高考化學(xué)總復(fù)習(xí)第六單元化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第3講 高考題型 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、歷程與能壘題

高考題型專項(xiàng)突破化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、歷程與能壘題

?？疾榉较?/p>

本類題在高考卷中主要以陌生能量-歷程圖或反應(yīng)機(jī)理圖形式出現(xiàn)，主要考

查催化劑、反應(yīng)物、生成物及中間體的判斷、歷程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式、物

質(zhì)成鍵與斷鍵的判斷、能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率及平衡等知識(shí)。

?真題精研

題1（2022.湖南高考改編）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是吸熱反應(yīng)

B.平衡時(shí)P的產(chǎn)率：∏>I

C.生成P的速率：ΠI>Π

D.進(jìn)程IV中，Z沒有催化作用

［解題思路分析1進(jìn)程I中反應(yīng)物的能量高于產(chǎn)物的能量，應(yīng)為放熱反應(yīng)，A

不正確；進(jìn)程∏中使用了催化劑X,催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡產(chǎn)

率，因此在兩個(gè)進(jìn)程中平衡時(shí)P的產(chǎn)率相同，B不正確；進(jìn)程III中由S?Y轉(zhuǎn)化為

PY的活化能高于進(jìn)程∏中由SX轉(zhuǎn)化為PX的活化能，由于這兩步反應(yīng)分別是

兩個(gè)進(jìn)程的決速步驟，因此生成P的速率為I∏<∏,C不正確。

［答案］D

題2（2022.山東高考）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(cuò)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HONO的反應(yīng)歷程有2種

C.增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變

D.當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí)，最終生成的水減少

［解題思路分析］根據(jù)題圖反應(yīng)機(jī)理知，含N分子發(fā)生的反應(yīng)有NO

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

HON0、HONO=NO+OH,含N分子NO、No2、HONO中N元素的化合價(jià)

依次為+2價(jià)、+4價(jià)、+3價(jià)，上述反應(yīng)中均有元素化合價(jià)的升降，都為氧化還

原反應(yīng)，一定有電子轉(zhuǎn)移，A正確；根據(jù)題圖，由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有

2種，B正確；NO是催化劑，增大N。的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變，C正確；

無論反應(yīng)歷程如何，在NO催化下丙烷與02反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)都為2C3H8

1U

+O22C3H6+2H2O,無論發(fā)生哪個(gè)歷程，最終生成的水都不變，D錯(cuò)誤。

［答案］D

。題型突破

一、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理/歷程類試題解題模板

解決新信息圖像題.一定要理解圖

第一步

像信息所表示的機(jī)理及過程,對(duì)所求

準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化

問題向已有知識(shí)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化.

對(duì)新信息題可以采取一般到特殊

第二步的特例法，在理解題目信息的本

方法的選取質(zhì)的基礎(chǔ)上,從邏輯推理的角度

進(jìn)行解答。

嚴(yán)格按新信息的指代機(jī)理.解答

第三步

-問題時(shí)要避免課本知識(shí)或者已

仔細(xì)審讀題目

有知識(shí)對(duì)新信息問題的干擾。

二、催化劑反應(yīng)機(jī)理題解題方法

1.通覽全圖,找準(zhǔn)一“劑”三“物”

催化劑在機(jī)理圖中多數(shù)是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的，以催化劑粒子為

一“劑”指催化劑

主體的多個(gè)物種一定在機(jī)理圖中的主線上

三“物”指反應(yīng)物、反應(yīng)物通過一個(gè)箭頭進(jìn)入整個(gè)歷程的物質(zhì)一般是反應(yīng)物

生成物、中間物生成物通過一個(gè)箭頭最終脫離整個(gè)歷程的物質(zhì)一般是產(chǎn)物

（或中間體）中間體除催化劑、反應(yīng)物、生成物外，其余一般均是中間體

2.逐項(xiàng)分析得答案

根據(jù)題給情境信息，找出催化劑、反應(yīng)物、生成物、中間體，再結(jié)合每一選

項(xiàng)設(shè)計(jì)的問題逐項(xiàng)分析判斷，選出正確答案。

三、突破能量變化能壘圖

理清坐標(biāo)含義

能/變化能壘圖的橫坐標(biāo)一般表示反應(yīng)的歷程.橫

坐標(biāo)的不同階段表示一個(gè)完整反應(yīng)的不同階段縱

坐標(biāo)表示能立的變化,不同階段的最大能牟即該反

應(yīng)的活化能

分析各段反應(yīng)

