反应机理-2024年高考化学考前易错题（含解析）

身错专题10反应机理-2024年高考化学考前易错聚焦串

错专题10反应机理

聚焦易错点：

A易错点一有效碰撞理论

A易错点二反应机理

典例精讲

易错点一有效碰撞理论

【易错典例】

例1目前认为酸催化乙烯水合制乙醇的反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。下列说法错误的是

H3O,

第①步

A.第②、③步反应均释放能量

B.该反应进程中有二个过渡态

C.酸催化剂能同时降低正、逆反应的活化能

D.总反应速率由第①步反应决定

【解题必备】有效碰撞理论

（1）化学反应发生的条件：在化学反应中，反应物分子不断发生碰撞，大多数碰撞无法发生反应，只有少

数分子的碰撞才能发生化学反应，能发生有效碰撞的分子是活化分子。普通反应物分子形成活化分子所需

要的能量叫活化能。而活化分子的碰撞也不一定都能发生有效碰撞。发生有效碰撞不仅有能量的因素，还

有空间因素，只有同时满足这两者的要求才能发生有效碰撞。

生成新物侦

样放能讨

（2）反应历程：发生有效碰撞的分子叫做活化分子，活化分子具有较高的能量。活化分子比普通分子所高

出的能量称为活化能。活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。如图所示，反应的活化能是耳，反

应热是EI~E2O

在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越

多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。活化能越大，反应速率越慢，化学反应取决于

最慢的一步。

【变式突破】

1.（2024•河南・洛宁县第一高级中学高三阶段练习）臭氧层中03分解过程如图所示，下列说法不正确的是

0反应过程

9钝分解过程示意图

A.催化反应①是吸热反应，催化反应②是放热反应

B.Ei是催化反应①对应的正反应活化能

C.温度升高，总反应的正反应速率的增加幅度大于逆反应速率的增加幅度

D.（E2+AH）是催化反应②对应的逆反应活化能

2.（2024.广东佛山.二模）一种催化CH,制备CH30H的部分反应历程和能量变化如图所示，其中吸附在催

化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是

552

(0.00(

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E国、、之夕」

-CH*

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、+0*

蜩-28.72

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芸'+*

要

-48744

C&OH*

反应历程

A.有4个基元反应

B.升温有利于CH,的吸附

c,反应0凡*+。*-。也*+++。*不是决速步

D.增大CH4的投入量，可提高其平衡转化率

3.(2024・吉林•三模)甲醇用途广泛，可用作溶剂、防冻剂、燃料，也可用于生产生物柴油，利用合成气(主

要成分为CO、CO2和H2何以合成甲醇，涉及的反应如下，回答下列问题：

反应i：CO(g)+2H2(g”反H30H(g)△&=—%.5kJmo「i

5

反应ii：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2=-49.9kJmor'

1

反应iii：CO2(g)+H2(g)*CO(g)+H2O(g)△H3=+41.6kJmol

⑴在某催化剂作用下，反应i的反应历程如图所示(图中数据表示微粒数目以及微粒的相对总能量，*表示

吸附在催化剂上)：

0

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①CO2的电子式为=

②结合反应历程，写出反应i中生成甲醇的决速步骤的反应方程式0

22

(计算结果保留两位有效数字，已知leV=1.6xl0-kJ)o

Ea

(2)反应i的Arrhenius经验公式Rlnk=-7+C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C均为常数，T为温度)，

