新高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)熱點05 反應(yīng)機(jī)理圖和能量歷程圖（含解析）

熱點05反應(yīng)機(jī)理圖和能量歷程圖（建議用時：35分鐘）【真題再現(xiàn)】1．（2022·湖南卷）反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如下圖所示：下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說法正確的是A．進(jìn)程Ⅰ是放熱反應(yīng) B．平衡時P的產(chǎn)率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．進(jìn)程Ⅳ中，Z沒有催化作用【答案】AD【解析】A．由圖中信息可知，進(jìn)程Ⅰ中S的總能量大于產(chǎn)物P的總能量，因此進(jìn)程I是放熱反應(yīng)，A說法正確；B．進(jìn)程Ⅱ中使用了催化劑X，但是催化劑不能改變平衡產(chǎn)率，因此在兩個進(jìn)程中平衡時P的產(chǎn)率相同，B說法不正確；C．進(jìn)程Ⅲ中由S?Y轉(zhuǎn)化為P?Y的活化能高于進(jìn)程Ⅱ中由S?X轉(zhuǎn)化為P?X的活化能，由于這兩步反應(yīng)分別是兩個進(jìn)程的決速步驟，因此生成P的速率為Ⅲ<Ⅱ，Ｃ說法不正確；D．由圖中信息可知，進(jìn)程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S?Z，然后S?Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物P?Z，由于P?Z沒有轉(zhuǎn)化為P＋Z，因此，Z沒有表現(xiàn)出催化作用，D說法正確；綜上所述，本題選AD。2．（2022·山東卷）在NO催化下，丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說法錯誤的是A．含N分子參與的反應(yīng)一定有電子轉(zhuǎn)移B．由NO生成的反應(yīng)歷程有2種C．增大NO的量，的平衡轉(zhuǎn)化率不變D．當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時，最終生成的水減少【答案】D【解析】A．根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的圖示知，含N分子發(fā)生的反應(yīng)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元素的化合價依次為+2價、+4價、+3價，上述反應(yīng)中均有元素化合價的升降，都為氧化還原反應(yīng)，一定有電子轉(zhuǎn)移，A項正確；B．根據(jù)圖示，由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種，B項正確；C．NO是催化劑，增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變，C項正確；D．無論反應(yīng)歷程如何，在NO催化下丙烷與O2反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)都為2C3H8+O22C3H6+2H2O，當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時，最終生成的水不變，D項錯誤；答案選D。3．（2021·山東）18O標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應(yīng)歷程可表示為：+OH-+CH3O-能量變化如圖所示。已知為快速平衡，下列說法正確的是A．反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ為決速步B．反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH-C．反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在CH318OHD．反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焓變【答案】B【詳解】A．一般來說，反應(yīng)的活化能越高，反應(yīng)速率越慢，由圖可知，反應(yīng)I和反應(yīng)IV的活化能較高，因此反應(yīng)的決速步為反應(yīng)I、IV，故A錯誤；B．反應(yīng)I為加成反應(yīng)，而與為快速平衡，反應(yīng)II的成鍵和斷鍵方式為或，后者能生成18OH-，因此反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH-，故B正確；C．