【新人教版高中化学】必修一 热点专攻20 化学反应机理(历程)及分析

20化学反应机理(历程)及分析物质循环转化历程分析例：

第一步反应的反应物为NH4Cl(s)与MgO，生成物为NH3与Mg(OH)Cl；第二步反应的反应物为Mg(OH)Cl，生成物为MgO与HCl。纵观总反应，MgO为催化剂，Mg(OH)Cl为中间产物。总结方法：箭头来源处为反应物，箭头指向处为生成物，处在循环中，但反应开始时就存在的是催化剂，而另一处在循环中对应物质为中间产物。1．(2022·山东)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√√√能垒图例：水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物质用*标注。第一步：通览全图，理清坐标含义此图为水煤气变换的反应历程中的能量变化，横坐标表示CO(g)与H2O(g)在金催化剂表面的反应历程；而纵坐标表示反应历程中的不同阶段的能量变化，从总体来看，反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的过程中，相对能量由0到－0.72eV，ΔH<0，为放热过程。第二步：细看变化，分析各段反应分段细分析，反应历程中过渡态Ⅰ的能垒(活化能)E正为1.59eV－(－0.32eV)＝1.91eV，结合图给信息，可得此过程中的化学方程式为CO*＋H2O*＋H2O(g)===CO*＋OH*＋H*＋H2O(g)，而过渡态Ⅱ的能垒(活化能)E正为1.86eV－(－0.16eV)＝2.02eV，结合图给信息，可得此过程中的化学方程式为COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*。√5．(2025·八省联考四川)恒容反应器中，Rh和Rh/Mn均能催化反应：HCHO＋H2＋CO

HOCH2CHO(羟基乙醛)，反应历程如图所示，I1～I3为中间体，TS1～TS3为过渡态。下列描述正确的是(

)A．“CO插入”步骤，ΔH为－17.6kcal·mol－1B．Rh催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤C．Rh/Mn催化作用下，羟基乙醛的生成速率更小D．反应达平衡时，升高温度，羟基乙醛的浓度增大√解析由图可知，“CO插入”步骤为放热反应,反应ΔH＝－15.4kcal·mol－1,A项错误；反应的活化能越大,反应速率越小，慢反应是反应的决速步骤,由图可知，Rh催化作用下,加氢步骤的活化能为24.4kcal·mol－1，反应的活化能最大，所以“加氢”步骤为决速步骤，B项正确；反应的活化能越大，反应速率越小，由图可知，在Rh催化作用下反应的活化能比在Rh/Mn催化作用下反应的活化能大，所以在Rh催化作用下羟基乙醛的生成速率小于在Rh/Mn催化作用下的生成速率，C项错误；由图可知，生成羟基乙醛的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，羟基乙醛的浓度减小，D项错误。6．(2024·北京)苯在浓硝酸和浓硫酸作用下，反应过程中能量变化示意图如图。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，浓硫酸作催化剂√解析生成产物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项正确；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项正确；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项错误；苯的硝化反应中浓硫酸作催化剂，D项正确。化学反应催化历程分析1．活化能—反应历程图像及分析(1)在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；E1－E2为此反应的焓变(ΔH)。(2)有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为放热反应。(3)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小。2．催化反应机理题的两步解题流程第一步：通览全图，找准一“剂”三“物”一“剂”指催化剂催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上三物”指反应物、生成物、中间产物(或中间体)

反应物通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物生成物通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是生成物中间体通过一个箭头脱离整个历程，但又参与反应的是中间体或通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[

]”标出第二步：逐项分析，获取正确答案由第一步题给情境信息，找出催化剂、反应物、生成物、中间体，再结合每一选项设计的问题逐项分析判断，选出正确答案。√8．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发现T

℃时(各物质均为气态)，甲醇与水在铜催化剂上的反应机理和能量图如图，下列说法不正确的是(

)

A．反应Ⅰ和反应Ⅱ相比，反应Ⅱ速率更快B．反应Ⅱ是放热反应，但是反应Ⅰ和Ⅱ总的反应过程是吸热的C．铜催化剂不参与反应过程，但是会影响反应速率D．CO在反应中生成又消耗，CO并不是催化剂√解析由题图可知，反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ，所以反应Ⅱ反应速率更快，A项正确；由题图可知，反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应，反应Ⅰ和Ⅱ总的反应过程是吸热的，B项正确；催化剂会参与反应过程，能加快反应速率，C项错误；CO(g)在反应中生成又消耗，则该物质为中间产物，不是催化剂，D项正确。9．(2025·八省联考晋陕青宁)某团队合成了一种铁掺杂二氧化钛的新型催化剂，用于转化H2S为单质S，提出的催化历程示意图如图。NA是阿伏加