模板02 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理圖像分析(原卷版)-2025年高考化學(xué)答題技巧與模板構(gòu)建

模板02化學(xué)反應(yīng)機(jī)理圖像分析識(shí)識(shí)·題型解讀考情分析+命題預(yù)測(cè)/技巧解讀明·模板構(gòu)建答題模板+技巧點(diǎn)撥技法01基元反應(yīng)和過渡態(tài)理論技法02反應(yīng)歷程能壘圖技法03反應(yīng)機(jī)理圖通·模板運(yùn)用真題示例+模板答題+變式訓(xùn)練練·模板演練最新模擬、預(yù)測(cè)考向本節(jié)導(dǎo)航新高考強(qiáng)調(diào)素養(yǎng)為本的情境化命題，高考通過真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，考查學(xué)生的信息獲取能力和創(chuàng)新思維。近幾年高考中，化學(xué)反應(yīng)機(jī)理（反應(yīng)歷程）試題頻繁出現(xiàn)，主要以選擇題的形式出現(xiàn)，題目主要以圖示的形式來描述某一化學(xué)變化所經(jīng)由的全部反應(yīng)，就是把一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)分解成若干個(gè)反應(yīng)，然后按照一定規(guī)律組合起來，從而達(dá)到闡述復(fù)雜反應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系的目的。由于陌生度高，思維轉(zhuǎn)化大，且命題視角在不斷地創(chuàng)新和發(fā)展，成為大多數(shù)考生的失分點(diǎn)。所以，很有必要對(duì)這兩類題型的解題模型進(jìn)行掌握。新高考強(qiáng)調(diào)素養(yǎng)為本的情境化命題，高考通過真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，考查學(xué)生的信息獲取能力和創(chuàng)新思維。近幾年高考中，化學(xué)反應(yīng)機(jī)理（反應(yīng)歷程）試題頻繁出現(xiàn)，主要以選擇題的形式出現(xiàn)，題目主要以圖示的形式來描述某一化學(xué)變化所經(jīng)由的全部反應(yīng)，就是把一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)分解成若干個(gè)反應(yīng)，然后按照一定規(guī)律組合起來，從而達(dá)到闡述復(fù)雜反應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系的目的。由于陌生度高，思維轉(zhuǎn)化大，且命題視角在不斷地創(chuàng)新和發(fā)展，成為大多數(shù)考生的失分點(diǎn)。所以，很有必要對(duì)這兩類題型的解題模型進(jìn)行掌握。第一步：仔細(xì)審題閱讀題目獲取對(duì)解題有價(jià)值的信息，排除無效信息，并作標(biāo)記。第二步：明確類型判斷圖像類型是反應(yīng)歷程能壘圖、反應(yīng)機(jī)理循環(huán)圖。第三步：提取信息提取圖像關(guān)鍵信息，結(jié)合選項(xiàng)，分析判斷。①反應(yīng)歷程能壘圖：分析隨反應(yīng)歷程發(fā)生的能量變化與物質(zhì)變化；②反應(yīng)機(jī)理圖：分析機(jī)理圖上物質(zhì)的進(jìn)出及轉(zhuǎn)化關(guān)系。技法01基元反應(yīng)和過渡態(tài)理論1．基元反應(yīng)(1)大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過多個(gè)反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)，其中每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)。(2)基元反應(yīng)速率方程對(duì)于基元反應(yīng)aA＋bB=gG＋hH，其速率方程可寫為v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k稱為速率常數(shù)，恒溫下，k不因反應(yīng)物濃度的改變而變化)，這種關(guān)系可以表述為基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。