反應(yīng)III的成鍵和斷鍵方式為或，因此反應(yīng)結(jié)束后溶液中不會存在CH318H，故C錯誤；D．該總反應(yīng)對應(yīng)反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此和CH3O-的總能量與和OH-的總能量之差等于圖示總反應(yīng)的焓變，故D錯誤；綜上所述，正確的是B項，故答案為B。4．（2021·湖南）鐵的配合物離子(用表示)催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是A．該過程的總反應(yīng)為B．濃度過大或者過小，均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低C．該催化循環(huán)中元素的化合價發(fā)生了變化D．該過程的總反應(yīng)速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定【答案】D【詳解】A．由反應(yīng)機(jī)理可知，HCOOH電離出氫離子后，HCOO-與催化劑結(jié)合，放出二氧化碳，然后又結(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化為氫氣，所以化學(xué)方程式為HCOOHCO2↑+H2↑，故A正確；B．若氫離子濃度過低，則反應(yīng)Ⅲ→Ⅳ的反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)速率減慢，若氫離子濃度過高，則會抑制加酸的電離，使甲酸根濃度降低，反應(yīng)Ⅰ→Ⅱ速率減慢，所以氫離子濃度過高或過低，均導(dǎo)致反應(yīng)速率減慢，故B正確；C．由反應(yīng)機(jī)理可知，F(xiàn)e在反應(yīng)過程中，化學(xué)鍵數(shù)目發(fā)生變化，則化合價也發(fā)生變化，故C正確；D．由反應(yīng)進(jìn)程可知，反應(yīng)Ⅳ→Ⅰ能壘最大，反應(yīng)速率最慢，對該過程的總反應(yīng)起決定作用，故D錯誤；故選D?！緝?yōu)選特訓(xùn)】1．科學(xué)家進(jìn)行如圖所示的制備及應(yīng)用的研究，下列說法不正確的是A．中C原子的雜化類型為B．含有約個電子C．和合成甲醇符合原子利用率100%D．圖中涉及反應(yīng)包含非極性鍵的斷裂和生成【答案】C【詳解】A．中C原子形成4個共價鍵，雜化類型為，A正確；B．1分子二氧化碳含有22個電子，則含有電子22mol，數(shù)目約個電子，B正確；C．中碳氧原子個數(shù)為1:2，甲醇中碳氧原子個數(shù)為1:1，故和合成甲醇原子利用率不會是100%，C錯誤；D．圖中H2參與反應(yīng)，涉及非極性鍵的斷裂，氯堿工業(yè)生成H2和Cl2涉及非極性鍵的形成，D正確；故選C。2．光催化反應(yīng)機(jī)理如圖所示，當(dāng)催化劑受到能量大于禁帶寬度的光照時，價帶上的電子被激發(fā)，躍遷到導(dǎo)帶，同時形成空穴。導(dǎo)帶上的光生電子()作還原劑，價帶上的光生空穴(⊕)作氧化劑，下列說法不正確的是A．在價帶上被氧化 B．推測起催化作用C．反應(yīng)過程中光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D．生成得到電子【答案】D【分析】如圖，在催化劑作用下，在價帶上生成，其中氧元素化合價升高，被氧化；和在導(dǎo)帶上生成和；【詳解】A．如圖，在價帶上生成，其中氧元素化合價升高，被氧化，故A正確；B．如圖，在反應(yīng)前后性質(zhì)不變，可推測整個過程中可推測起催化作用，故B正確；C．如圖，該反應(yīng)是在和光共同作用下進(jìn)行，反應(yīng)過程中光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故C正確；D．生成，C元素化合價降低8，即生成得到電子，故D錯誤；故選D。3．光催化劑的催化原理為：催化劑在光照下產(chǎn)生電子和空穴，催化劑表面的物種分別與電子和空穴發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)。光催化甲醇分別轉(zhuǎn)化為乙二醇和甲醛的原理如圖所示，兩種途徑均有產(chǎn)生。下列說法不正確的是A．和均為反應(yīng)的中間體B．從催化劑表面脫附需吸收能量C．途徑1中產(chǎn)生的原理為D．途徑1和途徑2中斷裂的化學(xué)鍵相同【答案】D【解析】根據(jù)圖像信息進(jìn)行判斷，物質(zhì)的能量變化根據(jù)能量縱坐標(biāo)進(jìn)行判斷，物質(zhì)的斷鍵也可通過圖像進(jìn)行判斷，根據(jù)圖像中的轉(zhuǎn)化過程判斷，中間產(chǎn)物首先是生成后又轉(zhuǎn)化，而催化劑是在第一步就參于反應(yīng)。