2024年高考化学二轮复习讲练测（新教材新高考）重难点突破 反应机理的图象分析与应用(解析版)

2024年高考化学二轮复习讲练测（新教材新高考）

反应机理的图象分析与应用

目录

tl

题型三过渡态能量变化图18

OO0O2

考点二催化剂的催化反应机理分析22

2【真题研析•规律探寻】22

解题技巧26

考点一反应历程中的能量变化图像3

1.催化反应机理的分析思维模型26

2.催化反应机理题的解题思路26

【真题研析•规律探寻】3

【核心提炼考向探究】

解题技巧♦27

1.催化剂具有的三大特征27

三步突破能量变化能垒图5

2.催化剂与化学反应27

【核心提炼•考向探究】53.催化剂与中间产物27

4.探究催化剂的催化机理28

1.题在书外，理在书中一一选编教材中的经典

图示5易错题型29

2.变形考查一一源于教材高于教材6

认识催化剂的四大误区29

3.不断创新——真情境考杳真应用7

【题型归纳•命题预测】30

【题型特训•命题预测】7

题型一无机反应机理图分析30

题型一相对能量变化图7

题型二有机反应机理图分析39

题型二能垒图13

考点要求考题统计考情分析

2023•浙江省1月选考【命题规律】

14题，3分；2022•湖南化学反应机理试题以图示的形式来描述某一化学变化所经由的

反应历程中的能

选择性考试12题,4分；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

量变化图像

2021•湖南选择性考试一定规律组合起来，从而达到阐述复杂反应的内在联系的日的。

14题，4分近几年这类题型是高考热点，呈现方式每年都有变化，意对解

2023•广东卷15题，3题模型进行掌握。

分；2023•全国新课标卷【命题预测】

催化剂的催化反12题，6分：2023•浙江反应机理在近几年高考题中频繁出现，预计在2023年高考中，

应机理分析省6月选考14题,3分；会以选择和在化学反应原理中图像进行呈现，考宜学生知识运

2022湖南卷9题，3分;用与推理能力。反应机理真实情境进行分析，思维转化大，考

2022山东卷10题,2分查考生的迁移运用能力和创新思维，具有一定的难度。

（反应历程与活化能）

]教材中的经典i示]I（催化剂对反应历程与活化能影响）

真情境考查真应用

热能变化

（第一步：理清坐标含义）

第二步：分析各段反应）

反I三步突破能量变化能垒图|

应（第三步：写出合理答案）

历

程（催化剂改变反应速率，自身不变）

与

催化剂具有的三大特性|­（催化剂不改变化学平衡）

机

理（，化剂具有特殊的选择性）

（误区一：催化剂不参加化学反应）

（误区二：一种反应只有一种催化剂;

催化剂

认识催化剂的四大误区«

（误区三：催化剂都是力瞅反应速率）

（误区四：催化剂的效率与催化剂的量无量）

（催化反应机理的分析思维模型）

探究催化剂的催化机理）｛

考点一反应历程中的能量变化图像

一直题研析•榭隹探寻_______________

1.(2023•浙江省1月选考，14)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已

知OMg)和Ck(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是()

=

1

/

3

)

/

值

相

我

至

A.Eh-E^Es-Ei

B.可计算C1-C1键能为2(E2-E3)kJ*mol->

C.相同条件下，5的平衡转化率：历程n>历程I

D.历程I、历程II中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g>O2(g)+Cl(g)

AH=(£-E4)kJ・moH

【答案】C

【解析】对比两个历程可知，历程I【中增加了催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率。A项，

催化剂能降低活化能，但是不能改变反应的焰变，因此A正确；B项，已知。2(g)的相对能量

为0,对比两个历程可知，0(g)的相对能量为(E2-E3)kJ・molL则C1-Q键能为2(反-&)kJ・mo3B正确;C

项，催化剂不能改变反应的平衡转化率，因此相同条件下，。3的平衡转化率：历程n=历程I,c错误：D

项，活化能越低，反应速率越快，由图像可知，历程II中第二步反应的活化能最低，所以速率最快的一步

,

反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)A//=(E5-£4)kJ-mor.D正确；故选C。

