2025高考化学高三化学大二轮专项专题小题各个击破题型15反应机理历程能垒图含答案及解析 - 副本

1．(2024·甘肃卷)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．E2＝1.41eVB．步骤2逆向反应的ΔH＝＋0.29eVC．步骤1的反应比步骤2快D．该过程实现了甲烷的氧化答案：C解析：由能量变化图可知，步骤1的活化能E1＝0.70eV，步骤2的活化能E3＝－0.49eV－(－0.71eV)＝0.22eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C错误。2．(2024·北京卷)苯在浓HNO3和浓H2SO4作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是()A．从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物ⅡB．X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物C．由苯得到M时，苯中的大π键没有变化D．对于生成Y的反应，浓H2SO4作催化剂答案：C解析：生成产物Ⅱ的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳定，以上2个角度均有利于产物Ⅱ，A正确；根据前后结构对照，X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物，B正确；M的六元环中与—NO2相连的C为sp3杂化，苯中大π键发生改变，C错误；苯的硝化反应中浓H2SO4作催化剂，D正确。3．(2024·安徽卷)某温度下，在密闭容器中充入一定量X(g)，发生下列反应：X(g)Y(g)(ΔH1<0)，Y(g)Z(g)(ΔH2<0)，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是()答案：B解析：由题图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明X(g)Y(g)的反应速率大于Y(g)Z(g)的反应速率，则反应X(g)Y(g)的活化能小于反应Y(g)Z(g)的活化能。X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的ΔH都小于0，故两个反应均为放热反应；则符合题意的反应进程示意图为B项图示。4．(2024·河北卷)对上述电池放电时CO2的捕获和转化过程开展了进一步研究，电极上CO2转化的三种可能反应路径及相对能量变化如图(*表示吸附态)。下列说法错误的是()A．PDA捕获CO2的反应为＋CO2→B．路径2是优先路径，速控步骤反应式为*COeq\o\al(*－,2)＋＋e－→*C2Oeq\o\al(2－,4)＋C．路径1、3经历不同的反应步骤但产物相同；路径2、3起始物相同但产物不同D．三个路径速控步骤均涉及*COeq\o\al(*－,2)的转化，路径2、3的速控步骤均伴有PDA再生答案：D解析：根据题给反应路径图可知，PDA(1，3­丙二胺)捕获CO2的产物为，因此PDA捕获CO2的反应为＋CO2→，A正确；由反应进程中的能量变化可知，路径2的最大能垒最小，因此与路径1和路径3相比，路径2是优先路径，且路径2的最大能垒存在于*COeq\o\al(*－,2)→*C2Oeq\o\al(2－,4)的步骤，根据反应路径2图示可知，该步骤有参与反应，因此速控步骤反应式为*COeq\o\al(*－,2)＋＋e－→*C2Oeq\o\al(2－,4)＋，B正确；根据反应路径图可知，路径1、3的中间产物不同，经历了不同的反应步骤，但产物均为*MgCO3，而路径2、3的起始物均为，产物分别为*MgC2O4和*MgCO3，C正确；根据反应路径与相对能量的图像可知，三个路径的速控步骤中*COeq\o\al(*－,2)都参与了反应，且由B项分析可知，路径2的速控步骤伴有PDA再生，但路径3的速控步骤为*COeq\o\al(*－,2)得电子转化为*CO和*COeq\o\al(2－,3)，没有PDA的生成，D错误。5．(2023·新课标卷)“肼合成酶”以其中的Fe2＋配合物为催化中心，可将NH2OH与NH3转化为肼(NH2NH2)，其反应历程如下所示。下列说法错误的是()A．NH2OH、NH3和H2O均为极性分子B．反应涉及N—H、N—O键断裂和N—N键生成C．催化中心的Fe2＋被氧化为Fe3＋，后又被还原为Fe2＋D．将NH2OH替换为ND2OD，反应可得ND2ND2答案：D解析：由反应历程可知，反应过程中，生成的NH2NH2有两个氢原子来源于NH3，所以将NH2OH替换为ND2OD，不可能得到ND2ND2，得到ND2NH2和HDO，D错误。6．(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)P(g)。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是()A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大答案：C解析：由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误。7．(2023·浙江1月选考)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O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0]，下列说法不正确的是()A．E6－E3＝E5－E2B．可计算Cl—Cl键能为2(E2－E3)kJ·mol－1C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ>历程ⅠD．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)ΔH＝(E5－E4)kJ·mol－1答案：C解析：根据历程Ⅰ，O3(g)＋O(g)2O2(g)的ΔH＝(E6－E3)kJ·mol－1，根据历程Ⅱ，O3(g)＋O(g)2O2(g)的反应热ΔH＝(E5－E2)kJ·mol－1，则E6－E3＝E5－E2，A正确；根据图示，Cl(g)的相对能量为(E2－E3)kJ·mol－1，由于Cl2(g)的相对能量为0，故Cl2(g)=Cl(g)＋Cl(g)的ΔH＝2(E2－E3)kJ·mol－1，即Cl—Cl键能为2(E2－E3)kJ·mol－1，B正确；历程Ⅱ使用了催化剂Cl，催化剂不能使平衡发生移动，则O3的平衡转化率：历程Ⅱ＝历程Ⅰ，C错误；历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应为活化能最小的反应，即ClO(g)＋O(g)=O2(g)＋Cl(g)ΔH＝(E5－E4)kJ·mol－1，D正确。