2025高考化学二轮专项突破：反应机理历程、能垒图

题型15反应机理/历程能垒图

囹三年高考集训

1.（2024.甘肃卷）甲烷在某含M。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.£2=1.41eV

B.步骤2逆向反应的AH=+0.29eV

C.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Ei=0.70eV,步骤2的活化能昂=—049eV—（—

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H2s04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（）

琴誓过渡态2-1

能

a

反应物/'O2N

||^]+NO：+HO.,SO-H

反应进程

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II

B.X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物

C.由苯得到M时，苯中的大兀键没有变化

D.对于生成Y的反应，浓H2SO4作催化剂

答案：C

解析：生成产物n的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物n的能量更低即产物n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的六元环中与一NCh相连的C为sp3杂化，苯中大兀键发生改变，

C错误；苯的硝化反应中浓H2s。4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)(AHi<0),Y(g)Z(g)(AH2<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()

—

浓

度

反应时间一*

能量过渡态1能照

过渡态2

反应进程反应进程

cD

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△〃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)。

I-

O

相

对

能

量

(

e

V1

)

反应进程

下列说法错误的是（）

()

入入Z\

Z\/\H9NNOH

A.PDA捕获CO2的反应为H2NNH2+CO2-H

()

Z\Z\/\

H9NfNOH

B.路径2是优先路径，速控步骤反应式为*CO厂+一H+e-

NH2

*C2OF+MN

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*CO厂的转化，路径2、3的速控步骤均伴有PDA再生

答案：D

()

z\/\z\

J,HNNOH

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2"H

()

T_TNTTJHNNOH

因此PDA捕获CO2的反应为H2NNH2+CO2-2H,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*CO厂一*C2OF的步骤，根据反应路径2图示可知，

（）O

z\/\A/\/\人

H,NNOHH2NNOH

该步骤有'H参与反应，因此速控步骤反应式为*CO厂+-H+屋一

HN

*C2Or+2NH2,B正确；根据反应路径图可知，路径1、3的中间产物不同，经

o

,H,NNOH

历了不同的反应步骤，但产物均为*MgCCh，而路径2、3的起始物均为H,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*CO厂都参与了反应，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*CO厂得电子转化为*CO和*COT，没有PDA的生成，D错误。

5.（2023•新课标卷）“脱合成酶”以其中的Fe2+配合物为催化中心，可将NH20H与NH3转化

为朋（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Fe?+

D.将NH20H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

NH20H替换为ND2OD,不可能得到ND2ND2，得至!]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n,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CL(g)的相对能量为下列说法不正确的是()

相

旦

对

能

氏

量

EZ号

&

•

=

1氏

反

)一

A.Ee~Es=E5~E2

1

B.可计算Cl—C1键能为2(E2-E3)kJ-moP

C.相同条件下，。3的平衡转化率：历程II＞历程I

D.历程I、历程H中速率最快的一步反应的热化学方程式为C10(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g)

△H=(E5—E4)kJ-mo「

答案：C

解析：

第一步反应：03(g)+Cl(g)=02(g)+C10(g)

相i\活化能最小，反应速率最快

对I

E

能：第二步反应：Cl()(g)+

量2jO(g)=O(g)+Cl(g)

£O+O+C12

£\33

后4

•O2+O+CIO\

m£E;

=5

J£2O+CI

62

20,

历程！'/历程n-……为催化剂

*03(g)+0(g)=2O2(g)**

1

根据历程I,O3(g)+O(g)202(g)的AH=(E6-£3)kJ.mor,根据历程II,O3(g)+

O(g)202(g)的反应热AH=(E5—E2)kJ•moL,则E6—E3=E5—E2,A正确；根据图示,

1

Q(g)的相对能量为(场一心)kJ-mor,由于Cb(g)的相对能量为0,故Cl2(g)=Cl(g)+Cl(g)

11

的A//=2(E2-E3)kJ-moF,即Cl—Cl键能为2(£2-£3)kJ-mol,B正确；历程II使用了催

化剂C1,催化剂不能使平衡发生移动，则。3的平衡转化率：历程11=历程1,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)^=C)2(g)+CI(g)

1

△H=(E5-&)kJmoF,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Diels-Alder反应取得重要进

展，荣获2021年诺贝尔化学奖。某Die"Alder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.［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

口

解析：和结构不相似、分子组成上也不相差一个或若干个CH?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［L-Ru-NH3］+表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4,其反

应机理如图所示。

+

2[L-Ru-NHJ2[L-RU-NH2]

(M)

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+3

C.该过程有非极性键的形成

D.该过程的总反应式：4NH3-2e'=N2H4+2NHt

答案：B

解析：Ru(II)被氧化至Ru(III)后，［L-Ru-NH3p+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(口)的能力增强，A正确；M为［L-Ru-N・H2］,当［L-RU-NH2］+

变为M时，N原子的孤电子对拆为2个电子并转移给Rui个电子，其中Ru的化合价变为+

2,B错误；该过程M变为［L-Ru-NH2-NH2-Ru-Lp+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NH；,

Ru(II)是催化剂，因此，该过程的总反应式为4?田3—2/=N2H4+2NIK,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+NCh

+H2O=2HONO,N02+•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Ch反应制备丙烯的总反应都为2c3H8+02N°

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。

一年模拟特训

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()

相

对

能

量

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*+H2O

D.总反应为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)

答案：A

2.(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>Y

B.使用催化剂降低了该反应的焰变

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，但不改变焰变，B错误；使用催化剂后，反应历程为X-X-M、X・M-

Y-M,YM-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)FeMnTiO”.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NH4NO3

C.用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N2。，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元素的化合价由一3价升高到。价，+2