2.(2022•湖南选择性考试，12)反应物(S)转化为产物(P或RZ)的能量与反应进程的关系如下图所示：

下列有关四种不同反应进程的说法正确的是()

A.进程I是放热反应B.平衡时P的产率：11>1

C.生成P的速率：HI>IID.进程IV中，Z没有催化作用

【答案】AD

【解析】A项，由图中信息可知，进程I中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程I是放热反应,

A说法正确；B项，进程II中使用了催化剂X,但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P

的产率相同，B说法不正确；C项，进程III中由S・Y转化为P・Y的活化能高于进程I［中由S・X转化为P・X

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Hkll,C说法不正确；D项，

由图中信息可知，进程IV44S吸附到Z表面生成S・Z,然后S・Z转化为产物P・Z,由于P・Z没有转化为P十

Z,因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确；故选AD.

3.（2021•湖南选择性考试，14）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：

45

过速态2

O.IO

-+

0.31.s

Hnt-42.6

8O+

-4一6

OHoi+vI

.0Y

HOg

3H+

+OO6

-0O—T

®lO，

混OHOoK

0Hg+

菌HH,

O

O

U

H

反应进程

下列说法错误的是（）

A.该过程的总反应为HCOOH里WXhT+H2TB.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II-111步骤决定

【答案】D

00

IIII

,[L-Fe-H1++HCOO-L-Fe-H,L-Fe-Hco?+L-Fe-H,

I[L-Fe-H「+H2bA项，合并HCOOH-HCOO+FT,[L-

IIII

O\o\HH

Fe-H「+HCOO一工-尸e-H,L-Fe-H—(Xh+L-Fe-H,L-Fe-H+HI[L

-Fe-Hl'+H2，得总方程式，该过程的总反应为HCOOH望以CO2T+H2T，故A正确；B项，H，浓度过大

O

+

3:「牛］

I।L-Fe-H

HCOO浓度减小，［L-Fe-H］++HCOOL-Fe-H反应慢，H+浓度过小2Fe-H+H+-J」反应慢,

O

II

O\H

H+浓度过大或者过小，均导致反应速率降低，故B正确；C项，L-Fe-H一g+L-Fe-H,碳的化合价升

高，铁的化合价降低，故C正确：D项，决定化学反应速率的步骤是最慢的一步，活化能越高，反应越慢,

从反应机理图中可知，IV-I的活化能最大，该过程的总反应速率由IV-I步骤决定，故D错浜；故选D。

国目图巧

三步突破能量变化能垒图

理清坐标含义

能址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

外坐标表示能址的变化

分析各段反应

仔细观察曲线（或宜级）的变化趋势，分析每一阶反发生的反应是什么,各段反应是放德还是吸熟.

能量升高的为吸热,能量下降的为放热；不同阶段的被大能坐即该反应的活化能

写出合理答案

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率

核心提炼•考向探究

1.题在书外，理在书中一一选编教材中的经典图示

反应历程与活化能催化剂对反应历程与活化能影响

人教版新教材

P26图2-3化学反应中反应物、生成物的P27图2-4催化剂改变反应历程、降低

能量与活化能的关系反应活化能示意图

H-H-CI

E：=21.5kJ•mol'

♦

鲁科版新教材f」*___

反应产物HC1+H・

反应物Hz+Q・

P71图2-3-6茶元反应H2y的

活化能示意图P73图2-3-7臭班分解反应以及SI自由H催化臭辄

分解反应过程中的能看变化示意图

苏教版

P38图2-7正反应与逆反应的活化能P38图2-8催化剂对反应活化能的影响

2.变形考查——源于教材高于教材

传统高考命题以知识立意为重，前几年的高考对此知识点的考查大多是教材的变形考查

2015•北京高考T9

(

-

O

-

U

.

