2020届高考化学催化剂与反应历程图的3类考法

知识篇高考命题新动向高考理化2021年6月有天“反应历程汀题的耆同至扫掘■江苏省苏州高新区第一中学姚明站2020年版普通高中《化学课程标准》中明确指出：知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响；知道催化剂可以改变反应历程,对调控化学反应速率具有重要意义。

近几年多套高考试题中涉及有关反应历程的考査,有如下常见的几种考査方向。

考向一：识别催化反应历程图侧f碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。

碱式氯化铜有多种制备方法，其中一种方法：先制得CuCl2,再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。

Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2,Fe卄对该反应有催化作用，其催化原理如图1所示。

M'的化学式为____o解析：由催化原理示意可知，Fe”对该反应有催化作用，该过程的总反应为2C u+O2 +4H+=2C u2++2H20o Cu元素的化合价升高，则M中Fe元素的化合价降低，可知M'的化学式为Fe”。

答案：Fe*备考提示：对于反应历程图的分析，最基本的是判断反应物、生成物以及催化剂。

一般情况下，催化剂在反应历程图中是以完整的循环出现，即该物质先参加反应后又生成，反应前后质量和化学性质均不变；反应物则是通过一个箭头进入整个历程的物质；生成物一般是通过一个箭头最终脱离整个历程的物质；而上一步反应的生成物又为下一步反应的反应物的是反应中间体。

考向二：应用催化反应历程图1W2co2/hcooh循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。

HCOOH催化释氢。

在催化剂作用下，HCOOH分解生成CO2和日2,可能的反应机理如图2所示。

(1)HCOOD催化释氢反应除生成CO2外，还生成____(填化学式)。

(2)研究发现：其他条件不变时，以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳，其具体优点是O解析：由反应历程循环图可知,HCOOH 生成HCOCT和H+分别与催化剂结合，在催化剂表面HCOCT分解生成CO2和,之后在催化剂表面和第一步产生的H+反应生成Hz，即反应历程为HCOOH= HCOO-+H+,HCOO-^CO2牛+H-, H~+H+H2牛，总反应为HCOOH co2f+见仁根据分析可知，HCOOD可以产生HCOCT和D+，所以最终产物为CO2和HD(H-与D+结合生成)，第(1)问还生成HD即氢气；HCOOK是强电解质，比HCOOH更容易产生浓度较大的HCOCT和K+，从而更快地产生KH,KH可以与水反应生成H2和KOH,生成的KOH 可以吸收分解产生的CO"从而使氢气更纯净，所以具体优点是：提高释放氢气的速率，提高释放出氢气的纯度。

2020年高考化学微专题复习《反应历程图像、基元反应、催化剂和活化能》2020年高考化学微专题复：反应历程图像、基元反应、催化剂和活化能研究活化能或能垒对化学发展具有重要意义，因为它可以从动力学角度分析反应速率问题，特别是一些比较慢的反应，如何加快反应，如何优化反应条件。

合成氨工业是典型的代表，目前尤其是电催化合成氨的研究层出不穷。

最近的一些模拟题考查了模拟微观反应历程的位能变化情况。

反应历程非常复杂，包括能垒和活化能等问题。

上次我们介绍了活化能与速率常数、温度等关系，并附上了高考真题进行了例析。

活化能有几个不同的意思，但是对于化学反应来说，它通常指的是反应物到过渡态之间的能量差。

这个能量差决定了反应的速率。

如果能垒很高，反应速率就会很慢。

但是，如果有催化剂存在，能垒就会降低，反应速率就会加快。

我们可以通过一个例子来说明这个问题。

例如，铁和硫的反应速率非常缓慢，但是加入催化剂铜后，反应速率就会显著加快。

在寻找最高能垒时，我们需要注意一些问题。

首先，反应历程中可能存在多个能垒。

其次，能垒的高度取决于反应物的结构和催化剂的种类。

因此，我们需要仔细探究反应历程中的各个步骤，才能找到最高能垒。

最近一些比较火的能量图像展示了反应历程中的势能差，以及在过渡态出现的前后步骤。

这些图像可以帮助我们更好地理解活化自由能、活化能或能垒的概念。

在讨论这些图像时，我们需要注意一些问题。

例如，非均相催化中，往往存在固体催化剂吸附的过程等。

此外，在解读文献时，我们需要注意文献的来源和准确性。

最后，这些图像给我们带来了一些启示，例如如何寻找活性位点等。

通过更深入地研究反应历程，我们可以更好地理解化学反应的本质，并为新材料和新反应的开发提供有力支持。

1. 炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化过程的能量变化模拟计算结果 如图所示，活化氧可以快速氧化二氧化硫。

下列说法错误的是()A. 氧分子的活化包括0—0键的断裂与C —O 键的生成B. 每活化一个氧分子放出0.29eV 的能量C. 水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eVD. 炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂【答案】C【解析】A 项，由图可知，氧分子的活化是0—0键的断裂与C —0键的生成过程，正确；B 项，由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此每活化一个氧分子放出0.29eV 的能量，正确；C 项，由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV ，错误；D 项，活化氧可以快速氧化二氧化硫，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂，正确。

2. 水煤气变换反应为：CO(g)+H 2O(g)=CO2(g)+H 2(g)o 我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用•标注。