A．根據(jù)圖像中反應(yīng)過程中第1步反應(yīng)是生成物，第二步反應(yīng)是反應(yīng)物，判斷是中間產(chǎn)物，故A說法正確；B．根據(jù)圖像判斷甲醛在從催化劑表面脫附時能量由低到高，故需吸收能量；故B說法正確；C．根據(jù)圖像：途徑1中甲醇分離出氫離子，故氫離子轉(zhuǎn)化為氫氣的電極的反應(yīng)為：；故C說法正確；D．途徑1中甲醇斷裂的鍵是碳?xì)滏I，而途徑2根據(jù)圖像判斷斷裂的鍵是氧氫鍵，故D不正確；故選答案D。4．（2022·河北保定·一模）苯親電取代反應(yīng)中鹵代反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)程與能量變化曲線如圖所示，下列說法正確的是A．反應(yīng)分三步進(jìn)行，且各步均為吸熱反應(yīng)B．決速步的能壘是C．總反應(yīng)的D．升溫既能加快反應(yīng)速率，又能提高該鹵代反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率【答案】B【解析】A．根據(jù)圖中信息得出前兩步是吸熱反應(yīng)，第三步是放熱反應(yīng)，故A錯誤；B．第二步能壘最大，是整個反應(yīng)的決速步，其能壘是，故B正確；C．總反應(yīng)的焓變是生成物總能量減去反應(yīng)物總能量或反應(yīng)物的活化能減去生成物活化能，因此，故C錯誤；D．由于總反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故升溫可以加快反應(yīng)速率，平衡逆向移動，因此不能提高該鹵代反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，故D錯誤。5．（2022·北京·模擬預(yù)測）某科研人員提出HCHO與O2在羥基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的歷程，該歷程示意圖如下(圖中只畫出了HAP的部分結(jié)構(gòu))。下列敘述錯誤的是（

）A．該歷程中HCHO中所有的C-H鍵均斷裂B．該過程的總反應(yīng)為HCHO+O2CO2+H2OC．該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量D．生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供【答案】C【解析】A．反應(yīng)HCHO→CO2，HCHO中所有的C-H鍵均斷裂，A項正確；B．根據(jù)題干所示，反應(yīng)物為HCHO和O2，生成物為CO2和H2O，HAP做催化劑，反應(yīng)方程式為：HCHO+O2CO2+H2O，B項正確；C．該反應(yīng)與甲醛和氧氣燃燒：HCHO+O2CO2+H2O能量變化大致相同，甲醛燃燒為放熱反應(yīng)，故題中反應(yīng)也為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，C項錯誤；D．根據(jù)圖示反應(yīng)時HCHO中C-H鍵均斷裂，連接O2提供的一個O原子形成CO2，則生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供，D項正確；答案選C。6．（2022·北京朝陽·一模）2021年我國科學(xué)家實現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的人工合成。有關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程示意如下：下列說法不正確的是A．反應(yīng)①中分解制備需從外界吸收能量B．反應(yīng)②中，碳原子的雜化方式發(fā)生了變化C．核磁共振、X射線衍射等技術(shù)可檢測合成淀粉與天然淀粉的組成結(jié)構(gòu)是否一致D．C6→淀粉的過程中只涉及O-H鍵的斷裂和形成【答案】D【解析】A．已知H2在氧氣中燃燒是一個放熱反應(yīng)，則可知反應(yīng)①中分解制備需從外界吸收能量，A正確；B．已知CO2中C原子周圍的價層電子對數(shù)為2+=2，則C原子為sp雜化，而CH3OH中C原子均以單鍵與周圍的3個H和一個O原子形成4個σ鍵，則該C原子以sp3雜化，則反應(yīng)②中，碳原子的雜化方式發(fā)生了變化，B正確；C．核磁共振可以檢測有機(jī)物中不同環(huán)境的H原子種類，X射線衍射則可以檢測晶體與非晶體和晶體的結(jié)構(gòu)，則可用核磁共振、X射線衍射等技術(shù)可檢測合成淀粉與天然淀粉的組成結(jié)構(gòu)是否一致，C正確；D．由題干反應(yīng)歷程圖可知，C6→淀粉的過程中涉及O-H鍵和O-C鍵的斷裂，C-O鍵的形成，D錯誤；故答案為：D。7．