3

)

、

必

2015•海南高考・T16

3.不断创新——真情境考查真应用

核心素养时代，高考命题由知识立意转向素养立意，高考讲究真情境考查真应用

过

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2019•全国卷IT28

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o.卷

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炭潮和仅”活化气反应进程

2018•海南高考・T122020•天津高考T10

题型一相对能量变化图

1.（2024•河南省六市重点高中高二调研考试）X—Y反应分两步进行，在催化剂Call、Cal2作用下能量

变化如图所示。卜.列叙述正确的是（

A.Catl作用下，第二步反应为决速反应

B.两种催化剂不改变总反应能量变化

C.催化剂可以改变生成物Y的平衡浓度

D.升高温度，第一步反应加快，第二步反应减慢

【答案】B

【解析】A项，化学反应速率取决于慢反应，由图可.知，Catl作用卜第一步反应的活化能大于第二步,

则第一步反应为慢反应，为决速反应，故A错误；B项，总反应的能量变化取决于反应物的忠能量和生成

物总能量的差值，与催化剂无关，故两种催化剂不改变总反应能量变化，故B正确；C项，催化剂改变反

应历程，降低反应活化能，加快化学反应速率，但是不能使平衡发生移动，故催化剂不可以改变生成物Y

的平衡浓度，故C错误；D项，升高温度，第一步反应加快，笫二步反应也加快，故D错误；故选B。

2.(2023•浙江省宁波市高三下学期高考模拟)一定条件卜;CH3cH=CH2与HQ发生加成反应有①、②

两种可能，反应进程中能量变化如图所示。下列说法中不正确的是()

能最八

CH.CH=CH,(g)+HCl(g)'、、CH,CH2cH2cl(g)

|C.3cHelCH；(g)

反应进程

A.反应①、②焰变不同，与产物稳定性有关，与反应的中间状态无关

B.反应①、②均经过两步反应完成，对应的分步反应过程中均放出能量

C.其他条件不变，适当提高反应温度，可以提高产物中CH3cH2cHKKg)的比例

D.相同条件下，CH3cHeICHKg)的生成速率大于CH3cH2cH2Cl(g)

【答案】B

【解析】A项，熠变在给定反应中，只与始态和终态有关，与中间状态无关，根据图像可知，该反应

为放热反应，放出热量越多，产物能量越低，该物质越稳定，故A正确；B项，根据图像可知，反应①、

②的第一步都是产物能量高于反应物，即第一步为吸收热量，故B错误；C项，CH3cH2cH20(g)

CH3cHelCH3(g),该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，可以提高CH3cH2cH20(g)的比例，故C

正确；D项，反应②的活化能比反应①的活化能低，化学反应速率快，因此相同条件下，CH3CHCICH3(g)

的生成速率大于CH3cH2cH2C1(g),故D正确；故选B。

3.(2023•浙江省杭州地区(含周边)重点中学高三联考)•定条件下，反应物和生成物的相对能量与反应

历程示意图如下，下列说法下无聊的是()

s

-

O

E

-

3

-

H

A.由历程I可计算，SCh的总键能=(Ei-E3)kJ.moH

B.由历程II可知，相同条件下0(g)的浓度比SOz(g)的浓度对反应速度影响更大

C.相同条件下，S02的平衡转化率，历程1=历程H

D.由历程I和历程n可得，E5-E3=E4-E2

【答案】A

【解析】A项，由图可知，lmolSO2的活化能为(E]-E3)kJ,S02的总键能不是(Ei-E3)kJ-moN,故A错

误；B项，由历程II可知，相同条件下使用V2O5作催化剂增大0(g)的浓度后，反应的活化能降低，反应速

率加快，则0(g)的浓度比SCh(g)的浓度对反应速度影响更大，故B正确；C项，催化剂不改变化学平衡的

转化率，则相同条件下，55的平衡转化率，历程k历程II,故C正确；D项，催化剂不改变化学反应热，

由历程I和历程1【可得，E5-E3=E4-E2,故D正确；故选A。

4.(2022•重庆市普通高中高三学业水平等级考试)“天朗气清，惠风和畅。''研究表明，利用Ir+可催化消

除大气污染物N2O和CO,简化中间反应进程后，相对能量变化如图所示。已知CO(g)的燃烧热AH=-283

kJmoH,则2N2O(g)=2N2(g)+Ch(g)的反应热AH(kJmol-')^()

