程的能量变化如图所
示。下列说法正确的是
A．升高温度，该反应的平衡常数增大
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B．该反应低温能自发进行
C．过程b 使用了催化剂，使反应的
减小
D．恒温恒容条件下通入氦气，使单位体积内
的活化分子数增大
【答案】B
【详解】A． 该反应是放热反应，升高温度，该反应的平衡常数减小，故A 错误；
B． 该反应
，
，由
可知，该反应低温能自发进行，故B 正确；
C． 过程b 使用了催化剂，但反应的
不变，故C 错误；
D． 恒温恒容条件下通入氦气，原气体浓度不变，单位体积内
的活化分子数不变，故D 错误；
故选B。
7．（2025·山西省部分学校·开学考）科学研究表明
和NO 反应生成
和
的能量变化如图所
示。
下列说法错误的是
A．该反应为放热反应
B．反应过程中每生成1mol
，转移4mol 电子
C．反应过程中每生成2mol
释放278kJ 热量
D．1mol
和1molNO(g)的总能量比1mol
和1mol
的总能量高
【答案】B
【详解】A．由图可知，生成物总能量低于反应物总能量，反应为放热反应，A 正确；
B．反应的化学方程式为N2O+NO=N2+NO2，N2O 得电子生成N2，NO 失电子生成NO2，化合价从+2 价升
高到+4 价，故每生成1molN2，有1molNO 参与反应，转移2mol 电子，B 错误；
C．由图可知每生成1molN2，释放139kJ 的热量，故反应过程中每生成2molN2(g)释放278kJ 热量，C 正
确；
D．由图可知，反应物总能量高于生成物总能量，即1molN2O(g)和1molNO(g)的总能量比1molN2(g)和
1molN2O(g)的总能量高，D 正确；
本题选B。
8．（2024·山西省运城市·联考）尿素是第一种人工合成的有机物。以NH3、CO2为原料合成尿素
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反应过程中能量变化如图所示，下列说法正确的是
A．总反应的
B．第二步反应是合成尿素的决速步骤
C．该反应过程中N 的化合价发生了变化
D．升高温度，第二步反应速率和限度均增加，有利于提高尿素的平衡产率
【答案】B
【详解】A．由分析可知，总反应的
，A 错误；
B．第二步反应所需活化能大，反应速率慢，是决速步骤，B 正确；
C．NH3和
中，N 元素的化合价均为-3 价，C 错误；
D．第一步反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，使生成的
减少，不利于提高尿素的
产率，D 错误；
故选B。
考向
02
化学反应机理能垒图像的分析与应用
1．（2025·山西省部分学校·月考）在
催化作用下，汽车废气中的
与
反应转化为
和
，
反应历程和相对能量变化关系如下图所示(逸出后物质状态不发生变化，图中略去)。下列说法错误的是
A．
是反应的中间体
B．该历程中存在非极性键的断裂与形成
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C．催化剂
先吸附
，后吸附
D．反应过程中最大能垒(活化能)为
【答案】B
【详解】
A．由图可知，
在反应历程中先生成，后消耗，因此其是反应的中间体，A 项正确；
B．由图可知，反应历程中不存在非极性键的断裂，B 项错误；
C．历程中催化剂首先吸附
转化为氮气，后吸附
，C 项正确；
D．反应过程中最大能垒(活化能)为
，D 项正确；
故选B。
2．（2025·山西省晋中市·月考）不同含金化合物催化乙烯加氢
的反应历程如下图所示。下列说法不正确的是
A．
与
含有的能量之和大于
的能量
B．过渡态物质的稳定性：过渡态
过渡态2
C．催化剂AuF 下反应的焓变
D．催化剂AuF 下和催化剂
下反应的反应热相等
【答案】B
【详解】A．由图可知，该反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，A 项正确；
B．物质的能量越高，越不稳定，过渡态1 的相对能量高于过渡态2，所以过渡态1 的稳定性小于过渡态
2，B 项错误；
C．反应的焓变
，C 项正确；
D．催化剂只改变反应速率，不改变反应的热效应，两催化剂下反应的反应热
均为-129.6
，D
项正确；
答案选B。
3．（2025·山西省大同市·调研）氢能是一种重要的清洁能源，由HCOOH 可以制得H2。在催化剂作用
下，HCOOH 催化释放氢的反应机理和相对能量的变化情况分别如图1 和图2 所示。下列叙述错误的是
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A．HCOOH 催化释放氢的过程中有极性键的断裂和非极性键的形成
B．HCOOD 催化释放氢反应除生成CO2外，还生成HD
C．在催化剂表面解离C—H 键比解离O—H 键难
D．HCOOH 催化释放氢的热化学方程式为：
