21 题型二十一　反应历程(机理)图像-2026届高三化学选择题24个专题突破合集

题型二十一反应历程(机理)图像反应历程能垒图(山峰形)(1)无催化剂时：Ea为正反应的活化能，Ea′为逆反应的活化能，ΔH＝E2有催化剂时：反应经历了两个过渡态，经历过渡态1的反应为吸热反应，活化能为Ea1；经历过渡态2的反应为放热反应，活化能为Ea2；E(3)催化剂的作用：降低反应活化能Ea、Ea′，使反应速率增大，但不改变ΔH，反应的ΔH取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小反应历程能垒图(梯形)(1)决速步骤：能垒(活化能)最大的步骤，其反应速率决定了整个反应的速率，催化剂2作用下，E(最大能垒)＝c－b。(2)催化剂：催化剂1使能垒降低幅度较大，催化效果更好，但催化剂不会改变反应物和生成物的能量，催化剂的使用不能影响化学平衡，也不改变反应的ΔH。(3)竞争反应：相同反应物发生多个竞争反应时，能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。(4)反应能量变化：根据初始物质与最终产物之间的相对能量大小判断总反应的吸、放热情况。即“左高右低为放热”，ΔH＜0；“左低右高为吸热”，ΔH＞0反应机理循环图(1)位于“环上”的物质一般是催化剂或中间产物，如⑤、⑥、⑦和⑧。(2)“入环”的物质为反应物，如①和④。(3)“出环”的物质为生成物，如②和③，据此可快速得出总反应。1．(2025·河南卷，10)在催化剂a或催化剂b作用下，丙烷发生脱氢反应制备丙烯，总反应的化学方程式为CH3CH2CH3(g)⥬CH3CH=CH2(g)＋H2(g)，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，*CH3CHCH2+下列说法正确的是()A．总反应是放热反应B．两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同C．和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定D．①转化为②的进程中，决速步骤为*CH3CH2CH3→*解析：C化学平衡常数只受温度影响，而与其他条件无关，因此两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数相同，B错误；反应的决速步骤为活化能最大的步骤，即反应进行最慢的步骤，由图像可以看出，在①转化为②的进程中，*CH3CHCH3+*H→*CH3CHCH2+2*H的活化能最大，因此①转化为②的进程中，决速步骤为*CH3CHCH3+*H→*CH3CHCH2+2*H(或写为*CH3CHCH3→*CH3CHCH2+*H)，D错误。2．(2025·云南卷，10)铜催化下，由CO2电合成正丙醇的关键步骤如图。下列说法正确的是()A．Ⅰ到Ⅱ的过程中发生氧化反应B．Ⅱ到Ⅲ的过程中有非极性键生成C．Ⅳ的示意图为D．催化剂Cu可降低反应热解析：CⅠ到Ⅱ过程中得电子发生还原反应，A项错误；观察Ⅱ、Ⅲ物质的结构知，过程中无非极性键生成，B项错误；催化剂Cu只能改变反应历程(路径)，降低反应的活化能，不改变化学反应的反应热，D项错误。3．(2025·河北卷，12)氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应Ga2O3(s)＋2NH3(g)⥬2GaN(s)＋3H2O(g)制备。反应历程(TS代表过渡态)如下：下列说法错误的是()A．反应ⅰ是吸热过程B．反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69eVC．反应ⅲ包含2个基元反应D．总反应的速控步包含在反应ⅱ中解析：D观察历程图，反应ⅰ的反应物Ga2O3(s)＋NH3(g)的相对能量为0，经TS1、TS2、TS3完成反应，生成Ga2O2NH(s)和H2O，此时的相对能量为0.05eV，因此体系能量在反应中增加，则该反应为吸热过程，A正确；反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤需要经过TS5，则活化能为0.70eV与TS5的相对能量差，即3.39eV－0.70eV＝2.69eV，B正确；反应ⅲ从Ga2ON2H2(s)生成2GaN(s)＋H2O(g)经历过渡态TS6、TS7，说明该反应分两步进行，包含2个基元反应，C正确；整个反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中生成TS7对应的步骤(活化能为3.07eV)，所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中，D错误。