2．反應(yīng)機(jī)理基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列稱為反應(yīng)歷程(又稱反應(yīng)機(jī)理)，基元反應(yīng)的總和稱為總反應(yīng)。由幾個(gè)基元反應(yīng)組成的總反應(yīng)也稱復(fù)雜反應(yīng)。例如H2(g)＋I(xiàn)2(g)=2HI(g)，它的反應(yīng)歷程有如下兩步基元反應(yīng)：①I2I·＋I(xiàn)·(快)②H2＋2I·=2HI(慢)其中慢反應(yīng)為整個(gè)反應(yīng)的決速步驟。3．過渡態(tài)理論(1)化學(xué)反應(yīng)并不是通過反應(yīng)物分子的簡單碰撞就能完成的，而是在反應(yīng)物到生成物的過程中經(jīng)過一個(gè)高能的過渡態(tài)，處于過渡態(tài)的分子叫做活化絡(luò)合物?；罨j(luò)合物是一種高能量的不穩(wěn)定的反應(yīng)物原子組合體，它能較快地分解為新的能量較低的較穩(wěn)定的生成物。(2)活化能(Ea)是處在過渡態(tài)的活化絡(luò)合物分子平均能量與反應(yīng)物分子平均能量的差值。4．催化劑與反應(yīng)歷程(1)催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響催化劑是通過降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能來增大化學(xué)反應(yīng)速率的。有催化劑參與的反應(yīng)，活化能(Ea1)較小，反應(yīng)速率較大；沒有催化劑參與的反應(yīng)，活化能(Ea1')較大，反應(yīng)速率較小。使用催化劑同時(shí)降低了正反應(yīng)和逆反應(yīng)的活化能，但反應(yīng)的ΔH不變。(2)加入催化劑后的反應(yīng)歷程如圖所示：反應(yīng)A+B→AB的活化能為Ea，加入催化劑K后，反應(yīng)分兩步進(jìn)行：①A+K→AK

活化能為Ea1（慢反應(yīng)）②AK+B→AB+K

活化能為Ea2(快反應(yīng))總反應(yīng)：A+Beq\o(→,\s\up7(K))AB活化能為Ea1加入催化劑K后，兩步反應(yīng)的活化能Ea1和Ea2均小于原反應(yīng)的活化能Ea，因此反應(yīng)速率加快。由于Ea1>Ea2，第1步反應(yīng)是慢反應(yīng)，是決定整個(gè)反應(yīng)快慢的步驟，稱為“定速步驟”或“決速步驟”，第1步反應(yīng)越快，則整體反應(yīng)速率就越快。因此對(duì)總反應(yīng)來說，第一步反應(yīng)的活化能Ea1就是在催化條件下總反應(yīng)的活化能。5．教材中的能量變化圖示如下：反應(yīng)歷程與活化能催化劑對(duì)反應(yīng)歷程與活化能影響人教版新教材魯科版新教材蘇教版技法02反應(yīng)歷程能壘圖在化學(xué)反應(yīng)過程中，反應(yīng)前后能量會(huì)發(fā)生變化。能壘指的是由于化學(xué)反應(yīng)的成功發(fā)生對(duì)于反應(yīng)物到達(dá)能量高的過渡態(tài)的過程的依賴性而產(chǎn)生的一個(gè)“阻礙”，只有一部分有足夠能量的分子才能跨越能壘進(jìn)行反應(yīng)，每一個(gè)小的分步反應(yīng)的從較低能量到過渡態(tài)所吸收的能量，可以理解成ΔH-t圖中“爬坡”的階段，這些階段的吸收的能量都是能壘。1．催化劑與化學(xué)反應(yīng)(1)在無催化劑的情況下：E1為正反應(yīng)的活化能；E2為逆反應(yīng)的活化能；E1－E2為此反應(yīng)的焓變(ΔH)。(2)有催化劑時(shí)，總反應(yīng)分成了兩個(gè)反應(yīng)步驟(也可能為多個(gè)，如模擬演練題1中圖像所表示的)，反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，產(chǎn)物為總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(3)催化劑的作用：降低E1、E2，但不影響ΔH，反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)取決于起點(diǎn)(反應(yīng)物)能量和終點(diǎn)(生成物)能量的相對(duì)大小2．