八N,O(ghlr+CO(g)

N/g阳QKCXg)

3jv1—

\229

\N、糖计IrHO、(g)

中间体I077

中间体H

反应进程

A.-152B.-76C.+76D.+152

【答案】A

【解析】已知CO(g)的燃烧热241=-283口小]0卜1,可得CO(g)+g)2(g)=CO2(g)AH=-283kJ/mol①，由

图可得N2O(g)+CO(g尸N2(g)+CCh(g)AH=-330+123-229+77=-359kJ/mol®,由盖斯定律，(反应②-①)x2可

得反应2N2O(g)=2N2(g)+02(g),反应热AH=(-359+283)x2=152kJ・moH,故选A。

5.(2023.重庆一中高三质检)一定温度压强下，CH3-CH=CH2(g)与HCl(g)反应可以生成CH3cHeICH^g)

和CH3cH2cH2Cl(g),反应中的能量变化如图所示。下列说法不工确的是()

A.生成CH3cH2cH2CI(g)的反应中，第一步为反应的决速步

B.短时间内，CH3cHQCFHg)是主产物

C.升高温度达平衡时，可以提高产物中CH3cH2cH2Cl(g)的比例

D.CH3-CH=CH2(g)+HCl(g)CH3cH2cH20(g)的熔变等于第一步与第二步正反应活化能的差值

【答案】D

【解析】A项，生成CH3cH2cH2Cl(g)的反应中，第一步反应活化能高，是次速步，故A正确；B项，

短时间内，生成CH3cHeICHKg)的反应活化能低，反应速率快，因此CH3cHeICHXg)是主产物，故B正确；

C项，CH3cHec%(g)CH3cH2cH2Cl(g)A/7X),升高温度有利于平衡正向移动，可以提高产物中

CH3cH2cH?Q(g)的比例，故C正斑；D项，CHvCH=CH2(g)+HQ(g)CH3cH2cH2。恁)的悟变等于第一

步与第二步反应的的代数和，故D错误；故选D。

6.(2023•浙江省重点中学拔尖学生培养联盟适应性考试)标准状态下，CH2=CHCH3(g)-tjHCI(g)反应生

成CH；dHCH,(g)和CH3cH2cH2。(g)的反应历程与相对■能量的示意图如下。下列说法正确的是()

U

l

i

高

N超

s

A.E2-E3=E4-E5

B.其他条件不变，往反应体系中加入适量Cl-(g)可有效提高反应速率

C.其他条件不变，适当升高温度可提高加成产物中CH3cH2cH2cl的比例

D.历程I、历程H中速率最快的一步反应的热化学方程式为：CH,CHCH3+Cr=CH3CHClCH3A”