4．(2025·江苏卷，10)CO2与NO3-通过电催化反应生成CO(NH2)2，可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是(A．过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成B．过程Ⅱ中NO3C．电催化CO2与NO3-生成CO(NH2)2的反应方程式：CO2＋2NO3D．常温常压、无催化剂条件下，CO2与NH3·H2O反应可生产CO(NH2)2解析：A过程Ⅱ为*CO2和*NO3-在酸性条件下被还原为*CO和*NH2的反应，生成了N—H等极性共价键；过程Ⅲ为*CO与*NH2生成*CO(NH2)2的反应，生成了C—N极性共价键，A正确；过程Ⅱ是得电子的还原反应，N元素的化合价由+5降为-2，C元素的化合价由+4降为+2，B错误；所给离子方程式电荷不守恒，根据反应机理图可知，过程Ⅱ需要外界提供电子，则正确的反应方程式为CO2+2NO3-+18H++16e-通电催化剂CO(NH2)2+7H2O，C错误；常温常压、无催化剂条件下，CO2与NH3·H2O反应生成(NH4)2CO3或5．(2025·河南卷，13)在MoS2负载的Rh-Fe催化剂作用下，CH4可在室温下高效转化为CH3COOH，其可能的反应机理如图所示。下列说法错误的是()A．该反应的原子利用率为100%B．每消耗1molO2可生成1molCH3COOHC．反应过程中，Rh和Fe的化合价均发生变化D．若以CD4为原料，用H2O吸收产物可得到CD3COOH解析：B分析题图可知，该过程的总反应为2CO＋O2＋2CH4=2CH3COOH，故原子利用率为100%，A正确；根据总反应方程式知，每消耗1molO2会生成2molCH3COOH，B错误；分析题图知，催化剂中金属原子上可连接O原子、—OH、—CO、-COCH3，且反应过程中成键个数均发生变化，所以Rh和Fe的化合价均发生改变，C正确；以CD4为原料，按照总反应方程式，应当生成CD3COOD，其在水溶液中存在电离平衡：CD3COOD⥬CD3COO－＋D＋，CD3COO－会与H2O电离出的H＋结合生成CD3COOH，6．(2025·浙江1月选考，14)化合物A在一定条件下可转变为酚E及少量副产物，该反应的主要途径如下：下列说法不正确的是()A．H＋为该反应的催化剂B．化合物A的一溴代物有7种C．步骤Ⅲ，苯基迁移能力强于甲基D．化合物E可发生氧化、加成和取代反应解析：B由题图可知，H＋参与了反应，又重新生成，反应前后不变，因此H＋是反应的催化剂，A正确；化合物A中有6种不同化学环境的H原子，如图：，则其一溴代物有6种，B错误；由步骤Ⅲ可知C转化为D的过程中，苯基发生了迁移，甲基没有迁移，说明苯基的迁移能力强于甲基，C正确；化合物E中有酚羟基，可以发生氧化反应和取代反应，苯环可以发生加成反应和取代反应，D正确。7．(2024·北京卷，13)苯在浓HNO3和浓H2SO4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ⅡB．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π键没有变化D．对于生成Y的反应，浓H2SO4作催化剂解析：C生成产物Ⅱ的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ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—NO2相连的C为sp3杂化，苯中大π键发生改变，C错误；苯的硝化反应中H2SO4先消耗后生成，浓H2SO4作催化剂，D正确。8．