高中化学 加练 第十一章　微题型87　反应历程-能垒图分析

第十一章化学反应速率与化学平衡微题型87反应历程——能垒图分析(1~2题，每小题5分，3~5题，每小题6分，共28分)1.(2025·太原模拟预测)铋基催化剂对CO2电化学还原制取甲酸(HCOOH)具有高效的选择性。其反应历程与相对能量变化如图所示，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()A.使用Bi催化剂更有利于CO2的吸附，该吸附过程的熵变ΔS>0B.反应CO2+HCO3-+2e-+H+=HCOOH+CO32-C.使用Bi2O3催化剂时，最大能垒(活化能)是-0.32eVD.反应*CO2-+HCO3-+e-=*CO3答案D解析CO2的吸附过程中气体分子在催化剂表面被束缚，分子混乱度降低，熵变ΔS<0，A错误；由反应历程图可知，反应物(CO2)相对能量高于生成物(HCOOH)，总反应为放热反应，ΔH<0，B错误；由图可知，使用Bi2O3催化剂时对应的最大能垒(活化能)是-2.54eV-(-2.86eV)=0.32eV，C错误；反应*CO2-+HCO3-+e-=*CO32-+2.(2025·安徽蚌埠模拟)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、N、P分子中均含σ键和π键B.该反应的原子利用率可达100%C.过程Ⅰ和Ⅱ中均存在C—H的断裂D.使用铜基催化剂能改变总反应的活化能与焓变答案B解析M为CH4，分子中只含碳氢单键，为σ键，N为CO2，结构式为O=C=O，含σ键和π键，P为CH3COOH，含σ键和π键，A错误；该反应为CO2+CH4CH3COOH，反应物原子全部转化为产物，无其他副产物，原子利用率为100%，B正确；过程Ⅰ涉及CH4中C—H断裂(生成—CH3)，但过程Ⅱ是—CH3和CO2结合，无C—H断裂，C错误；催化剂只能改变反应活化能，不能改变反应焓变，D错误。3.(2025·湖南模拟)恒容反应器中，Rh和Rh/Mn均能催化反应：HCHO+H2+COHOCH2CHO(羟基乙醛)，反应历程如图所示，I1~I3为中间体，TS1~TS3为过渡态。下列描述错误的是()A.Rh/Mn催化作用下，达平衡时羟基乙醛的产率较大B.Rh催化作用下，“加氢”为决速步骤C.适当降低反应温度，有利于提高羟基乙醛的平衡转化率D.其他条件相同时，两种不同催化剂作用下，“CO插入”步骤的活化能相同答案A解析催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，因此相同条件下，两种催化剂作用下，达平衡时羟基乙醛的产率相同，故A错误；决速步骤是反应历程中活化能最大的步骤，Rh催化作用下，“加氢”步骤活化能最大，为决速步骤，故B正确；该反应的ΔH=终态能量-始态能量<0，为放热反应，根据勒夏特列原理，降低温度，平衡正向移动，羟基乙醛的平衡转化率提高，故C正确；活化能是过渡态与常态的能量差，由图可知，两种不同催化剂作用下，“CO插入”步骤的常态(I1)与过渡态(TS1)能量相同，活化能相同，故D正确。4.(2025·山东淄博模拟)已知C2H5Br在NaOH醇溶液中发生的取代反应和消去反应互为竞争，二者反应历程中的相对能量变化如图所示。下列说法错误的是()A.升高温度对反应历程1更有利B.NaOH醇溶液中OH-与乙醇分子间形成了氢键C.C2H5Br发生取代反应或消去反应时，OH-进攻的原子不同D.NaOH醇溶液中C2H5Br发生消去反应在热力学上更有利答案D解析由图可知，反应历程1的活化能高于反应历程2的活化能，根据阿伦尼乌斯公式(k=Ae-EaRT)温度升高会显著增加高活化能反应中活化分子的百分数，从而加速其反应速率，所以升高温度对反应历程1更有利，A正确；从反应历程图能看到NaOH醇溶液中OH-与乙醇分子间形成了氢键，B正确；发生取代反应时，OH-进攻与Br原子相连的碳原子，发生消去反应时，OH-进攻与Br原子相连碳原子的邻位碳原子上的氢原子，进攻原子不同，C正确；由图可知，取代反应产物能量比消去反应产物能量低，能量越低越稳定，说明在NaOH醇溶液中C2H55.亚纳米Fe团簇和单原子位点共存催化剂(Fe⁃NC⁃SA)与Fe单原子碳基纳米结构催化剂(Fe⁃SA)，均可催化某脂肪类胺类化合物合成其亚胺类化合物的反应，反应机理如图所示。已知*表示吸附在催化剂表面，下列说法错误的是()A.Fe⁃NC⁃SA更有利于氧气分子和胺化合物吸附B.胺*转化为亚胺*的过程放出热量C.Fe⁃NC⁃SA有效降低了形成亚胺反应决速步骤的反应能垒D.单位时间内，相同浓度反应物在Fe⁃SA催化剂表面生成亚胺更多答案D解析由图可知，O2和胺吸附在Fe⁃NC⁃SA上能量更低，故A正确；反应物能量高于生成物能量，即胺化合物生成亚胺化合物放热，故B正确；Fe⁃SA作催化剂决速步骤的反应能垒是0.99eV，Fe⁃NC⁃SA作催化剂决速步骤的反应能垒是0.86eV，故C正确；Fe⁃NC⁃SA决速步骤活化能更低，相同条件下反应速率更快，单位时间内生成产物更多，故D错误。6.(6分，每空3分)(2025·上海模拟)单独研究二氧化碳与氢气合成甲醇的反应历程，如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，*H没标出)。反应过程中决定反应速率的步骤的活化能是eV。对应的方程式：。

答案1.36*HCOO+*H→*CO+*H2O7.(16分，每空4分)(2025·江西模拟)乙醇与水蒸气催化制氢气近年来广为推广，总反应的化学方程式为CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)ΔH，如图是Akande对其动力学机理的研究(M*代表催化剂，*是催化剂上的吸附点)。(1)①该反应的活化能(最大能垒)为eV(填字母，下同)。

A.b B.d C.e D.d-c②该反应的焓变ΔH=eV。

A.b B.d C.e D.d-c③下列说法中，与反应历程不相符的是。

A.反应过程中H2O未被吸附到催化剂上B.乙醇在催化剂上的吸附影响反应的速率C.温度越低越有利于提高乙醇的转化率D.步骤②→③有碳碳单键的断裂(2)步骤④→⑤发生反应的方程式为M*CH3OH+H2OM*+CO2+3H2和。

答案(1)①D②C③C(2)M*CH2+2H2OM*+CO2+3H2解析(1)②焓变只与始末状态有关，与反应过程无关，故ΔH