【答案】D
【详解】A．转化涉及到N—H 键极性键的断裂和形成、O—H 键极性键的断裂以及H—H 键非极性键的形
成，A 正确；
B．若用HCOOD 代替HCOOH，反应为HCOOD 分解，除生成CO2外，还生成HD，B 正确；
C．由图可知，Ⅱ→Ⅲ过程中断裂O—H 键，Ⅲ→Ⅳ过程中断裂C—H 键，Ⅲ→Ⅳ的活化能大于Ⅱ→Ⅲ的，
故在催化剂表面解离C−H 键比解离O−H 键难，C 正确；
D．图2 表示1 分子HCOOH(g)生成CO2(g)和H2(g)时放出能量0.45eV，而热化学方程式中ΔH 为1mol 反应
的热量变化，D 错误；
故答案为：D。
4．（2025·山西省太原市·月考）下图是计算机模拟的在催化剂表面上发生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H2O 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ΔH 相同
C．由图可知CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)为吸热反应
D．相同条件下，反应速率④>②
【答案】B
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【详解】A．由图可知①表示从CO(g)+2H2O(g)转化为CO*+H2O*+H2O(g)，已知吸附在催化剂表面的物种
用“*”标注，因此①表示CO 和H2O 在催化剂表面吸附的过程，A 错误；
B．由图可知②表示CO*+H2O*+H2O(g)转化为CO*+OH*+H*+H2O(g)，本质是H2O*转化为OH*+H*，④表
示COOH*+H*+H2O*转化为COOH*+2H*+ OH*，本质是H2O*转化为OH*+H*，②和④本质相同，因此化
学键变化相同，ΔH 也相同，B 正确；
C．由图可知，始态为CO(g)+2H2O(g)，终态为CO2(g)+H2(g)+H2O(g)，则总反应为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)
+H2(g)，始态的相对能量为0，终态相对能量为-0.72，故总反应为能量降低的反应，即放热反应，C 错误；
D．由题干反应历程图信息可知，过程②需要的活化能1.59eV-(-0.32)eV=1.91eV 低于反应④的活化能
1.86eV-(0.16)eV=2.02eV，相同条件下，活化能越大，反应速率越慢，故反应速率④＜②，D 错误；
答案选B。
5．（2025·陕西省渭南市·质检）我国科研人员提出了由
和
转化为高附加值产品
的催
化反应历程如图所示。已知：
、
的燃烧热(
)分别为
、
。下列叙述错误的是
A．上述反应的原子利用率为
B．①转化为②过程中放出能量
C．该反应中断裂和形成了极性键
D．
【答案】D
【详解】A．该反应总反应为CH4+CO2→CH3COOH，该反应为化合反应，原子利用率为100%，A 正确；
B．①转化为②过程中，反应物的总能量高于生成物的总能量，该过程放出能量，B 正确；
C．由图可知，该反应中断裂了C-H 极性键，形成了O-H 极性键，C 正确；
D．已知：
、
的燃烧热(
)分别为
、
，则可以得到热化学
方程式：①
；②
；由盖斯定律可知，①-②可得
，D 错误；
故选D。
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6．（2025·陕西省榆林市·月考）HCOOH 在Pd 催化剂表面脱氢的反应机理、反应历程与能量的关系如图
所示，下列说法正确的是
A．Ⅰ→Ⅱ过程中吸收的热量大于放出的热量
B．在Pd 催化剂表面离解O—H 键比C—H 键的活化能低
C．在历程Ⅰ~Ⅴ中，均为放热过程
D．用HCOOD 代替HCOOH，得到的产物为HD 和
【答案】D
【详解】A．Ⅰ→Ⅱ为放热过程，Ⅰ→Ⅱ过程中吸收的热量小于放出的热量，A 错误；
B．由图可知，在Pd 催化剂表面离解O—H 键的活化能较高，解离C—H 键的活化能低，B 错误；
C．在历程Ⅰ~Ⅴ中，Ⅱ→Ⅲ，Ⅳ→Ⅴ的
均大于0，为吸热过程，C 错误；
D．由图可知，HCOOH 脱氢是生成
和
，所以用HCOOD 代替HCOOH，得到的产物为HD 和
，D 正确；
故选D。
7．（2025·陕西省安康市·摸底）
在催化剂 Pd/MgO(100)表面的催化反应部分历程如图所示(吸
附在催化剂表面的物种用“*”表示，TS 表示过渡态)。
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下列说法正确的是
A．催化剂的使用降低了反应的活化能，提高了活化分子的百分数
B．催化剂的使用可以改变反应的选择性，提高反应的平衡转化率
C．该过程决速步骤的反应方程式为
D．CH₃OH(g)在催化剂 Pd/MgO(100)表面断裂O—H 键比断裂C—H 键更容易
【答案】A
【详解】A．催化剂可降低反应的活化能，提高活化分子的百分数，A 正确；