(2024·贵州卷，14)AgCN与CH3CH2Br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CH3CH2Br，分别生成腈(CH3CH2CN)和异腈(CH3CH2NC)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)。由图示信息，下列说法错误的是()A．从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应B．过渡态TS1是由CN－的C原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的C．Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱D．生成CH3CH2CN放热更多，低温时CH3CH2CN是主要产物解析：D由题图可知，两种路径生成的产物的总能量均低于反应物总能量，故从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应，A正确；与Br原子相连的C原子为α-C，由题图可知，过渡态TS1是由CN－的C原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的，B正确；由题图可知，后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物，分别克服“N--Ag”和“C--Ag”间的作用力，且后者吸收更多的能量，故Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱，C正确；由于生成CH3CH2CN所需要的活化能高，反应速率慢，故低温时更容易生成CH3CH2NC为主要产物，D错误。限时规范训练(建议用时：35分钟满分：27分)选择题：每小题3分，共27分。1．(2025·肇庆二模)T℃时，在一恒容密闭容器中发生反应M(g)⥬N(g)[P(g)为中间产物]，其反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A．有无催化剂反应历程均分2步进行B．相同条件下，物质M比N稳定C．其他条件不变，升高温度，c平MD.其他条件不变，提高物质M的浓度能增大N的平衡产率解析：C由图可知，使用催化剂后反应分为3步进行，A错误；相同条件下，物质M的能量高于N，物质N比M稳定，B错误；反应M(g)⥬P(g)是吸热反应，反应M(g)⥬N(g)是放热反应，升高温度，c平Mc平P减小，c平2．(2025·肇庆二模)利用铜基催化剂可将温室气体中的CO2与CH4转化为CH3COOH其反应历程如图所示。下列说法正确的是()A．M为极性分子，N为非极性分子B．过程Ⅰ和Ⅱ中均存在C—H键的断裂C．使用铜基催化剂能降低总反应的活化能与焓变D．该反应的原子利用率可达100%解析：DM为CH4，N为CO2，二者的分子均为对称结构，均为非极性分子，A错误；过程Ⅰ中有C—H键的断裂，过程Ⅱ中没有C—H键的断裂，B错误；使用催化剂能改变反应的活化能，但不能改变总反应的焓变，C错误；总反应为化合反应，原子利用率可达100%，D正确。3．(2025·驻马店三模)科学家研究的一种用乙烯脱硫的方法，其机理如下图所示。下列有关说法错误的是()A．步骤ⅰ中，有极性键的断裂与形成B．若反应由步骤ⅱ开始，则Cu＋为该过程的催化剂C．总反应方程式可能为C2H4＋O2＋2SO2催化剂2CO2＋2S＋2H2OD．为保证反应充分进行，步骤ⅱ中通入的O2应过量解析：D由图知，步骤ⅰ中，有C—H、S=O极性键的断裂，C=O、H—O极性键的形成，则步骤ⅰ中，有极性键的断裂与形成，A正确；若反应由步骤ⅱ开始，Cu＋既作反应ⅱ的反应物，也作反应ⅰ的产物，说明Cu＋为该过程的催化剂，B正确；总反应中C2H4、SO2、O2为反应物，S、CO2、H2O为生成物，则总反应为：C2H4＋O2＋2SO2催化剂2CO2＋2S＋2H2O，C正确；若在步骤ⅱ使O2过量，则生成的单质硫容易被进一步氧化为SO2，不利于脱硫过程的进行，D错误。4．(2025·北京延庆一模)采用Deacon催化氧化法可将工业副产物HCl制成Cl2，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：4HCl(g)＋O2(g)eq\o(⥬,\s\up7(CuO),\s\do5())2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－114kJ·mol-1。