仔細(xì)觀察曲線（或直線）的變化趨勢,分析每一階

段發(fā)生的反應(yīng)是什么,各段反應(yīng)是放熱還是吸熱,

能量升高的為吸熱,能址F降的為放熱

做出合理判斷

綜合整合各項(xiàng)信息，回扣題H要求,做出合理判斷

如利用蓋斯定律將各步反應(yīng)相加,即得到完整反應(yīng)

催化劑只改變反應(yīng)的活化能.但不改變反應(yīng)的反應(yīng)

熱.也不會(huì)改變反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率

注：①能壘越大，反應(yīng)速率越小，即多步反應(yīng)中能壘最大的反應(yīng)為決速反應(yīng)。

②用不同催化劑催化化學(xué)反應(yīng)，催化劑使能壘降低幅度越大，說明催化效果

越好。

③相同反應(yīng)物同時(shí)發(fā)生多個(gè)競爭反應(yīng)，其中能壘越小的反應(yīng)，反應(yīng)速率越大,

產(chǎn)物占比越高。

0題型專練

1.（2021.湖南高考）鐵的配合物離子（用[L—Fe—H]+表示）催化某反應(yīng)的一種

反應(yīng)機(jī)理和相對(duì)能量的變化情況如圖所示：

HCOOH

卜Fr

453435

?：過渡態(tài)1,—:過渡態(tài)2

相o

0._

-l

X4能

?-2一2.6

+w

?=-±?..

∕≡U<

k(s+nI

j-H++

?OH

n+O0C

l-oU0u

?HU±

)-H

H)H

1+0

0

3

H

反應(yīng)進(jìn)程

下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.該過程的總反應(yīng)為HCooHl^C。2t+H2t

B.H+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Fe元素的化合價(jià)發(fā)生了變化

D.該過程的總反應(yīng)速率由∏-HI步驟決定

答案D

解析由反應(yīng)機(jī)理可知，HCC）OH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HCooH健凝i

CO2t+H2t,故A正確；若氫離子濃度過低，則反應(yīng)InTlV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(huì)抑制甲酸的電離，使甲酸根離子濃度降

低，反應(yīng)Ifn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；由反應(yīng)機(jī)理可知，F(xiàn)e在反應(yīng)過程中化合價(jià)發(fā)生了變化，故C正確；

由反應(yīng)進(jìn)程可知，反應(yīng)IVTl能壘最大，反應(yīng)速率最慢，對(duì)該過程的總反應(yīng)起決

定作用，故D錯(cuò)誤。

2.（2022.濟(jì)南模擬）常溫常壓下，在3種不同碳負(fù)載的銅微粒（a、b和C）上，

選擇性電催化乙快加氫制乙烯（H+電還原為H2的反應(yīng)可同時(shí)發(fā)生）的相對(duì)能量變

化如圖，下列說法錯(cuò)誤的是（）

相對(duì)能ht∕Q?

J

",""324吸駟67,、，

0?Ξ二■飛宣而?浙Kl-

*+CH()+?

22g曲,=0.86eV

I2H,()+2<?'W=O.5訃,

*C,H,+*CHι+11*+(：出$?+

2H2()X-H2δ÷e+OH"20H2OH

反應(yīng)歷程

CzH?電還原為CzHit

0.8

相

對(duì)

能

后

?

?(v

0.0-j--------L---------------??——1

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

反應(yīng)歷程

H'電還原為H?

A.析氫反應(yīng)是電催化乙快加氫制乙烯的競爭反應(yīng)

B.析氫反應(yīng)的能力：a>c>b

C.吸附C2H2的能力:a<b<c

D.i生成ii是乙快加氫制乙烯反應(yīng)歷程中的決速步驟

答案B

解析選擇性電催化乙快加氫制乙烯和H+電還原為H2的反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，故

析氫反應(yīng)是電催化乙快加氫制乙烯的競爭反應(yīng),A正確;析氫反應(yīng)的活化能a>c>b,

活化能越大反應(yīng)越難進(jìn)行，故析氫反應(yīng)的能力a<c<b,B錯(cuò)誤；由圖可知，吸咐

C2H2過程中放出的能量a<b<c,產(chǎn)物能量a>b>c,相同物質(zhì)進(jìn)行不同過程放出的

能量越多，產(chǎn)物的能量越低，該過程越容易進(jìn)行，故吸附C2H2的能力a<b<c,C

正確；由圖可知，i生成行的活化能最大，是整個(gè)反應(yīng)的決速步驟，D正確。

3.（2022.江蘇高考節(jié)選）“Fe-HCOAHzO熱循環(huán)制氫和甲酸”的原理為：在密

閉容器中，鐵粉與吸收CO2制得的NaHCO3溶液反應(yīng),生成H2、HCoONa和Fe3O4;