B．催化剂的使用可以改变反应的选择性，但不影响平衡，故不能改变反应的平衡转化率，B 错误；
C．活化能最大的步骤为决速步骤，步骤1、2、3、4 的活化能依次为0.89ev、1.13ev、0.53ev、0.34ev，则
步骤2 为决速步，该过程决速步骤的反应方程式为
， C 错误；
D．图中断裂部分 C—H 键所需能量比断裂 O—H 键小，故不能说明断裂 O—H 键比断裂 C—H 键更容
易， D 错误；
故选A。
8．（2025·陕西省渭南高级中学·联考）我国科学家已经成功催化氢化
获得甲酸，利用化合物1 催化
氢化
的反应过程如图甲所示，其中化合物2 与水反应生成化合物3 与
过程中的能量变化如图乙
所示(TS 表示过渡态，I 表示中间体)，下列说法错误的是
A．化合物1 为该反应的催化剂，可加快
的转化速率
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B．图乙中形成中间体I2 的反应为图甲中“化合物2＋
→化合物3＋
”的决速步骤
C．化合物1→化合物2 的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成
D．从平衡移动的角度看，升高温度可促进化合物2 与水反应生成化合物3 与
【答案】D
【详解】A．根据题意和图甲可知，化合物1 为反应的催化剂，可加快
的转化速率故A 正确；
B．图乙中形成中间体Ⅰ2 的反应活化能最大为图甲中“化合物2＋
→化合物3＋
”的决速步
骤，故B 正确；
C．化合物1 到化合物2 的过程中二氧化碳中的碳氧键断裂，生成碳氢键，故C 正确；
D．从图乙可以看出，化合物2 与水反应生成化合物3 与HCOO-是放热反应，因此降低温度可以促进该反
应的正向移动，故D 错误；
故选D。
考向
03
化学反应机理循环转化机理图像的分析与应用
1．（2025·陕西省榆林市·一模）用钌基催化剂催化
和
的反应过程如图所示。
当反应生成
液态
时放出
的热量。下列说法正确的是
A．该反应的热化学方程式为
B．图示中物质Ⅱ为该反应的催化剂，物质Ⅲ为中间产物
C．使用催化剂可以降低反应的活化能，同时可以改变反应的焓变
D．反应历程中既有非极性键的断裂又有非极性键的形成
【答案】A
【详解】A．该图为钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应示意图，反应生成92g 液态HCOOH 时放出
62.4kJ 的热量，2mol CO2(g)和2mol H2(g)时反应生成92g (2mol)液态HCOOH 放出62.4kJ 的热量，则热化学
方程式为CO2(g)+H2(g) =HCOOH(l) ΔH=-31.2kJ/mol-1，A 正确；
B．物质I 为反应起点存在的物质，且在整个过程中量未发生改变，物质I 为催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间过
程出现的物质，为中间产物，B 错误；
C．催化剂可以降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，C 错误；
D．由反应示意图可知反应过程中不存在非极性键的形成，D 错误；
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故选A。
2．（2024·山西省平遥县·预测押题）科学家研究发现铁的配合物在常温下可以催化甲酸的还原反应，其
反应机理如图所示。下列说法不正确的是
A．该反应的总化学方程式为
B．1，2，3 三种物质中
的配位数相同
C．反应中存在非极性键的断裂和形成
D．可以用新制的
悬浊液鉴别
和
【答案】C
【详解】A．由图可知，该反应的反应物为HCOOH、H2，生成物为CH3OH、H2O，总反应化学方程式为
，选项A 正确；
B．1，2，3 三种物质中
的配位数相同，均为6,选项B 正确；
C．反应中存在非极性键H-H 的断裂，但没有非极性键的形成，选项C 不正确；
D．
中存在醛基而
没有，可以用新制的
悬浊液鉴别
和
，选项D
正确；
答案选C。
3．（2024·山西省部分学校·联考）
和
为环境污染物，可在
表面转化为无害气体，反应机
理如图所示。下列说法正确的是
A．
是该反应的催化剂
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B．
可使该反应的焓变减小
C．总反应方程式为
D．反应过程中
元素的化合价不发生变化
【答案】C
【详解】A．
是中间产物，
是催化剂，故A 错误；
B．催化剂
可降低反应的活化能，但不影响焓变，故B 错误；
C．
和
是反应物，
和
是生成物，所以总反应方程式为
，故C 正
确；
D． 反应过程中
（Pt 为+2.5 价）与
（Pt 为+1.5 价）相互转化，
元素的化合价发生了变化，
故D 错误；
故答案选C。
4．（2024·山西省平遥县·联考）为早日实现“碳中和碳达峰”目标，科学家提出用钌(Ru)基催化剂催化