下图所示为该法的一种催化机理。下列说法不正确的是()A．X为反应物HCl，Z为生成物H2OB．反应制得1molCl2，理论上放出57kJ的热量C．降低反应温度，HCl被O2氧化制Cl2的反应平衡常数增大，正反应速率减慢D．图中转化涉及的反应中有两个非氧化还原反应解析：D由图知，反应过程中具有如下基元反应：CuO＋HCl=Cu(OH)Cl、2Cu(OH)Cl=Cu2OCl2＋H2O、4CuCl＋O2=2Cu2OCl2、Cu2OCl2=CuO＋CuCl2、2CuCl2=2CuCl＋Cl2，则X为HCl、W为O2、Y为Cl2、Z为H2O。X为反应物HCl，Z为生成物H2O，A正确；生成2molCl2放出114kJ的热量，则生成1molCl2放出57kJ的热量，B正确；正反应为放热反应，降低反应温度，平衡正向移动，HCl被O2氧化制Cl2的反应平衡常数增大，温度降低正、逆反应速率均减慢，C正确；基元反应中CuO＋HCl=Cu(OH)Cl、2Cu(OH)Cl=Cu2OCl2＋H2O、Cu2OCl2=CuO＋CuCl2为非氧化还原反应，4CuCl＋O2=2Cu2OCl2、2CuCl2=2CuCl＋Cl2为氧化还原反应，D错误。5．(2025·哈尔滨一模)二氟卡宾(∶CF2)是一种活性中间体。硫单质与二氟卡宾可以形成S=CF2，最后生成部分含碳副产物，反应历程如图所示；下列叙述错误的是()A.该反应ΔH<0B．该反应速率主要由生成的反应决定C．反应过程中碳的化合价发生改变D．反应过程中存在极性共价键的形成解析：B由图知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应为放热反应，ΔH<0，A正确；反应的活化能越高反应速率越慢，37.29kJ·mol-1－(－4.36kJ·mol-1)＝41.65kJ·mol-1>5.41kJ·mol-1－(－28.80kJ·mol-1)＝34.21kJ·mol-1，故该反应速率主要由生成的反应决定，B错误；由图知，碳原子的成键个数在反应过程发生变化，所以其化合价也发生变化，C正确；反应过程中存在极性共价键S—C键的形成，D正确。6．(2025·安徽师大附中模拟)在Ni作用下，可将C2H6(g)转化为CH4(g)，转化历程如下(NiCH2为固体)所示：下列说法中错误的是()A．转化中有极性键的断裂和形成B．转化过程中Ni的成键数目未变化C．总反应的热化学方程式为Ni(s)＋C2H6(g)=NiCH2(s)＋CH4(g)ΔH＝－6.57kJ·mol-1D．转化过程中的一段时间内，可存在中间体2的浓度大于另外两种中间体的浓度解析：B由图可知，乙烷转化为甲烷过程中存在极性键的断裂和形成，A正确；由图可知，转化过程中镍原子的成键数目发生变化，B错误；总反应为Ni(s)＋C2H6(g)=NiCH2(s)＋CH4(g)，反应的ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝(－6.57kJ·mol-1)－0＝－6.57kJ·mol-1，C正确；中间体1→中间体2步骤的活化能明显小于中间体2→中间体3步骤的活化能，故转化过程中的一段时间内，中间体1转化为中间体2的速率大于中间体2转化为中间体3的速率，使中间体2的浓度大于另外两种中间体的浓度，D正确。7．(2025·安阳三模)某反应机理如图所示，下列说法不正确的是()A．化合物Ⅵ为该反应的催化剂B．化合物X为H2O，可循环利用C．若化合物Ⅲ为，按照该反应机理可生成D．化合物Ⅲ转化为Ⅳ后，C2—C3键长变短解析：C由催化机理可知，反应消耗了Ⅵ又生成了Ⅵ，Ⅵ是反应的催化剂，A正确；根据Ⅰ＋Ⅳ→X＋Ⅱ和Ⅳ＋X→Ⅵ＋Ⅴ，由Ⅰ、Ⅳ、Ⅱ的结构简式可知，X为H2O，并且可循环利用，B正确；根据反应机理，总反应为Ⅰ＋Ⅲ→Ⅴ，若化合物Ⅲ为，按照该反应机理可生成和，C错误；根据Ⅲ和Ⅳ的结构式，Ⅲ中C2—C3为碳碳单键，Ⅳ中C2—C3为碳碳双键，键长变短，D正确。8．(2025·六安三模)碳酸二甲酯DMC(CH3OCOOCH3)是一种低毒、性能优良的有机合成中间体，科学家提出了新的合成DMC方案(吸附在固体催化剂表面上的物种用*标注)，反应机理如图所示。下列说法正确的是()A．反应过