美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校Kirkby、Jasper團(tuán)隊報道了碘酸作為大氣氣溶膠源的氣相形成機(jī)理。下列敘述正確的是A．如圖所示，是非極性分子 B．如圖所示，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形C．沸點(或熔點)： D．反應(yīng)(1)：【答案】C【詳解】A．是V形分子，屬于極性分子，選項A錯誤；B．中Ⅰ采用雜化，呈三角錐形，選項B錯誤：C．、都是分子晶體，的相對分子質(zhì)量大于，分子間范德華力大于，選項C正確；D．根據(jù)圖示，反應(yīng)(1)為，選項D錯誤；答案選C。8．（2022·陜西·寶雞市渭濱區(qū)教研室模擬預(yù)測）鐵的配合物離子(用表示)催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法正確的是A．該過程的總反應(yīng)為且為放熱反應(yīng)B．增大濃度一定加快反應(yīng)速率C．反應(yīng)Ⅲ→Ⅳ的活化能為20.0KJ/molD．該過程的總反應(yīng)速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定【答案】A【解析】A．由反應(yīng)機(jī)理可知，HCOOH電離出氫離子后，HCOO-與催化劑Ⅰ結(jié)合生成Ⅱ，Ⅱ生成二氧化碳與Ⅲ，Ⅲ然后又結(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化為Ⅳ，Ⅳ生成氫氣與催化劑Ⅰ，所以化學(xué)方程式為HCOOHCO2↑+H2↑，故A正確；B．若氫離子濃度過低，則反應(yīng)Ⅲ→Ⅳ的反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)速率減慢，若氫離子濃度過高，則會抑制甲酸的電離，使甲酸根濃度降低，反應(yīng)Ⅰ→Ⅱ速率減慢，所以氫離子濃度過高或過低，均導(dǎo)致反應(yīng)速率減慢，故B錯誤；C．由反應(yīng)進(jìn)程圖可知，反應(yīng)Ⅲ→Ⅳ的20.0KJ/mol，故C錯誤；D．活化能越高，反應(yīng)越慢。由反應(yīng)進(jìn)程可知，反應(yīng)Ⅳ→Ⅰ能壘最大，反應(yīng)速率最慢，對該過程的總反應(yīng)起決定作用，故D錯誤；故選A。9．科研工作者通過計算機(jī)模擬和數(shù)學(xué)計算，設(shè)計出三條在含[Pt-O]結(jié)構(gòu)的化合物中插入CO的反應(yīng)路徑，其相對能量變化如圖所示，下列說法正確的是A．反應(yīng)II中，活化能最大的能壘為39.7kJ/molB．根據(jù)圖像分析，該歷程應(yīng)按照路徑Ⅲ進(jìn)行C．在該反應(yīng)中，CO是反應(yīng)的催化劑D．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)【答案】A【解析】A．由圖可知，反應(yīng)II中，活化能最大的能壘為37.8kJ/mol-(-1.9kJ/mol)=39.7kJ/mol，故A正確；B．由圖可知，相對與路徑II和Ⅲ，路徑Ⅰ的中間反應(yīng)少，決速步驟的活化能最小，反應(yīng)速率最快，因此該歷程應(yīng)按照路徑Ⅰ進(jìn)行，故B錯誤；C．由圖可知，CO是該反應(yīng)的反應(yīng)物，Pt是該反應(yīng)的催化劑，故C錯誤；D．由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故D錯誤；答案選A。10．（2022·陜西寶雞·三模）我國科學(xué)家研究了不同含金化合物催化乙烯加氫[C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g)△H=akJ·mol-1]的反應(yīng)歷程如下圖所示，下列說法正確的是A．1molC2H4(g)與1molH2(g)具有的能量之和小于1molC2H6(g)的能量B．過渡態(tài)物質(zhì)的穩(wěn)定性：過渡態(tài)1>過渡態(tài)2C．該反應(yīng)的焓變：ΔH=—129.6kJ·mol-1D．相應(yīng)的活化能：催化劑AuF<催化劑AuPF【答案】C【解析】A．由圖可知，該反應(yīng)為反應(yīng)物總能量高于生成物的總能量的放熱反應(yīng)，故A錯誤；B．由圖可知，過渡態(tài)1的相對能量高于過渡態(tài)2，物質(zhì)的能量越高，越不穩(wěn)定，所以過渡態(tài)1的穩(wěn)定性小于過渡態(tài)2，故B錯誤；C．由圖可知，反應(yīng)的焓變ΔH=—[0—(—129.6kJ·mol-1)]=—129.6kJ·mol-1，故C正確；D．由圖可知，催化劑AuF、催化劑AuPF的活化能分別為109.34kJ·mol-1、26.3kJ·mol-1，則催化劑AuF的活化能大于催化劑AuPF，故D錯誤；故選C。