=(E3-E2)kJmol1

【答案】C

【解析】过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值

越小则活化能越小，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应。A项，E2-E3、

2-Es对应两者的反应物、生成物均不同，故反应的婚变不同，故E2-E3#E4-E5,A错误；B项，由图可知，

历程I、历程II的决速步均为第一步，故其他条件不变，往反应体系中加入适量C卜(g)不会有效提高反应速

率，B错误；C项，由图可知，反应历程II的最大活化能更大，受温度的影响程度更大，故其他条件不变,

适当升高温度可提高加成产物中CH3cH2cH2。的比例，C正确；D项，由图可知，历程【中速率最快的一

步反应的热化学方程式为：CH,CHCH,+C1=CH3CHC1CH3△月=位3正2)kJmo「；历程0中速率最快的一

步反应的热化学方程式为：CH.CHCH,+Q=CH3cH2cH2。AW=(E5-E4)kJ.moF',D错误；故选C。

7.(2023•浙江省天域全国名校协作体高三联考)甲醇和异丁烯(以IB表示)在催化剂作用下合成甲基叔丁

基曲MTBE)：CH3OH(g)+IB(g)=MTBE(g)AHO反应过程中反应物首先被催化剂吸附，再经历过渡态(I、

II、川)最终得到产物，相对能量与反应历程的关系如图所示(其中Ni表示甲醉和异丁烯同时被吸附，Nz表

示甲醇先被吸附，N?表示异丁烯先被吸附)。

相

对

能

量

下列说法不正确的是

A.该反应的△H=-4QkJ/mol

B.三种反应历程中，Nj反应速率最快

C.过渡态I比另两种过渡态稳定

D.同温同压下，只要起始投料相同，三种途径MTBE的转化率相同

【答案】D

【解析】A项，该反应的烙变zsH为生成物的总能量减去反应物的总能量，则△H=(l-5)QkJ/mol=-4QkJ/mol,

该反应的热化学方程式为该条件下反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+IB(g)=MTBE(g)AH=-4QkJ/mol,A

正确；B项，Ni、N2、N3三种反应历程的活化能分别为(6-2)QkJ/mol=4QkJ/mol、(9-3)QkJ/mol=6QkJ/moK

(10-4)QkJ/mol=6QkJ/mol,则N1反应速率最快，B正确；C项，过渡态I的能量最低，能量越低越稳定，故

过渡态I比另两种过渡态稳定，C正确；D项，Ni、N2、N3三种反应历程的活化能不相等，则同温同压下，

只有起始投料相同，相同时间三种途径MTBE的转化率不相同，D错误；故选D。

8.(2023-浙江省精诚联盟高三三模)XH和02反应生成X或XO的能量-历程变化如图。在恒温恒容的

密闭容器中加入一定量的XH和02,timin时测得c(XO)<c(X),下列有关说法不正确的是()

e

・

躯

A.hmin时容器内的压强比初始状态更大

1

R.2XO(g)=2X(g)+O,(g)AA/=1(E2-E1)k.Imor

C.只改变反应温度，timin时可能出现c(X)Vc(XO)

D.相同条件下,在t2min(t2〉ti)时测定,可能出现以X)Vc(XO)

【答案】D

【解析】由图可知XH和02反应生成X或XO都是放热反应，相对而言生成X0的活化能更低，反应

速率更快，时间上要出现c(X)VdXO)时间上要比timin更短。A项，据图可知生成ImolXO气体物质的量

减小生成Imol,生成ImolX气体物质的量增加2mol,因为timin时测得以XO)Vc(X),所以timin时气体

总的物质的量是增大的，因此timin时容器内的压强比初始状态更大，A正确；B项，由图可知，B正确;

C项，XH和0?反应生成X或X0都是放热反应，相对而言生成X0的活化能更低，反应速率更快，只改

变反应温度,hmin时可能出现c(X)<c(XO),C正确;D项,根据题干信息『min时测得c(XO)Vc(X),说

明XO是动力学产物，时间上要出现c(X)Vc(XO)时间上要比timin更短，D错误；故选D。

9.(2023•浙江省稽阳联谊学校高三联考)一定条件下，2,3-二甲基-1,3-「二烯与澳单质发生液相加成

反应(1,2-加成和1,4.加成同时存在)，已知体系中两种产物可通过中间产物/人互相转化,

CH2Br

反应历程及能量变化如图所示：

下列说法正确的是(

B.由以2小于名3可知，升温有利于

Br

Br

C.⑴一人丫I；"M=（扁+以一纥2-以）口/由。1

D.由反应历程及能量变化性可知，该加成反应为放热反应

【答案】C

【解析】A项，低温下的主产物为1,2-加成，高温下的主要产物是1,4-加成，故A错误；B项，温度升

Br

高对活化能大的反应影响更大，因此升温有利于得到【，故B错误；C项，根据图像可以得

到AH=（Em+纥3-坛2-纥4）口/侬1,故C正确：D项，由反应历程及能量变化图无法判断该加成反应为

放热反应，故D错误；故选C。

题型二能垒图

1.（2024•黑龙江省龙东五地市高三联考）山东大学材料科学与工程学院开发催化剂用于光热催化CO?加

氢制CHu反应历程如图所示（*表示吸附在催化剂表面）。下列叙述错误的是（）

oCO,

>

-£*CHCH，（g）

/--U.ol

i-

♦HWO

♦HCOOZ^F

1*CO;