8．(2022·辽宁高考)利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化Diels­Alder反应取得重要进展，荣获2021年诺贝尔化学奖。某Diels­Alder反应催化机理如下，下列说法错误的是()A．总反应为加成反应 B．Ⅰ和Ⅴ互为同系物C．Ⅵ是反应的催化剂 D．化合物X为H2O答案：B解析：和结构不相似、分子组成上也不相差一个或若干个CH2原子团，两者不互为同系物，B错误。9．(2023·湖南卷)N2H4是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某Ru(Ⅱ)催化剂(用[L­Ru­NH3]＋表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4，其反应机理如图所示。下列说法错误的是()A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配体NH3失去质子能力增强B．M中Ru的化合价为＋3C．该过程有非极性键的形成D．该过程的总反应式：4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(＋,4)答案：B解析：Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，[L­Ru­NH3]2＋中的Ru带有更多的正电荷，其与N原子成键后，Ru吸引电子的能力比Ru(Ⅱ)强，这种作用使得配体NH3中的N—H键极性变强且更易断裂，因此其失去质子(H＋)的能力增强，A正确；M为[L­Ru­N·H2]＋，当[L­Ru­NH2]＋变为M时，N原子的孤电子对拆为2个电子并转移给Ru1个电子，其中Ru的化合价变为＋2，B错误；该过程M变为[L­Ru­NH2­NH2­Ru­L]2＋时，有N—N键形成，N—N键是非极性键，C正确；从整个过程来看，4个NH3失去了2个电子后生成了1个N2H4和2个NHeq\o\al(＋,4)，Ru(Ⅱ)是催化剂，因此，该过程的总反应式为4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(＋,4)，D正确。10．(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，最终生成的水减少答案：D解析：根据题图反应机理知，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NO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O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8＋O2eq\o(,\s\up7(NO))2C3H6＋2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D错误。1．(2024·湖南省长郡中学高三月考)二氧化碳选择性加氢制甲醇是解决温室效应、发展绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一。常温常压下利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应机理和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)，下列说法错误的是()A．催化剂能改变反应机理，加快反应速率，降低反应热B．二氧化碳选择性加氢制甲醇是放热反应C．该历程的决速步为HCOO*＋4H*=CH3O*＋H2OD．总反应为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)答案：A2．(2024·广东六校高三联考)反应物(X)转化为产物(Y)时的能量变化与反应进程的关系如图曲线①所示，使用催化剂M后能量变化与反应进程的关系如图曲线②所示。下列说法正确的是()A．稳定性：X>YB．使用催化剂降低了该反应的焓变C．使用催化剂后，反应历程分3步进行D．使用催化剂后，反应历程中的决速步为X＋M=X·M答案：C解析：X的能量比Y的高，根据能量越低物质越稳定，知稳定性：X<Y，A错误；使用催化剂可以降低活化能，但不改变焓变，B错误；使用催化剂后，反应历程为X→X·M、X·M→Y·M、Y·M→Y，分3步进行，C正确；由图可知，使用催化剂后，反应历程中X·M→Y·M的活化能最大，为决速步，D错误。3．(2024·商洛市山阳中学高三一模)FeMnTiOx催化剂对NH3—SCR脱硝技术的反应机理如图所示，下列说法错误的是()A．运用该技术应控制温度在200℃以下B．较理想的中间产物是NH4NO3C．N2既是氧化产物又是还原产物D．NH3参与的是非氧化还原反应答案：B解析：根据脱硝的反应机理，NH4NO3在温度超过200℃时会反应生成N2O，达不到脱硝目的，因此运用该技术应控制温度在200℃以下，故A正确；根据图示，NH4NO3在温度超过200℃时会反应生成N2O，NH4NO2可以直接转化为氮气和水，因此较理想的中间产物是NH4NO2，故B错误；根据脱硝的反应机理，反应物是氨气和NO、O2，生成物是氮气和水，N元素的化合价由－3价升高到0价，＋2价降低为0价，因此N2既是氧化产物又是还原产物，故C正确；根据图示，NH3与硝酸或亚硝酸反应生成硝酸铵或亚硝酸铵，没有元素化合价的变化，是非氧化还原反应，故D正确。4．(2024·福建龙岩市上杭一中高三月考)据文献报道，我国学者提出O2氧化HBr生成Br2的反应历程如图所示。下列有关该历程的说法错误的是()A．O2氧化HBr生成Br2的总反应为O2＋4HBr=2Br2＋2H2OB．中间体HOOBr和HOBr中Br的化合价相同C．发生步骤②时，断裂的化学键既有极性键又有非极性键D．步骤③中，每生成1molBr2转移2mol电子答案：D解析：步骤③反应为HBr＋HOBr=H2O＋Br2，在该反应中每生成1molBr2转移1mol电子，D错误。5．(2024·福建省厦门一中高三月考)利用烟气中SO2可回收废水中的I－，实现碘单质的再生，其反应原理如图所示，下列说法正确的是()A．反应①～⑤中均有电子的转移B．NH3转化为[Co(NH3)6]2＋后键角减小C．总反应离子方程式为SO2＋O2＋2I－eq\o(=,\s\up7(催化剂))I2＋SOeq\o\al(2－,4)D．[(NH3)5