能壘與決速步驟能壘：簡單可以理解為從左往右進(jìn)行中，向上爬坡最高的為能壘，而包含此能壘的反應(yīng)我們稱之為決速步驟，也成為慢反應(yīng)。例如圖中，從第一個(gè)中間態(tài)到過渡態(tài)2的能量就是能壘，而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh做催化劑時(shí)該歷程的決速步驟。注意：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。技法02反應(yīng)機(jī)理圖1．“環(huán)式”反應(yīng)過程“入環(huán)”的物質(zhì)為反應(yīng)物，如圖中的；位于“環(huán)上”的物質(zhì)為催化劑或中間體，如圖中的；“出環(huán)”的物質(zhì)為生成物，如圖中的；由反應(yīng)物和生成物可快速得出總反應(yīng)方程式。2．催化劑與中間產(chǎn)物1,2-丙二醇脫氧脫水反應(yīng)的催化循環(huán)機(jī)理催化劑：在連續(xù)反應(yīng)中從一開始就參與了反應(yīng)，在最后又再次生成，所以僅從結(jié)果上來看似乎并沒有發(fā)生變化，實(shí)則是消耗多少后續(xù)又生成了多少。中間產(chǎn)物：在連續(xù)反應(yīng)中為第一步的產(chǎn)物，在后續(xù)反應(yīng)中又作為反應(yīng)物被消耗，所以僅從結(jié)果上來看似乎并沒有生成，實(shí)則是生成多少后續(xù)有消耗多少。在機(jī)理圖中，先找到確定的反應(yīng)物，反應(yīng)物一般是通過一個(gè)箭頭進(jìn)入整個(gè)歷程的物質(zhì)，(產(chǎn)物一般多是通過一個(gè)箭頭最終脫離這個(gè)歷程的物質(zhì))與之同時(shí)反應(yīng)的就是催化劑，并且經(jīng)過一個(gè)完整循環(huán)之后又會(huì)生成；中間產(chǎn)物則是這個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)。如下圖中，MoO3則是該反應(yīng)的催化劑，圖中剩余的三個(gè)物質(zhì)均為中間產(chǎn)物。類型01反應(yīng)歷程能壘圖1．(2024·北京卷)苯在濃HNO3和濃H2SO4作用下，反應(yīng)過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是()A．從中間體到產(chǎn)物，無論從產(chǎn)物穩(wěn)定性還是反應(yīng)速率的角度均有利于產(chǎn)物ⅡB．X為苯的加成產(chǎn)物，Y為苯的取代產(chǎn)物C．由苯得到M時(shí)，苯中的大π鍵沒有變化D．對(duì)于生成Y的反應(yīng)，濃H2SO4作催化劑【答案】C【第一步明確類型】該圖像是反應(yīng)歷程能壘圖【第二步提取信息】1．（2024·貴州卷）AgCN與CH3CH2Br可發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)過程中CN-的C原子和N原子均可進(jìn)攻CH3CH2Br，分別生成腈(CH3CH2CN)和異腈(CH3CH2NC)兩種產(chǎn)物。通過量子化學(xué)計(jì)算得到的反應(yīng)歷程及能量變化如圖(TS為過渡態(tài)，Ⅰ、Ⅱ?yàn)楹罄m(xù)物)。由圖示信息，下列說法錯(cuò)誤的是A．從CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B．過渡態(tài)TS1是由CN-的C原子進(jìn)攻CH3CH2Br的α-C而形成的C．Ⅰ中“N--Ag”之間的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之間的作用力弱D．生成CH3CH2CN放熱更多，低溫時(shí)CH3CH2CN是主要產(chǎn)物2.（2024·安徽卷）某溫度下，在密閉容器中充入一定量的X(g)，發(fā)生下列反應(yīng)：X(g)Y(g)(ΔH1<0)，Y(g)Z(g)(ΔH2<0)，測(cè)得各氣體濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列反應(yīng)進(jìn)程示意圖符合題意的是A B.C. D.類型02反應(yīng)機(jī)理圖1．