实验数据如图中曲线M所示。当改变外界条件时，实验数据如图中曲线N所示，则实验可能改变的外界条

件是。

⑶将一定量的CO2（g）和H2（g）充入密闭容器中并加入合适的催化剂，只发生反应ii和iii.在相同温度不同压

n（CH3OH）1Fn（CO）

强下测得CO2的平衡转化率、CH30H（g）的选择性［n（CH30H）+n（C0）］和CQ的选择性［n（CH30H）+n（C0）1随压

强变化曲线如图所示。

①图中表示CH30H的选择性的曲线是（填或"p”），简述判断方法

②反应体系中组分C02（g）、CO（g）的浓度随时间变化情况如图所示。。〜15s时间段内，CH30H的平均反应

速率为mollT.sT（保留两位有效数字）。

易错点二反应机理

【易错典例】

例2（2024・河南•高三阶段练习）由RhzV。一簇介导的光辅助水蒸气重整甲烷的两个连续催化循环机理如图

所示（“UV”代表紫外线）。

A.口112Vol3在循环中起催化作用

B.该反应可用于制取合成气CO、H2

C,过程中包含反应Rh2Vo2cHz3~＞附”0-+87+凡T

D.反应过程中金属元素Rh、V的价态均不变

【解题必备】

1.反应机理：

(1)应反机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应，就是把一个复杂反应分解成若干个

基元反应，以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，然后按照一定规律组合起来，从而阐述

复杂反应的内在联系，以及总反应与基元反应内在联系。

(2)反应机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率

大小等。典型的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。

(3)反应机理中包含的基元反应是单分子反应或双分子反应。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、

反应的立体化学、产物以及各物质的用量。

(4)认识化学反应机理，任何化合物的每一步反应都应该是在该条件下此类化合物的通用反应。

2.催化剂与化学反应：化学反应中，反应分子原有的某些化学键，必须解离并形成新的化学键，这需要一定

的活化能。在某些难以发生化学反应的体系中，加入有助于反应分子化学键重排的第三种物质(催化剂)

其作用可降低反应的活化能。催化剂能改变反应的途径、降低反应的活化能、加快反应速率，但不能改变

反应热的符号与数值、不能改变平衡的移动方向。解答时注意题干信息的理解应用，通过分析化学反应过

程，明确反应过程中催化剂的作用和能量变化、化学键的变化。左图虚线表示催化剂对反应的影响，右图

为催化反应历程示意图。

能量

【变式突破】

4.（2024•云南曲靖•二模）半导体光催化是指半导体材料吸收光子，产生光生电子（右）和空穴（丁），从而引

发一系列反应的过程。一种光催化选择性氧化甲烷制备甲醇的机理如图所示，下列说法错误的是

H+

,QQH>CHOQH®»CH30H

三6/?|3

+

\h'--hZ^CH3-^->CH3OO-

AuPdo.5/ZnOCH4

A.转化①是吸热过程

B.,OOH的电子式为・・..

C.转化②发生的反应可表示为CHSOOH+2e-+2H=CH3OH+H2O

D.光照下AuPdo/ZnO可以加快该反应的速率，且不改变反应的焰变

5.（2024.江苏・淮海中学高三期末）某种含二价铜的催化剂［Cuii（OH）（NH3）］+可用于汽车尾气脱硝。催化机理

如图1所示，反应过程中不同态物质体系所具有的能量如图2所示。下列说法中正确的是

+

［CU"（OH）（NH3）］

2，凡0、/孑①、,2NH3氧起始态）

(

O

U、、（中间态②）

[CuU(NO2)(NHJJ⑤+V

®[CU"(OH)(NH3)3]P

D（中间态③）

/NO朝

温、、、（中间态④）

NO,l/2Oj\

1+、（终态）

一，)③[Cu(H2NNO)(NH3)2]