Fe3O4再經(jīng)生物柴油副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為Fe0

⑴實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在300℃時(shí)，密閉容器中NaHCo3溶液與鐵粉反應(yīng)，反應(yīng)初

期有FeCO3生成并放出H2,該反應(yīng)的離子方程式

為O

⑵隨著反應(yīng)進(jìn)行，F(xiàn)eCO3迅速轉(zhuǎn)化為活性Fe3O43活性Fe3O4」是HC（M轉(zhuǎn)

化為HCoO-的催化劑，其可能反應(yīng)機(jī)理如圖所示。根據(jù)元素電負(fù)性的變化規(guī)律。

如圖所示的反應(yīng)步驟［可描述為__________________________________________

C>。"

HCOO+H2O

Fe3O4_t

-300℃,

答案(I)Fe+2HC0i=FeCO3+CO?"+H2f

⑵H的電負(fù)性大于Fe,小于。，在活性Fe3θ4-表面，氏斷裂為H原子，一

個(gè)吸附在催化劑的亞鐵離子上，略帶負(fù)電，一個(gè)吸附在催化劑的氧離子上，略帶

正電，前者與HCoJ中略帶正電的碳結(jié)合，后者與HCoJ中略帶負(fù)電的羥基氧結(jié)

合生成H2θ,HCoM轉(zhuǎn)化為HC。。-

4.（2022?哈師大附中高三期末考試）乙快在Pd表面選擇加氫生成乙烯的反應(yīng)

機(jī)理如圖。其中吸附在Pd表面上的物種用*標(biāo)注。

CHztg)

E=-172kj/ino?

ICJIE=+66kj∕ιι>ol

+

1H7HF?2?M?

'rOAL∣∕m∕ιl?(?H,￡=+85kj/mol

E=-26kJ∕m”以小C2H√g)

1H,→H??H/?γ-

2-Ik馬?gH*=+82kJ∕mU

該歷程中最大能壘（活化能）為kJ/mol,該步驟的化學(xué)方程式

為O

答案85C2H3+H*=C2H:

專項(xiàng)作業(yè)

建議用時(shí)：40分鐘

選擇題（每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意）

1.用二氧化碳可合成低密度聚乙烯（LDPE）。常溫常壓下以納米二氧化鈦膜

為工作電極，電解CO2,可制得LDPE,該電極反應(yīng)可能的機(jī)理如圖所示。下列

說法正確的是（）

+e

&攵江廣化合物X（不含碳元素）

一定條件

CO,二鬻C。+。H-

-過程FIl過程HlL

過程I:CH2—*?^FH2C-CH2?

過程IVLDPE

A.Co2與CO5是同一種微粒

B.OH-的電子式為.:H

C.過程III中碳元素被氧化

D.LDPE不易分解，對(duì)環(huán)境有污染

答案D

2.如圖為氟利昂（如CFCb）破壞臭氧層的反應(yīng)過程示意圖，下列說法不正確

的是（）

A.過程I中斷裂極性鍵C-Cl鍵

B.過程II可表示為O3+CI=CIO+O2

C.過程III中。+。=。2是吸熱過程

D.上述過程說明氟利昂中氯原子是破壞臭氧層的催化劑

答案C

3.鋰可用于氮的固定，其轉(zhuǎn)化過程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.反應(yīng)①中N2是氧化劑

B.反應(yīng)②屬于復(fù)分解反應(yīng)

C.轉(zhuǎn)化過程中涉及的H2。、LioH都屬于電解質(zhì)

D.反應(yīng)③中Li在陽極生成

答案D

解析反應(yīng)①為N2+6Li==2Li3N,該反應(yīng)中N2為氧化劑，A正確；反應(yīng)②

為LisN+3H2θ=NH3t+3LiOH,該反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)，B正確；H2OsLiOH

均為電解質(zhì)，C正確；反應(yīng)③中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為4OH--4e-

=2H2O+O2t,陰極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Li++e-==Li,D錯(cuò)誤。

OR

NPh

4.（2022?武漢高三質(zhì)量檢測）含銅催化劑催化＜5與YPh偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理如

圖所示（Ph—表示苯基）。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A?∏到ΠI的轉(zhuǎn)化過程中有非極性鍵的斷裂和形成

