2025年北京高考化学复习专练：循环转化机理图分析（原卷版）

热点题型04循环转化机理图分析

热点解读

反应历程(机理)能垒图像是高考化学的重要题型，常以科研成果等为载体命题，依托物质循环考查

反应物、生成物、中间产物、催化剂的判断，活化能，基元反应和总反应方程式等，是近年高考命题热点。

一、反应历程(机理)能垒图像

i.基元反应与非基元反应

例如H++OH-=印0,反应几乎没有过程，瞬间平衡一步到位，称为简单反应；而2HI—氏+b的

实际机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应：2Hl―>H2+2I->21-->12,存在未成对电子的微粒

称为自由基，反应活性高，寿命短，2HI-H2+I2称为非基元反应。

2.过渡态

A+B—C—^[A...B...C]―>A—B+C

反应过程

备注：(1)以上为一种基元反应，其中正反应活化能反正=^—a,逆反应活化能反逆=6—c,A77=EaE

—Ea巡。(2)过渡态(A…B…C)不稳定。

3.中间体

备注：处于能量最高点的是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼,

寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。

4.催化机理能垒图

(1)在催化机理能垒图中，有几个活化状态，就有几个基元反应。可以用图中每步基元反应前后的活性

物质，写出其热化学方程式。注意：如果纵坐标相对能量的单位是电子伏特(eV),焰变应转化成每摩尔。

(2)每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小，能垒越大，反应速率越慢。

例如：在Rh催化下，甲酸分解制H2反应的过程如图所示。

相对能量/eV

1.2

0.8i/两、

，'

/().78\过渡态iii

0.4\/(147\

\0.12；

HCOOH(g)'血\-016

0.()--1•0.21/HCOO*+H*

1

CO2*+2H*--

CO(g)+H(g)

-0.4HCOOH*22

反应历程

其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为

HCOOH*=HCOO*+H*；甲酸分解制外的热化学方程式可表示为HCOOH（g）=CC»2（g）+H2（g）AH=—

0.16NAeV-molT（阿伏加德罗常数用右表示）。

5.反应历程一能量图像分析技巧

二、化学反应机理循环图像

高考命题要求考生能够根据化学反应机理循环图像，分析反应过程中物质、能量和微粒的变化关系，

侧重考查考生的信息获取与加工能力、逻辑推理与论证能力。随着高考改革的推进，这类题目考查的概率

会越来越大，题目的难度可能也会越来越大，具体表现是研究对象、图像图示等会更加复杂。

必备知识

催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没

有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。

中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看

似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。

在含少量「的溶液中，印。2分解的机理为：

H2O2+I-->H2O+IO-慢

H2O2+I。--->€）2+1―+H2O快

在该反应中「为催化剂，IO-为中间产物。

而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质（产物一般多是

通过一个箭头最终脱离这个历程的物质），与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生

成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图所示：

（建议用时：40分钟）

考向01反应历程（机理）能垒图像

1.（2024・北京•高考真题）苯在浓HNC>3和浓H2s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