[CU)(NH)]+

32反应历程

^N2,H2O

图1图2

A.该脱硝过程总反应的△H>0

B.由状态④到状态⑤发生了氧化还原反应

催化剂

C.总反应的化学方程式为4NH3+2NO+2O26H2O+3N2

D.依据反应历程能量变化，反应过程中不同态物质体系稳定性降低

6.(2024•福建厦门.高三期末)催化剂(Fe,Al)/MIL-53可直接选择性氧化甲烷制甲醇，节省能耗。

(Fe,Al)/MIL-53结构示意图

,_FeC-溶液

(l)(Fe，Al)/MIL-53制备方法如下：A1(NO3)3.9H2O——对笨二.酸~~>+A1/MIL-53赢(Fe,

Al)/MIL-53o

①对苯二甲酸的结构简式为,该分子中最多个原子共平面。

②生成(Fe,Al)/MIL-53过程中溶液pH(填“变大”或“变小”)。

③(Fe,Al)/MIL-53中Fe3+位于O原子形成的_______空隙中，1个对苯二甲酸根离子最多能形成一

个配位键。

(2)(Fe,Al)/MIL-53催化CH4制CH30H的机理如图，其中虚线表示吸附状态。

㊀

O

HHOT

一0

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、V

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O

'HO一

OZH/

7T

、

①ii转化为iii的过程中，破坏的微粒间作用力有(填标号)。

A.。键B.配位键C.离子键D.极性键E.非极性键

②该催化循环中铁元素价态有种。

(3)用FeCl3«6H2O和对苯二甲酸合成Fe/MIL-53。两种催化剂在上述催化过程中相对能量的变化情况如图。

①Fe/MIL-53催化过程中决速步骤为(化学键变化角度答题)。

②(Fe,Al)/MIL-53催化效果更佳的原因是

考点精练

1.(2024・广西•二模)。4。乩0是一种特别的共辗体系。在高温条件下。4。耳。可以由C40HH，分子经过§步氢提

取和闭环脱氢反应生成。其中第一步过程的反应机理和能量变化如下：

C40Hl9,

过渡态3

150.8

过渡态2

过渡态110.3

1C40Hl8+H，+H2

70.9

20.7:

\9.5:

0.0C40Hl9+H2

C40Hl9'+为

C40H20+H•

反应历程

下列说法错误的是

A.反应过程中有极性键的断裂和形成

B.图示历程中的基元反应，速率最慢的是第3步

C.。40旦0制备的总反应方程式为：＞C40H10+5H2T

D.从C4。％。的结构分析，CMH。结构中五元环和六元环结构的数目分别为6、I。

2.（2024.重庆.一模）我国科技工作者用钾离子促进电催化合成尿素［C°（NH2）』可能的反应机理如图。与

其他步骤相比，碳氮键的形成过程活化能更高。下列说法正确的是

*ONCON

2

A.尿素中氮原子采取SP杂化B.步骤①和③的反应速率较其他步骤快

C.步骤⑥发生的是氧化反应D.以上过程中涉及极性键的形成和断裂

3.（2024・河北•二模）硅铝酸盐沸石离子交换分子筛M-ZSM-5（M为Fe、Co、Ni、Cu）催化N2O氧化CH4制

甲醇的反应机理如图所示，下列说法错误的是

O

A.反应②的原子利用率为I。。%

B.反应①、②、③、⑥、⑦中，M的化合价发生了改变

C.M-ZSM-5能降低电。氧化。凡制甲醇反应的活化能，改变反应的

M-ZSM-5

N2O+CH4CH30H+N2

D.总反应为

4.（2024•广东惠州•三模）一定条件下，1-苯基丙快（Ph-C=C-CH3）可与HC1发生催化加成，反应如下:

