高考化学总复习第六单元化学反应速率与化学平衡 第3讲 高考题型 化学反应机理、历程与能垒题

高考题型专项突破化学反应机理、历程与能垒题

。考查方向

本类题在高考卷中主要以陌生能量-历程图或反应机理图形式出现，主要考

查催化剂、反应物、生成物及中间体的判断、历程中发生的化学反应方程式、物

质成键与断键的判断、能量变化、化学反应速率及平衡等知识。

❷真题精研

题1（2022.湖南高考改编）反应物（S）转化为产物（P或P∙Z）的能量与反应进程

的关系如图所示：

下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（）

A.进程I是吸热反应

B.平衡时P的产率：∏>I

C.生成P的速率：ΠI>Π

D.进程IV中，Z没有催化作用

［解题思路分析1进程I中反应物的能量高于产物的能量，应为放热反应，A

不正确；进程∏中使用了催化剂X,催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡产

率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B不正确；进程III中由S∙Y转化为

PY的活化能高于进程∏中由SX转化为PX的活化能，由于这两步反应分别是

两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为I∏<∏,C不正确。

［答案］D

题2（2022.山东高考）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HONO的反应历程有2种

C.增大NO的量，C3H8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

［解题思路分析］根据题图反应机理知，含N分子发生的反应有NO

+.OOH=NO2+∙OHsNO+NO2+H2O=2HONOsNO2+∙C3H7=C3H6+

HON0、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正确；根据题图，由NO生成HONO的反应历程有

2种，B正确；NO是催化剂，增大N。的量，C3H8的平衡转化率不变，C正确；

无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与02反应制备丙烯的总反应都为2C3H8

1U

+O22C3H6+2H2O,无论发生哪个历程，最终生成的水都不变，D错误。

［答案］D

。题型突破

一、化学反应机理/历程类试题解题模板

解决新信息图像题.一定要理解图

第一步

像信息所表示的机理及过程,对所求

准确转化

问题向已有知识进行恰当的转化.

对新信息题可以采取一般到特殊

第二步的特例法，在理解题目信息的本

方法的选取质的基础上,从逻辑推理的角度

进行解答。

严格按新信息的指代机理.解答

第三步

-问题时要避免课本知识或者已

仔细审读题目

有知识对新信息问题的干扰。

二、催化剂反应机理题解题方法

1.通览全图,找准一“剂”三“物”

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

一“剂”指催化剂

主体的多个物种一定在机理图中的主线上

三“物”指反应物、反应物通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物

生成物、中间物生成物通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般是产物

（或中间体）中间体除催化剂、反应物、生成物外，其余一般均是中间体

2.逐项分析得答案

根据题给情境信息，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。

三、突破能量变化能垒图

理清坐标含义

能/变化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

坐标表示能立的变化,不同阶段的最大能牟即该反

应的活化能

分析各段反应

仔细观察曲线（或直线）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,能址F降的为放热

做出合理判断

综合整合各项信息，回扣题H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率

注：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。

0题型专练

1.（2021.湖南高考）铁的配合物离子（用[L—Fe—H]+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：

HCOOH

卜Fr

453435

•：过渡态1,—:过渡态2

相o

0._

-l

X4能

•-2一2.6

+w

⅛=-±•..

∕≡U<

k(s+nI

j-H++

∙OH

n+O0C

l-oU0u

ɔHU±

)-H

H)H

1+0

0

3

H

反应进程

下列说法错误的是（）

A.该过程的总反应为HCooHl^C。2t+H2t

B.H+浓度过大或者过小，均导致反应速率降低

C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化

D.该过程的总反应速率由∏-HI步骤决定

答案D

解析由反应机理可知，HCC）OH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健凝i

CO2t+H2t,故A正确；若氢离子浓度过低，则反应InTlV的反应物浓度降低,

反应速率减慢，若氢离子浓度过高，则会抑制甲酸的电离，使甲酸根离子浓度降

低，反应Ifn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；由反应机理可知，Fe在反应过程中化合价发生了变化，故C正确；

由反应进程可知，反应IVTl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。

2.（2022.济南模拟）常温常压下，在3种不同碳负载的铜微粒（a、b和C）上，

选择性电催化乙快加氢制乙烯（H+电还原为H2的反应可同时发生）的相对能量变

化如图，下列说法错误的是（）

相对能ht∕Q∙

J

",""324吸驷67,、，

0∖Ξ二■飞宣而•浙Kl-

*+CH()+∖

22g曲,=0.86eV

I2H,()+2<∙'W=O.5讣,

*C,H,+*CHι+11*+(：出$®+

2H2()X-H2δ÷e+OH"20H2OH

反应历程

CzH?电还原为CzHit

0.8

相

对

能

后

∖

∙(v

0.0-j--------L---------------ɪʒ——1

*+H"+e^*+}H,

反应历程

H'电还原为H?