（2023·湖南卷）N2H4是一種強(qiáng)還原性的高能物質(zhì)，在航天、能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。我國科學(xué)家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑(用[L-Ru-NH3]+表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配體NH3失去質(zhì)子能力增強(qiáng)B．M中Ru的化合價(jià)為+3C．該過程有非極性鍵的形成D．該過程的總反應(yīng)式：4NH3-2e-=N2H4+NH4+【答案】B【第一步明確類型】該圖像是反應(yīng)機(jī)理圖【第二步提取信息】1．（2024·北京卷）可采用Deacon催化氧化法將工業(yè)副產(chǎn)物HCl制成Cl2，實(shí)現(xiàn)氯資源的再利用。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4HCl(g)+O2(g)eq\o(=,\s\up7(CuO))2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-114.4kJ·mol-1。下圖所示為該法的一種催化機(jī)理。下列說法不正確的是（）A．Y為反應(yīng)物HCl，W為生成物H2OB．反應(yīng)制得1molCl2，須投入2molCuOC．升高反應(yīng)溫度，HCl被O2氧化制Cl2的反應(yīng)平衡常數(shù)減小D．圖中轉(zhuǎn)化涉及的反應(yīng)中有兩個(gè)屬于氧化還原反應(yīng)2．（2023·新課標(biāo)卷）“肼合成酶”以其中的配合物為催化中心，可將與轉(zhuǎn)化為肼()，其反應(yīng)歷程如下所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．、和均為極性分子B．反應(yīng)涉及、鍵斷裂和鍵生成C．催化中心的被氧化為，后又被還原為D．將替換為，反應(yīng)可得1.（2024·浙江卷）酯在NaOH溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，歷程如下：已知：①②RCOOCH2CH3水解相對(duì)速率與取代基R的關(guān)系如下表：取代基RCH3ClCH2Cl2CH水解相對(duì)速率12907200下列說法不正確的是A.步驟I是OH-與酯中Cδ+作用B.步驟III使I和Ⅱ平衡正向移動(dòng)，使酯在NaOH溶液中發(fā)生的水解反應(yīng)不可逆C.酯的水解速率：FCH2COOCH2CH3>ClCH2COOCH2CH3D.與OH-反應(yīng)、與18OH-反應(yīng)，兩者所得醇和羧酸鹽均不同2．(2024·甘肅卷)甲烷在某含催化劑作用下部分反應(yīng)的能量變化如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是A.B.步驟2逆向反應(yīng)的C.步驟1的反應(yīng)比步驟2快D.該過程實(shí)現(xiàn)了甲烷的氧化3．如圖(表示活化能)是與生成的部分反應(yīng)過程中各物質(zhì)的能量變化關(guān)系圖，下列說法正確的是A．題述反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．升高溫度，、均減小，反應(yīng)速率加快C．第一步反應(yīng)的方程式可表示為D．第一步反應(yīng)的速率大于第二步反應(yīng)的速率4．甲酸常用于橡膠、醫(yī)藥等工業(yè)。在一定條件下可分解生成和，在無、有催化劑條件下的能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如下圖所示，下列說法正確的是A．B．可以通過和計(jì)算的總鍵能C．途徑二中參與反應(yīng)，是該反應(yīng)過程的中間產(chǎn)物D．途徑二中反應(yīng)的快慢由生成的速率決定5．已知催化反應(yīng)歷程如下圖所示，催化歷程中有參與。下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是A．步驟①的速率常數(shù)大于步驟②B．反應(yīng)歷程中存在非極性鍵的斷裂和形成C．催化歷程中，僅氧元素的化合價(jià)未發(fā)生變化D．步驟②的熱化學(xué)方程為：