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U

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H2sO,作催化剂

2.（2024•北京顺义•二模）我国科研人员研究发现C。原子活化乙烷的反应机理，一种机理如图所示。

下列说法不正确的是

A.决定反应速率的步骤是中间体If过渡态2

B.Co-H键的形成与断裂使得氢原子发生了迁移

C.该过程涉及非极性键的断裂与形成

D.总反应为Co(s)+C2H6(g)fCOCH2(S)+CH4(g)A^>0

3.(2024•北京东城•二模)科学家提出一种大气中HSO；在H2。和NO?作用下转变为HSO4的机理(图

1),其能量变化如图2所示。

O

I

H

:A

H

No•XH

2

反应历程

图1图2

o

II

已知：NO,SO；的结构式为o=N—O—S—O-

下列说法不正确的是

A.①中涉及O-H键的断裂与生成B.②③均发生了氧化还原反应

C.由图2可知，该过程的决速步是①D.总反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1:2

4.(2024•北京西城•一模)苯与液澳反应生成澳苯，其反应过程的能量变化如图所示。

下列关于苯与Br2反应的说法不正确的是

A.FeBg可作该反应的催化剂

B.将反应后的气体依次通入CC14和AgNO3溶液以检验产物HBr

C.过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小

D.总反应的AH<0,且AH=用-E2+4

5.(2024•北京丰台•一模)过渡金属氧化物离子(以MO+表示)在煌类的选择性氧化等方面应用广泛。MO+

与CH,反应的过程如下图所示。

A

下列说法不正确的是

A.反应速率：步骤I〈步骤II

B.CH30H分子中，键角：H-C-H>H-O-C

C.若M0+与CH3D反应，生成的笊代甲醇有2种

++

D.CH4(g)+MO(g)=CH3OH(g)+M(g)AH=E2+E4-E1-E3

6.(2023•北京海淀•三模)汽车尾气中CO与NO转化的三段反应历程及各物质的相对能量如图所示，其

中TS代表过渡态，IM表示反应过程中的复杂中间产物，每段历程的反应物相对总能量定义为0.下列说法

不正确的是

A.反应①决定尾气转化的快慢

B.反应①为吸热反应，反应②、③为放热反应

C.由上图可判断过渡态的相对能量：TS1>TS3>TS2

D.采用对反应③选择性高的催化剂可以避免尾气中出现N。

7.（24-25高三上•北京•期中）苯与液澳反应生成澳苯，其反应过程的能量变化如图所示。下列说法不正

确的是

A.FeBr,可作该反应的催化剂

B.将反应后的气体依次通入CC1”和AgNC>3溶液以检验产物HBr

C.总反应的AH<0,MAH=ErE2+E3

D.过程②的活化能最大，决定总反应速率的大小

8.（24-25高三上•北京•阶段练习）过渡金属氧化物离子（以MO+表示）在煌类的选择性氧化等方面应用广

泛。MO+与CM反应的过程如下图所示。

下列说法不正确的是

A.反应速率：步骤I〈步骤n

B.C'OH分子中，C—H键和0—H键均为sp3-键

C.若M0+与CH3D反应，生成的笊代甲醇有2种

++「「

D.CH4(g)+M0(g)=CH3OH(g)+M(g)AH=E2+EEE3

9.（2024•山东德州•三模）在浓硫酸作用下，苯与浓硝酸发生反应的反应历程如图。下列说法错误的是

B.生成中间体的反应为决速步骤

C.产物1为加成反应的产物

D.动力学和热力学优势产物均为产物2

10.（2024•北京•三模）一定条件下，CH4与FeO+反应合成CH30H的反应历程如图所示。已知其他条件

不变时，反应物种的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变慢。

+

o'41

1,-CH+

(3HO--CH.