A.析氢反应是电催化乙快加氢制乙烯的竞争反应

B.析氢反应的能力：a>c>b

C.吸附C2H2的能力:a<b<c

D.i生成ii是乙快加氢制乙烯反应历程中的决速步骤

答案B

解析选择性电催化乙快加氢制乙烯和H+电还原为H2的反应同时发生，故

析氢反应是电催化乙快加氢制乙烯的竞争反应,A正确;析氢反应的活化能a>c>b,

活化能越大反应越难进行，故析氢反应的能力a<c<b,B错误；由图可知，吸咐

C2H2过程中放出的能量a<b<c,产物能量a>b>c,相同物质进行不同过程放出的

能量越多，产物的能量越低，该过程越容易进行，故吸附C2H2的能力a<b<c,C

正确；由图可知，i生成行的活化能最大，是整个反应的决速步骤，D正确。

3.（2022.江苏高考节选）“Fe-HCOAHzO热循环制氢和甲酸”的原理为：在密

闭容器中，铁粉与吸收CO2制得的NaHCO3溶液反应,生成H2、HCoONa和Fe3O4;

Fe3O4再经生物柴油副产品转化为Fe0

⑴实验中发现，在300℃时，密闭容器中NaHCo3溶液与铁粉反应，反应初

期有FeCO3生成并放出H2,该反应的离子方程式

为O

⑵随着反应进行，FeCO3迅速转化为活性Fe3O43活性Fe3O4」是HC（M转

化为HCoO-的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。

如图所示的反应步骤［可描述为__________________________________________

C>。"

HCOO+H2O

Fe3O4_t

-300℃,

答案(I)Fe+2HC0i=FeCO3+CO?"+H2f

⑵H的电负性大于Fe,小于。，在活性Fe3θ4-表面，氏断裂为H原子，一

个吸附在催化剂的亚铁离子上，略带负电，一个吸附在催化剂的氧离子上，略带

正电，前者与HCoJ中略带正电的碳结合，后者与HCoJ中略带负电的羟基氧结

合生成H2θ,HCoM转化为HC。。-

4.（2022•哈师大附中高三期末考试）乙快在Pd表面选择加氢生成乙烯的反应

机理如图。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。

CHztg)

E=-172kj/inoɪ

ICJIE=+66kj∕ιι>ol

+

1H7HF∖2⅛M∖

'rOAL∣∕m∕ιl∖(∖H,£=+85kj/mol

E=-26kJ∕m”以小C2H√g)

1H,→H∖⅛H/∖γ-

2-Ik马∖gH*=+82kJ∕mU

该历程中最大能垒（活化能）为kJ/mol,该步骤的化学方程式

为O

答案85C2H3+H*=C2H:

专项作业

建议用时：40分钟

选择题（每小题只有1个选项符合题意）

1.用二氧化碳可合成低密度聚乙烯（LDPE）。常温常压下以纳米二氧化钛膜

为工作电极，电解CO2,可制得LDPE,该电极反应可能的机理如图所示。下列

说法正确的是（）

+e

&攵江广化合物X（不含碳元素）

一定条件

CO,二鬻C。+。H-

-过程FIl过程HlL

过程I:CH2—*∙^FH2C-CH2⅛

过程IVLDPE

A.Co2与CO5是同一种微粒

B.OH-的电子式为.:H

C.过程III中碳元素被氧化

D.LDPE不易分解，对环境有污染

答案D

2.如图为氟利昂（如CFCb）破坏臭氧层的反应过程示意图，下列说法不正确

的是（）

A.过程I中断裂极性键C-Cl键

B.过程II可表示为O3+CI=CIO+O2

C.过程III中。+。=。2是吸热过程

D.上述过程说明氟利昂中氯原子是破坏臭氧层的催化剂

答案C

3.锂可用于氮的固定，其转化过程如图所示。下列说法错误的是（）

A.反应①中N2是氧化剂

B.反应②属于复分解反应

C.转化过程中涉及的H2。、LioH都属于电解质

D.反应③中Li在阳极生成

答案D

解析反应①为N2+6Li==2Li3N,该反应中N2为氧化剂，A正确；反应②

为LisN+3H2θ=NH3t+3LiOH,该反应为复分解反应，B正确；H2OsLiOH

均为电解质，C正确；反应③中阳极发生氧化反应，其电极反应式为4OH--4e-

=2H2O+O2t,阴极发生还原反应，其电极反应式为Li++e-==Li,D错误。

OR

NPh

4.（2022∙武汉高三质量检测）含铜催化剂催化＜5与YPh偶联反应机理如

图所示（Ph—表示苯基）。下列说法错误的是（）

A∙∏到ΠI的转化过程中有非极性键的断裂和形成

B.HI到IV原子利用率为100%

C.V中所有碳原子不可能共平面

OR

Nz+7hM

APh

D.该反应的方程式为：

答案A

5.我国科研人员在CCh加氢制甲醇研究方面已取得重要成果，在

Cu-ZnO-ZrO2催化剂上主反应历程如图所示（H2-*H+*H,*标记的物质是该反

应历程中的中间产物或过渡态）。下列说法错误的是（）

A.第①步中既有极性键的断裂，也有非极性键的断裂

B.水在反应历程中是可以循环使用的物质

C.CU-Zno-Zr02作为催化剂参与了反应，降低了反应的活化能

D.第④步反应是一个吸热过程

答案D

解析第④步反应是*H+*HO=H2θ,形成H。键，是放热过程，D错误。

6.乙二醛(OHCCHO)与02反应历程中所涉及的反应物(OHCCH0、。2)、过

渡态、中间体及产物(OHCCoOH、HCOOHsHooCCOOH)相对能量如图。下歹IJ

说法错误的是()

3/MX

相IJ

2CU

对-

1CX

能.

X)

H1)

/一l

Jk一2C)ʌ

3Z)ʌ

∙一l

m4x(l1

=Im/

--5(X)

6/

TΛΓM)

A.乙二醛氧化历程中涉及极性键和非极性键的断裂

B.乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸的反应均为放热反应

C.乙二醛氧化历程中，若加入催化剂，能提高乙二醛的平衡转化率

D.乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为：反应物一TSl

答案C

7.(2022•浙江三市高三质量检测)甲酸在一定条件下可分解生成CO和H2O,

在有、无催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示。下列说法正确的是

()

途径1途径2

A.途径1的活化能为E-Λ∖,其大小与AHi有关

B.途径1使用了催化剂，途径2没有使用催化剂，但AHl=AH2

C.途径2要经过三步才完成，而途径1只要一步就完成，所以途径1反应

速率更快

D.途径2中第二步反应的速率比第三步反应要慢

答案D

8.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解Co2反应为温室气体减排提供了一

个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。下列

说法正确的是()

、、光_co,、o

(X⅛∙χχ-S/00\D)

@gg)1598kj.m*©@@

0ŋ@g)1O72kJ-mnr'>(c)@

明d颂)4Xm-

O/00、/,、/。

τi"C^∣T产Ti"

A.过程①中钛氧键断裂会释放能量

B.该反应中，光能和热能转化为化学能

C.使用TiO2作催化剂可以降低反应的焙变，从而提高化学反应速率

D.Co2分解反应的热化学方程式为2C02(g)=2C0(g)+02(g)ΔH=+30

kJ∙mol^l

答案B

9.(2022.青岛市高三教学质量检测)已知CH4、。2和H2O(g)(H2O的作用是活

1

化催化剂)按照一定体积比在催化剂表面可合成甲醇：CH4(g)+2

O2(g)=CH3OH(g)∖H,反应的部分历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用

“*”标注，TS代表过渡态)。下列说法正确的是()

相

对

能

量

\

£

∙

m

ɔ

,

)

1

ol-

kJ∙m

2.51

"=-3

应的△

该反

A.

剂表面

在催化

易吸附

)更容

2O(g

)比H

O2(g

B.

形成

断裂与

◎键的

只涉及

过程中

该反应

C.

*H

H+

H3O

=*C

*OH

H4+

式为*C

的方程

慢反应

图示中

D.

D

答案

根据

错误；

的A

反应

算该

法计

，无

历程

反应

部分

示了

只展

该图

解析

多，

热量

出的

时放

2(g)

吸附0

量比

的热

放出

g)时

H2θ(

，吸附

表面

化剂

，在催

图示

2*0

*02-

过程中

该反应

错误；

),B

2O(g

的是H

吸附

易被

更容