6．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量與反應(yīng)歷程示意圖如下(已知O2和Cl2的相對(duì)能量為0)，下列說法錯(cuò)誤的是A．B．可計(jì)算鍵能為C．相同條件下，O3的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ=歷程ⅠD．歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)ΔH=(E4-E5)kJ?mol?17．利用計(jì)算機(jī)技術(shù)測(cè)得乙炔()在催化作用下生成的反應(yīng)歷程及相對(duì)能量變化如圖所示。下列說法正確的是A．的B．反應(yīng)歷程中能量最高的物質(zhì)中含有兩種官能團(tuán)C．升高反應(yīng)體系的溫度可以提高乙炔的平衡轉(zhuǎn)化率D．決速步驟的反應(yīng)為8．某酮和甲胺的反應(yīng)機(jī)理及能量圖像如圖所示：下列說法錯(cuò)誤的是A．該歷程中為催化劑，故濃度越大，反應(yīng)速率越快B．該歷程中發(fā)生了加成反應(yīng)和消去反應(yīng)C．反應(yīng)過程中有極性鍵的斷裂和生成D．該歷程中制約反應(yīng)速率的反應(yīng)為反應(yīng)②9．一定條件下，丙烯與反應(yīng)生成和的反應(yīng)歷程如圖所示?！疽阎狝rrhenius經(jīng)驗(yàn)公式為(為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù))】，下列說法正確的是A．反應(yīng)的為B．丙烯與的加成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行C．其他條件不變，適當(dāng)升高溫度可以提高加成產(chǎn)物的比例D．根據(jù)該反應(yīng)推測(cè)，丙烯與加成的主要產(chǎn)物為2-溴丙烷10．如果在反應(yīng)體系中只有底物和溶劑，沒有另加試劑，那么底物就將與溶劑發(fā)生反應(yīng)，溶劑就成了試劑，這樣的反應(yīng)稱為溶劑解反應(yīng)。如三級(jí)溴丁烷在乙醇中可以發(fā)生溶劑解反應(yīng)，反應(yīng)的機(jī)理和能量進(jìn)程圖如下所示：下列說法不正確的是A．三級(jí)溴丁烷在乙醇中的溶劑解反應(yīng)屬于取代反應(yīng)B．不同鹵代烴在乙醇中發(fā)生溶劑解反應(yīng)的速率取決于相應(yīng)碳鹵鍵的鍵能C．該反應(yīng)機(jī)理中的中間產(chǎn)物中的碳原子有兩種雜化方式D．鹵代烴在發(fā)生消去反應(yīng)時(shí)可能會(huì)有醚生成11．為早日實(shí)現(xiàn)“碳中和碳達(dá)峰”目標(biāo)，科學(xué)家提出用釕(Ru)基催化劑催化和反應(yīng)生成HCOOH．反應(yīng)機(jī)理如圖所示，已知當(dāng)生成46g液態(tài)HCOOH時(shí)放出31.2kJ的熱量。下列說法正確的是A．反應(yīng)歷程中存在極性鍵、非極性鍵的斷裂與形成B．物質(zhì)Ⅰ為該反應(yīng)的催化劑，物質(zhì)Ⅱ、Ⅲ為中間產(chǎn)物C．催化劑能降低活化能，加快反應(yīng)速率，改變反應(yīng)熱，從而提高轉(zhuǎn)化率D．通過和反應(yīng)制備液態(tài)HCOOH，每轉(zhuǎn)移1mol，放出31.2kJ的熱量12．氫能是一種重要的清潔能源，由可以制得。在催化劑作用下，催化釋放氫的反應(yīng)機(jī)理和相對(duì)能量的變化情況分別如圖1和圖2所示。下列敘述正確的是A．催化釋放氫的過程中有非極性鍵的斷裂與形成B．催化釋放氫反應(yīng)除生成外，還生成C．在催化劑表面解離鍵比解離鍵難D．催化釋放氫的熱化學(xué)方程式為：13．我國科研團(tuán)隊(duì)研究電催化合成氨反應(yīng)[

]時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同電解質(zhì)溶液對(duì)催化歷程的影響如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。下列說法錯(cuò)誤的是A．反應(yīng)放熱是合成氨反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的主要助力B．選用作電解質(zhì)的反應(yīng)速率比選用的快C．