B.HI到IV原子利用率為100%

C.V中所有碳原子不可能共平面

OR

Nz+7hM

APh

D.該反應(yīng)的方程式為：

答案A

5.我國科研人員在CCh加氫制甲醇研究方面已取得重要成果，在

Cu-ZnO-ZrO2催化劑上主反應(yīng)歷程如圖所示（H2-*H+*H,*標(biāo)記的物質(zhì)是該反

應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物或過渡態(tài)）。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.第①步中既有極性鍵的斷裂，也有非極性鍵的斷裂

B.水在反應(yīng)歷程中是可以循環(huán)使用的物質(zhì)

C.CU-Zno-Zr02作為催化劑參與了反應(yīng)，降低了反應(yīng)的活化能

D.第④步反應(yīng)是一個(gè)吸熱過程

答案D

解析第④步反應(yīng)是*H+*HO=H2θ,形成H。鍵，是放熱過程，D錯(cuò)誤。

6.乙二醛(OHCCHO)與02反應(yīng)歷程中所涉及的反應(yīng)物(OHCCH0、。2)、過

渡態(tài)、中間體及產(chǎn)物(OHCCoOH、HCOOHsHooCCOOH)相對(duì)能量如圖。下歹IJ

說法錯(cuò)誤的是()

3/MX

相IJ

2CU

對(duì)-

1CX

能.

X)

H1)

/一l

Jk一2C)?

3Z)?

?一l

m4x(l1

=Im/

--5(X)

6/

TΛΓM)

A.乙二醛氧化歷程中涉及極性鍵和非極性鍵的斷裂

B.乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)

C.乙二醛氧化歷程中，若加入催化劑，能提高乙二醛的平衡轉(zhuǎn)化率

D.乙二醛與氧氣反應(yīng)生成乙二酸的控速步驟為：反應(yīng)物一TSl

答案C

7.(2022?浙江三市高三質(zhì)量檢測)甲酸在一定條件下可分解生成CO和H2O,

在有、無催化劑條件下的能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是

()

途徑1途徑2

A.途徑1的活化能為E-Λ?,其大小與AHi有關(guān)

B.途徑1使用了催化劑，途徑2沒有使用催化劑，但AHl=AH2

C.途徑2要經(jīng)過三步才完成，而途徑1只要一步就完成，所以途徑1反應(yīng)

速率更快

D.途徑2中第二步反應(yīng)的速率比第三步反應(yīng)要慢

答案D

8.以TiO2為催化劑的光熱化學(xué)循環(huán)分解Co2反應(yīng)為溫室氣體減排提供了一

個(gè)新途徑，該反應(yīng)的機(jī)理及各分子化學(xué)鍵完全斷裂時(shí)的能量變化如圖所示。下列

說法正確的是()

、、光_co,、o

(X??χχ-S/00\D)

@gg)1598kj.m*?@@

0?@g)1O72kJ-mnr'>(c)@

明d頌)4Xm-

O/00、/,、/。

τi"C^∣T產(chǎn)Ti"

A.過程①中鈦氧鍵斷裂會(huì)釋放能量

B.該反應(yīng)中，光能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

C.使用TiO2作催化劑可以降低反應(yīng)的焙變，從而提高化學(xué)反應(yīng)速率

D.Co2分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2C02(g)=2C0(g)+02(g)ΔH=+30

kJ?mol^l

答案B

9.(2022.青島市高三教學(xué)質(zhì)量檢測)已知CH4、。2和H2O(g)(H2O的作用是活

1

化催化劑)按照一定體積比在催化劑表面可合成甲醇：CH4(g)+2

O2(g)=CH3OH(g)?H,反應(yīng)的部分歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物種用

“*”標(biāo)注，TS代表過渡態(tài))。下列說法正確的是()

相

對(duì)

能

量

\

￡

?

m

?

,

)

1

ol-

kJ?m

2.51

"=-3

應(yīng)的△

該反

A.

劑表面

在催化

易吸附

)更容

2O(g

)比H

O2(g

B.

形成

斷裂與

◎鍵的

只涉及

過程中

該反應(yīng)

C.

*H

H+

H3O

=*C

*OH

H4+

式為*C

的方程

慢反應(yīng)

圖示中

D.

D

答案

根據(jù)

錯(cuò)誤；

的A

反應(yīng)

算該

法計(jì)

，無

歷程

反應(yīng)

部分

示了

只展

該圖

解析

多，

熱量

出的

時(shí)放

2(g)

吸附0

量比

的熱

放出

g)時(shí)

H2θ(

，吸附

表面

化劑

，在催

圖示

2*0

*02-

過程中

該反應(yīng)

錯(cuò)誤；

),B

2O(g

的是H

吸附

易被

更容