一

」Fe3

O、、*，J

Eb-----------

./过渡态IFe

3

)/过渡态n[

*、

a--------，

髭

CH4+FeO+c'一

HOe_______

+

CH3OH+Fe

o----------A

反应历程

说明：过渡态中"，’示化学键未完全断裂或形成。下列说法正确的是

A.反应历程中两个反应均涉及氢原子的成键

B.该反应的A77=-(a+b+c+d+e)kJ-mo『

C.相同条件下，CD,与FeO+反应，其过渡态I的能量比b低

D.CH3D与FeO+反应，能获得两种有机产物，且相对分子质量相同

考向02化学反应机理循环图像

11.(2024•北京•高考真题)可采用Deacon催化氧化法将工业副产物HC1制成Cl2,实现氯资源的再利

CuO,

用。反应的热化学方程式：4HCl(g)+O2(g)=2C12(g)+2H2O(g)AH=-114.4kJ-mor'o下图所示为该法的

一种催化机理。

下列说法不正确的是

A.Y为反应物HC1,W为生成物Hq

B.反应制得ImolCl2,须投入2moicuO

C.升高反应温度，HC1被氧化制CU的反应平衡常数减小

D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应

12.(2023•北京・高考真题)一种分解氯化镂实现产物分离的物质转化关系如下，其中b、d代表MgO或

Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是

“—<1、

A.a、c分别是HC1、NH3

B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl

C.已知MgCl?为副产物，则通入水蒸气可减少MgCl2的产生

D.等压条件下，反应①、②的反应热之和，小于氯化钱直接分解的反应热

13.(2022•北京•高考真题)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①

完成之后，以冲为载气，以恒定组成的电、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组

分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。

'3时间/min

图2

下列说法不正确的是

A.反应①为CaO+CC)2=CaCC)3；反应②为CaCC)3+CH4^^CaO+2co+2力

一催化剂

B.trt3,n(H2)比n(C0)多，且生成力速率不变，可能有副反应CH4^=C+2H2

C.t2时刻，副反应生成力的速率大于反应②生成“速率

D.t3之后，生成C。的速率为0,是因为反应②不再发生

14.(2022•北京西城•一模)氮掺杂的碳材料可以有效催化燃料电池中的还原反应，其催化机理如图。

j

F

途径一：A玲B玲C玲F

途径二：A玲B玲C玲D玲E

下列说法不正确的是

A.途径一中存在极性共价键的断裂与形成

B.途径一的电极反应是0?+211++26一=凡02

C.途径二，Imol。2得至U4moie-

D.氮掺杂的碳材料降低了反应的婚变

15.（24-25高三上•北京・开学考试）在碘水、淀粉、稀H2sCt,和口02的混合溶液中加入过量乙酰乙酸烯丙

酯（AAA）,观察到溶液中蓝色与无色交替出现，主要转化如下：

人八八、//CIO、/H+

iYinii¥AAA为CH3coeH2coOCH2cH=黑

\AAAAI为CH：COCHICOOCH,CH=CH,

AAAIJ

下列说法不正确的是

A.i为取代反应

B.ii的反应为2。0?+21=2C101+l2

C.iii中,生成ImolC「转移4moi

D.最终溶液呈蓝色

16.（24-25高三上•江西抚州•阶段练习）在含Ni催化剂作用下，Zn介导的芳基氯化物同偶联的动力学和

机理如图所示。

下列叙述错误的是

A.(L)nNi°是总反应的催化剂，ArZnCI是中间产物

B.Ar-Cl和(L)nNi°反应过程中断裂了极性键

c.已知Ni(n)L2cIZ呈平面四边形结构，则其只有1种结构

D.反应过程形成的含Ni中间体中，Ni(II)形成的共价键数目保持不变

拓展培优练

1.(2024•安徽・高考真题)某温度下，在密闭容器中充入一定量的X(g),发生下列反应：

X(g)U¥(g)(AH,<0),Y(g)UZ(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

2.（2023•浙江•高考真题）一定条件下,1-苯基丙焕（Ph-C三C-CHj）可与HC1发生催化加成，反应如下:

反应过程中该焕烧及反应产物的占比随时间的变化如图（已知：反应I、DI为放热反应），下列说法不正确的

A.反应熔变：反应i＞反应n

B.反应活化能：反应I〈反应口

c.增加HCI浓度可增加平衡时产物n和产物।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

3.（2024・贵州•高考真题）AgCN与CH3cH?Br可发生取代反应，反应过程中CN-的C原子和N原子均可进

攻CH3cH?Br,分别生成睛（CH3cH2CN）和异睛（CH3CHKC）两种产物。通过量子化学计算得到的反应历

程及能量变化如图（TS为过渡态，I、II为后续物）。

CH3能量

TSI\尸

N/C'F之C—CH,

IIIBr/

C、\Ag-----Br

异睛〜,

升朋/AgCN+CHCHBr\

132

CH3CH2NC+AgBr/'

\睛

\CH3cHzCN+AgBr

CH3cH?N三C-Ag-—Br

'J---

CH3cH2c-N—Ag~~Br

反应进程反应进程

由图示信息，下列说法错误的是

A.从CH3cHzBr生成CH3cH?CN和CH3cH2NC的反应都是放热反应

B.过渡态TSI是由CN-的C原子进攻CH3cH?Br的a-C而形成的

C.I中"N-Ag”之间的作用力比U中"C-Ag”之间的作用力弱

D.生成CH3cH?CN放热更多，低温时CH3cHzCN是主要产物

4.（2021,山东•高考真题）18。标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为:

18o180~180

-

HjC-C-OCH,+OH-H,C-C-OCH,H3C-C-OH+CH3O能量变化如图所示。已知

OH

18。_18OH

为快速平衡，下列说法正确的是

H3C-C-OCH3-aH3C-C-OCH3

OH0-

"能量

过渡态1

/------过渡态2

O-

I

C-

I

O

OH

H

CO

H

C

反应进程

A.反应E、HI为决速步

B.反应结束后，溶液中存在180H-

C.反应结束后，溶液中存在CH318OH

D.反应I与反应H活化能的差值等于图示总反应的焰变

5.（2025,内蒙古•模拟预测）某离子液体的阴离子［CH（CN）2「可以吸收CO2,其可能的两种反应路径如下

C.该反应为放热反应D.生成物中既含离子键又含共价键

6.（2025,四川•模拟预测）恒容反应器中,Rh和Rh/Mn均能催化反应：

HCHO+Hz+COUHOCH2cH0（羟基乙醛），反应历程如图所示，［〜匕为中间体，TS^TS3为过渡态。

30TSi

t-Rh/Mn19.7

TS2TS3

7.97.6

10

0-1.1/，八5.8

...-O-A-,2.5'--<-4.0/

：：--O-A-

始态II

I

3O-