和
反应生成HCOOH．反应机理如图所示，已知当生成46g 液态HCOOH 时放出31.2kJ 的热
量。下列说法正确的是
A．反应历程中存在极性键、非极性键的断裂与形成
B．物质Ⅰ为该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物
C．催化剂能降低活化能，加快反应速率，改变反应热，从而提高转化率
D．通过
和
反应制备液态HCOOH，每转移1mol
，放出31.2kJ 的热量
【答案】B
【详解】A．由反应示意图可知反应过程中存在碳氧等极性键断裂、氢氢非极性键断裂，碳氢等极性键生
成，但不存在非极性键的形成，A 错误；
B．物质Ⅰ为反应起点存在的物质，且在整个过程中量未发生改变，物质Ⅰ为催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间
过程出现的物质，为中间产物，B 正确；
C．催化剂可以降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，C 错误；
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D．该图为钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应示意图，反应生成46g 液态HCOOH 时放出31.2kJ 的
热量，反应中氢化合价由0 变为+1，电子转移关系为HCOOH~H2~2e-，则每转移1mol
，放出15.6kJ 的热
量，D 错误；
故选B。
5．（2024·黑龙江省齐齐哈尔市·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
【详解】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R3SiH+
，总反应的反应热
，B 正
确；
C．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。
6．（2024·陕西省安康市·三模）氨硼烷
因具有较高的含氢量成为受人关注的潜在储氢材料之
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一。铱螯合复合物催化氨硼烷脱氢反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示[已知
表示
]。下列说法错误的是
A．该总反应的
B．化合物Ⅰ能降低该反应的活化能
C．反应过程中
的成键数目发生改变
D．该反应决速步的活化能为
【答案】D
【详解】A．由图知，该总反应为放热反应，其
，A 正确；
B．由图知，化合物Ⅰ为该反应的催化剂，能降低该反应的活化能，B 正确；
C．由图知，反应过程中物质Ⅰ和Ⅳ中，
的成键数目分别为5 和6，成键数目发生改变，C 正确；
D．该反应决速步为活化能最大的一步，即Ⅱ
Ⅲ，该步的活化能为
，D 错
误；
故选D。
7．（2024·东北三省三校·联考）Aun纳米团簇能催化水煤气变换反应，其微观反应机理如图1 所示，反
应过程中相对能量的变化如图2 所示。已知图2 中TS 表示过渡态，FS 表示稳定的共吸附。下列说法错误
的是
A．水煤气变换反应为H2O + CO
CO2 + H2
B．稳定性：FSe2大于FSe1
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C．水煤气变换反应的
H<0
D．制约总反应速率的反应为CO*+OH*=COOH*
【答案】D
【详解】A．由图1 可知，反应物为H2O 和 CO，生成物为CO2 和 H2，故水煤气变换反应为H2O + CO
CO2 + H2，A 正确；
B．物质的能量越低越稳定，FSe2的能量比FSe1的低，故稳定性：FSe2大于FSe1，B 正确；
C．由图2 可知，反应物总能量高于生成物总能量，故水煤气变换反应的
H<0，C 正确；
D．制约总反应速率的反应为活化能最大的反应，由图1、2 可知，活化能最大的反应为H2O =OH +H ，
D 错误；
答案选D。
8．（2024·宁夏吴忠市·二模）据文献报道：Pd-Mg/SiO2催化某反应的一种反应机理如图所示。下列说法
错误的是
A．该反应可消耗CO2产生清洁燃料CH4
B．H2在Pd 催化剂的表面断裂H-H 键
C．该催化循环CO2变成了含镁的化合物
D．使用催化剂可以大大降低该反应的活化能使反应快速进行
【答案】C
【详解】A．由图可知该反应可消耗CO2产生清洁燃料CH4，A 正确；
B．Pd 作为催化剂，H2在催化剂的表面发生断键，得到活性的H 原子，B 正确；
C．由图可知，二氧化碳和氢气在Pd-Mg/SiO2催化作用下生成甲烷和水，未生成含镁的化合物，C 错误；
D．使用催化剂可以大大降低该反应的活化能从而提高化学反应速率，D 正确；