11．（2022·浙江金華·二模）如圖表示氯自由基與甲烷反應(yīng)生成氯甲烷的兩步鏈反應(yīng)的勢能變化，下列說法正確的是A．第二步鏈反應(yīng)的B．第二步鏈反應(yīng)決定了總反應(yīng)的反應(yīng)速率C．第一步鏈反應(yīng)還存在一種可能的反應(yīng)，產(chǎn)物為，該反應(yīng)之所以未發(fā)生可能是因為其活化能相對過高D．由圖可知，兩步鏈反應(yīng)均為放熱反應(yīng)反應(yīng)進(jìn)程【答案】C【解析】A．根據(jù)圖示可知第二步鏈反應(yīng)的，A錯誤；B．多步反應(yīng)的總反應(yīng)速率由活化能大的慢反應(yīng)決定。根據(jù)圖示可知第一步反應(yīng)的活化能大于第二步，因此第一步鏈反應(yīng)決定了總反應(yīng)的反應(yīng)速率，B錯誤；C．反應(yīng)的活化能越大，反應(yīng)就越不容易發(fā)生，根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)方式可知第一步鏈反應(yīng)還存在一種可能的反應(yīng)，產(chǎn)物為，該反應(yīng)之所以未發(fā)生可能是因為其活化能相對過高，C正確；D．第一步反應(yīng)中生成物能量高于反應(yīng)物，反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)；第二步反應(yīng)中反應(yīng)物的能量比生成物的高，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可見兩步反應(yīng)中第一步為吸熱反應(yīng)，第二步為放熱反應(yīng)，D錯誤；故合理選項是C。12．聯(lián)氨(N2H4)可用于處理水中的溶解氧，其反應(yīng)機(jī)理如下圖所示：下列說法不正確的是A．分子的共價鍵只有鍵B．具有還原性，在一定條件下可被氧化C．②中反應(yīng)產(chǎn)物是而不是，說明相對較穩(wěn)定D．③中發(fā)生反應(yīng)：【答案】A【詳解】A．N2H4分子的共價鍵有N-H之間的鍵和N-N之間的，A錯誤；B．由題干信息可知，N2H4能夠被CuO氧化生成N2，即N2H4具有還原性，而O2的氧化性強(qiáng)于CuO，故N2H4具有還原性，在一定條件下可被O2氧化，B正確；C．由題干信息可知，②中反應(yīng)物NH3?H2O是足量的，但是反應(yīng)產(chǎn)物是而不是，說明相對較穩(wěn)定，C正確；D．根據(jù)氧化還原反應(yīng)配平可知，③中發(fā)生反應(yīng)：，D正確；故答案為：A。13．鹵代烴可以和乙醇反應(yīng)生成醚，反應(yīng)歷程可表示如圖：能量變化如圖所示，下列說法正確的是A．高溫條件下有利于反應(yīng)I的進(jìn)行B．反應(yīng)II是決速步驟C．反應(yīng)III的中間體比反應(yīng)IV的中間體穩(wěn)定D．各步反應(yīng)都有共價鍵的斷裂和生成【答案】A【解析】A．從能量變化圖可看出反應(yīng)I是吸熱反應(yīng)，高溫有利于提高反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，故A正確；B．決速步驟應(yīng)是活化能最大的步驟，從能量變化圖可看出反應(yīng)I活化能最大，故B錯誤；C．從能量變化圖可看出反應(yīng)III的中間體比反應(yīng)IV的能量高，能量越高越不穩(wěn)定，故C錯誤；D．從能量變化圖可看出反應(yīng)I只有共價鍵的斷裂，故D錯誤；故答案為：A14．2022年諾貝爾化學(xué)獎授予三位科學(xué)家，以表彰他們在點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)研究方面的貢獻(xiàn)。點擊化學(xué)是指可以像拼積本一樣便捷的合成人們所需要的化學(xué)分子。以下是疊氮化物與炔發(fā)生的經(jīng)典CuAAC點擊反應(yīng)。注：[Cu]指Cu+下列說法錯誤的是A．[Cu]可應(yīng)用于生物正交反應(yīng)的“點擊”B．反應(yīng)中要保護(hù)[Cu]，防止其氧化或歧化C．分別在兩個待拼接分子中引入疊氨基與炔基，在[Cu]的“點擊”下，可完成分子的拼接D．在反應(yīng)歷程中，存在共價鍵的斷裂與離子鍵的生成【答案】D【詳解】A．根據(jù)題意，[Cu]可應(yīng)用于生物正交反應(yīng)的“點擊”，A正確；B．Cu+易被氧化和發(fā)生歧化反應(yīng)，反應(yīng)中要保護(hù)[Cu]，防止其氧化或歧化，B正確；C．根據(jù)經(jīng)典CuAAC點擊反應(yīng)歷程，在[Cu]的“點擊”下，完成了疊氮化物與炔分子的拼接，C正確；D．根據(jù)反應(yīng)歷程圖，Cu+與