-2.02\/-L9T

♦2HCQ.

^2770

A.催化剂表面上CH,脱附需吸收能量

B.该历程中的最小能垒（活化能）为E『0.19eV

C.该历程中决速步骤为*CH3-*CH：

D.工业生产中将催化剂处理成纳米级颗粒更利于提高反应速率

【答案】C

【解析】A项，由图可知，催化剂表面上甲烷的能量小于甲烷的能量，则甲烷时脱附需吸L攵能量，故A

正确;B项，由图可知，该历程中*CH「CH4的能垒最小，则最小能垒为En：=（—0.42eV）—（―0.6leV）=0.19eV,

故B正确；C项，能垒越大，反应速率越慢，决速步骤为慢反应，由图可知，该历程中*HCO3-*HCOO的

能垒最大，则决速步骤为*HCO3-*HCOO,故C错误；D项，工业生产中将催化剂处理成纳米级颗粒可以

增大反应物的接触面积，有利于提高反应速率，故D正确；故选C。

2.（2024・湖北高中名校联盟高三第二次联合测评）无催化剂作用下，以乙二醛和02为原料制取乙醛酸的

可能反应历程如图所承，TS表承过渡态，IM表示中间体。下列说法错误的是（）

(

O

U

V

3

三

汹

二

X

五

A,乙二醛被O2氧化可得3种有机产物

B.反应很短•段时间内，IM4多于IM1

C.乙二醛制乙二酸的最大能垒为181.5kJ/mol

D.选择合适的催化剂可提高乙醛酸的选择性

【答案】C

【解析】A项，乙二醛被02氧化可得HOOCCOOH、HCOOH、OHCCOOH三种有机产物，A正确；B

项，反应很短一段时间内，反立速率最大，IM4多于IM1,B正确；C项，乙二醛制乙二酸的最大能驿为

295.4kJ/mol,C错误；D项，选择合适的催化剂可提高乙醛酸的选择性，使反应向有利于生成乙醛酸的方向

进行，D正确；故选C。

3.（2024.山东德州高三期中）（双选）利用Sb的参杂来实现对Bi的有效调制，优化了CO?和N2偶联的限

速步骤中间产物的对称性，以促进C—N偶联。其反应历程中能量变化如图所示。

2

­

0

-1

反应历程

下列有关说法错误的是（）

A.尿素合成的主要决速步骤是C-N偶联

B.Sb元素的参杂降低了热力学反应的焰变

C.Sb元素掺杂不会减少副产物CO的产生

D.过程*COOH-*CO+HzO中存在0—H的形成

【答案】BC

【解析】A项，过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能

越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；由图可知，C—N偶联的活化能最大，则尿素合成的主要决速

步骤是C-N偶联，A正确；B项，催化剂改变反应的速率，但是不改变反应的熔变，B错误；C项，Sb

元素掺杂使得生成*CO+H2O的活化能增加且使得生成*（20放热减小，不利于CO的产生，故会减少副产物

CO的产生，C错误；D项，过程*COOHT*CO+H2。中生成水分子，则存在O—H的形成，D正确；故选

BCo

4.Cu-CeQx固溶体作为金属催化剂，能有效促进电化学还原，反应产生CH』和C2H4的共同中间体*CO

在傕化剂表面的反应机理如图所示。下列说法错误的是

3

相

2

对

能•OOH—

量Ia…4

•c-coiiy；\CHj—CH/t)

*CH