I'fnm

反应过程中该焕煌及反应产物的占比随时间的变化如图（已知：反应I、III为放热反应），下列说法不F俄的

是

A.反应活化能：反应1＜反应II

B.反应熔变：反应i＜反应n

C.增加HC1浓度不会改变平衡时产物II和产物I的比例

D.选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物I

5.（2024•黑龙江•二模）1,2-丙二醇可用作制备不饱和聚酯树脂的原料，在化妆品、牙膏和香皂中可与甘油

配合用作润湿剂。已知1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理如图所示。下列说法不正确的是

OHOOH

N

Z

④

B.催化过程中金属元素M。成键数发生改变

C.Mo03是该反应的催化剂，可通过降低反应的活化能来提高化学反应速率

HR0H催化剂工

'~（——*/+HH+CH1CHO

D.整个反应的化学方程式为\

6.（2024・重庆・二模）一种合金催化剂催化BH3NH3水解释氢的反应机理如图所示。下列说法正确的是

A.使用催化剂增大反应的活化能和反应速率

B.反应过程中B原子杂化方式不变

C.反应过程中无配位键断裂

D.若将“2°换成口2°,则有HD和NH3D+生成

凡02的反应历程如下图所示。下列说法中错误的是

A.总反应的原子利用率理论上可达100%

B.步骤2中，若Im"。?完全反应，则理论上转移电子数目为2NA

［CU

C.|C|/、C1J降低了反应的活化能，加快了反应速率

>Pd<\Pd<人

D.I。/Cl］和［Cl/°J中Pd的化合价不相同

8.(2024•广东茂名.二模)我国科研人员探究了不同催化剂电化学催化。°2生产HCOOH的催化性能，反应

机理如图所示。下列说法不正确的是

0.6-♦Bi(003)

■-BiIn(200)/~、:HCOOH

0.4--A-In(lOl)

0.2-

>CO(g)

§0.0-2

-----

-0.2-HCOOH(l)

-0.4-♦OCHO

A.使用三种催化剂，反应历程都分4步进行

B.该反应过程仅涉及。键的断裂与形成

C.相同条件下，HCOOH(1)比C°2(g)稳定

D.相同条件下，使用催化剂In（101）时，反应过程中*OCHO所能达到的最高浓度更大

9.（2024.云南大理•二模）某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应（均为气体）经历三

个基元反应阶段，反应历程如下图所示（TS表示过渡态）。下列说法错误的是

相对能量，

/kJmoHN=N

TS1/\TS3

300.0298.4——0//'248.3\

2000-/TS2

199.2130.0\\

100.0-/'一一\\

\\

0.0-NO+NO0、0\

N=N\

-100.0CO2+N2O+CO\

-200.0-反应①/\+CO\2CO+N

OO\反应③22

-300.0\___

反应②-306.6

-400.0-\CO2+N2O

-

-500.0-513.5

-600.0

反应历程

A.该过程包含一个吸热反应和两个放热反应

B.反应②逆反应的活化能为643.5kJ-mo尸

C.该过程的总反应为2C°（g）+2NO（g）=N2（g）+2COKg）

D.反应③生成2molN时，转移电子数为2NA

10.（2024.广东.一模）乙烯氢化的热化学方程式为02H4伍）+国仅）C2H6（g）A"=akJ.mo「，使用不

同含Au催化剂的反应历程如图所示。下列说法错误的是

TT

催化剂:AuFO催化剂：AuPF；

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61O

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反应历程反应历程

A.Imol02H6（g）的能量小于imol6凡值）与旦1）具有的能量之和

B.该反应的熔变：AH=T29.6kJ-moL

C.过渡态物质的稳定性：过渡态1＞过渡态2

D.相应的活化能：催化剂AuF＞催化剂八皿母

11.（2024.河南信阳•二模）基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基C3N4中，用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的

反应历程如图，其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注，下列说法中错误的是

。

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（3）压强为lOOkPa下，将Imol和2moi应通过装有催化剂的反应器充分反应，平衡时CH30H和c。

的选择性、的转化率随温度的升高曲线如图所示

芝

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福

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一

生

家

0b0

0300573900

T/K

①图中曲线a代表的是

②在上述条件下合成甲醇的适宜工业条件是

A.100-300KB.500-600KC.900-1000KD.1000K以上

③573K时，反应②平衡常数（写计算式，工为以气体的物质的量分数表示的平衡常数）。

（4）催化加氢制低碳烯燃&〜4个C的烯煌）

某研究小组使用Zn-Ga-O/SAPO-34双功能催化剂实现了直接合成低碳烯烧，并给出了其可能的反应历

程（如图所示）。Zn-Ca-O无催化活性，形成氧空位后具有较强催化活性，凡首先在Zn-Ga-O表面解离成2

个H*,随后参与到的还原过程；SAPO-34则催化生成的甲醇转化为低碳烯燃。

H

HV-H—0—Ga-O-Zn-+H*

+H*氧原子空位

CHOH

-O—Ga—O—Zn—3-O-Ga—□—Zn-