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故选C。
1．（2024·山西省运城市·摸底）CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径。其中CO2转换为CH3OH 被
认为是最可能利用的路径，该路径涉及反应如下：
反应I：
反应Ⅱ：
请回答下列问题：
(1)若已知H2和CO 的燃烧热，计算反应Ⅱ的
H2，还需要的一个数据为 。
(2)在催化剂条件下，反应I 的反应机理和相对能量变化如图(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，TS 为过
渡态)。
完善该反应机理中相关的化学反应方程式：
；以TS2 为过渡态的反应，其正反应
活化能为 eV。
【答案】(1)H2O(g)=H2O(l)的ΔH
(2) H2O* 1.3
【详解】（1）已知反应ⅢH2(g)+
O2(g)=H2O(l)的ΔH3，反应ⅣCO(g)+
O2(g)=CO2(g)的ΔH4，反应Ⅲ-反
应Ⅳ得到
，为得到反应Ⅱ的ΔH2，还需要知道H2O(g)=H2O(l)的
ΔH。
（2）从图中第五步反应可知，OH*+
H2(g)=H2O*，以TS2 为过渡态的反应，其正反应活化能
为-0.1eV+1.4eV=1.3eV。
2．（2024·河北省张家口市·三模）二氧化碳的资源化催化重整可以有效缓解温室效应，助力人与自然和
谐共生的战略目标早日实现。科研团队研究
催化氢化，密闭容器中涉及反应：
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Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题：
我国学者结合实验和计算机模拟结果，研究了在铁基催化剂作用下，反应Ⅱ包含的部分中间转化过程的反
应机理如图所示，且该步骤最大能垒的计算结果比国外学者计算的低
。国外学者计算的最大
能垒为
。
【答案】112.3
【详解】我国学者计算所得最大能垒为70.6kJ⋅mol-1-(-8.3kJ⋅mol-1)=
，比国外学者计算的低
，则国外学者计算的最大能垒为
。
3．（2024·青海省西宁市·三模）为实现“碳中和”“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。利用氢气和
CO 反应生成甲烷，涉及的反应如下：
i．
ii．
iii．
回答下列问题：
催化加氢制甲醇也是碳循环的重要途径。
在某催化剂表面与氢气作用制备甲醇的反应机理如图所
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示。催化循环中产生的中间体微粒共 种，
催化加氢制甲醇总反应的化学方程式为 。
【答案】 6
【详解】根据循环图易判断中间体为6 种；根据循环图，
催化加氢制甲醇，产物有
，故总反应的
化学方程式为
。
4．（2024·陕西省渭南市·三模）CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径，其中CO2转化为CH3OH 被
认为是最可能利用的路径，该路径涉及反应如下：
反应I：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
H
△
1=-49.01kJ•mol-1
反应II：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
H
△
2＞0
请回答下列问题：
(1)若利用反应I 计算反应II 的反应热△H2，还需要知道一个化学反应的△H，写出该反应的化学方程式
。
(2)在催化剂条件下，反应I 的反应机理和相对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，TS 为
过渡态)。
写出该反应机理中决速步的热化学方程式： 。
【答案】(1)CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的ΔH
(2)H2COO*+2H2(g)=H2CO*+OH*+
H2(g) ΔH=+40.49 kJ/mol
【详解】（1）燃烧热是在101 kPa 时，1 mol 物质完全燃烧生成指定物质时所放出的热量；反应II 中生成
H2O(g)，若已知H2和CO 的燃烧热，计算反应II 的ΔH2，还需要CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的
。
（2）由图可知，热化学方程式H2COO*+2H2(g) =H2CO*+OH*+
H2(g)=ΔH=(-0.58+1)ev/mol=+0.42×96.4
kJ/mol=+40.49 kJ/mol 的活化能最大，化学反应速率最慢，为反应机理中的决速步。
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