下列说法正确的是A.O水煤气变换反应的AH>0B. 步骤③的化学方程式为：CO・+OH・+H2O(g)=COOH・+H2O・C. 步骤⑤只有非极性键H-H 键形成D. 该历程中最大能垒(活化能)E E =1.70eV【答案】B【解析】A 项，图象分析可知水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量低于反应物，反应的嬉变AH 小于0,错误；B 项，结合此图分析判断，③是发生的过渡反应：CO・+OH・+H2O(g)=COOH・+H2O ・，正确；C 项，步骤⑤中H-0键原反应物中已经存在，则形成的化学键包括极性键C=O,非极性键H-H 键形成，错误；D 项，该历程中最大能垒(活化能)E I =1.86eV-(-0.16eV)=2.02eV,错误。

热点强化练9催化剂、活化能与化学反应历程1．(2020·安徽省亳州高三模拟)合成气(CO和H2)是目前化工常用的原料，下面是用甲烷制备合成气的两种方法：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH1＝＋216 kJ·mol－1；②2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)ΔH2＝－72 kJ·mol －1。

其中一个反应的反应过程与能量变化关系如图所示。

则下列说法正确的是()A．E1表示2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)的活化能B．E2表示CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的活化能C．该图示为反应②的反应过程与能量变化示意图D．一般情况下，加入催化剂，既能降低E1，也能降低E2，但不能改变E1与E2的差值答案 D解析已知反应①是吸热反应，反应②是放热反应，而图像所表达的是吸热反应即反应①。

所以E1表示CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的活化能，故A 错误；E2表示CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)的活化能，因此B错误；该图所示为反应①的反应过程与能量变化示意图，故C错误；加入催化剂，正逆反应的活化能都降低了，即E1、E2都降低，但二者的差值不变，所以D正确。

2．(2020·北京平谷高三一模)中国科学家在合成氨(N2＋3H22NH3ΔH<0)反应机理研究中取得新进展，首次报道了LiH－3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提出了“氮转移”催化机理。

如图所示，下列说法不正确的是()A．转化过程中有非极性键断裂与形成B．复合催化剂降低了反应的活化能C．复合催化剂能降低合成氨反应的焓变D．低温下合成氨，能提高原料转化率答案 C解析合成氨为可逆反应，氮气和氢气在反应过程中有消耗和生成，故转化过程中有非极性键断裂与形成，A项正确；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，B项正确；催化剂不能改变反应的焓变，焓变只与反应物和生成物总能量的相对大小有关系，C项错误；合成氨的正反应为放热反应，降低温度，平衡向正向移动，能提高原料转化率，D项正确。

催化剂及反应历程、能量图（上）1．贵金属钯可催化乙醇羰基化，反应过程如图所示，下列说法错误的是( )A ．C —H 键所处环境不同，稳定性也不同B ．贵金属钯也可将R 2CHOH 羰基化C ．反应物CH 3CH 2OH →产物CH 3CHO ，发生了氧化反应D ．反应过程中，Pd 的成键数目保持不变2．我国科研人员提出了由CO 2和CH 4转化为高附加值产品CH 3COOH 的催化反应历程。

该历程示意图如下。

下列说法不正确的是( )A ．化学反应的历程一般为：普通反应物分子―――→获得能量活化分子――――→释放能量有效碰撞产物分子 B ．CH 4＋CO 2→CH 3COOH 过程中，只有C —H 键发生断裂C ．①→②放出能量并形成了C —C 键D ．催化剂能增大活化分子百分数从而加快了该反应的速率3.已知反应S 2O 2－8(aq)＋2I －(aq)2SO 2－4(aq)＋I 2(aq)，若往该溶液中加入含Fe 3＋的某溶液，反应机理：①2Fe 3＋(aq)＋2I －(aq)I 2(aq)＋2Fe 2＋(aq)；②2Fe 2＋(aq)＋ S 2O 2－8(aq)2Fe 3＋(aq)＋2SO 2－4(aq)。

下列有关反应的说法不正确的是( )A ．增大S 2O 2－8浓度或I －浓度，反应①、反应②的反应速率均加快B ．Fe 3＋是该反应的催化剂C ．因为正反应的活化能比逆反应的活化能小，所以该反应是放热反应D ．往该溶液中滴加淀粉溶液，溶液变蓝，适当升温，蓝色加深4．某科学课题小组通过在催化剂作用下，使用K2S2O8、Ce(NH4)2(NO3)6等氧化剂实现了甲烷向乙烷的转化(CH3COCH3为溶剂，总量几乎不变)。

下列说法不正确的是()A．该催化循环中Pd的成键数目没有发生变化B．氧化剂Ce(NH4)2(NO3)6中Ce的化合价为＋4价C．在还原消除反应中，有CH3COCH3生成D．为中间产物5．2019年9月，我国科研人员研制出Ti—H—Fe双温区催化剂，其中Ti—H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃。

2020年高考化学命题热点：反应历程试题（过渡态理论、活化能、能垒）课程标准要求：了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。

高考题中通过反应历程图考查催化剂是一个什么的演变过程，下面通过一系列的高考题就可以看出一点端倪。

一、题源——教材中的示意图1、苏教版如图:图中：Ea为正反应的活化能，Ea′为逆反应的活化能，反应热为△H ＝Ea－Ea′。

注意：图中使用催化剂时的活化能为Ea1。

示意图中有两个峰。

2、人教版、鲁科版二、高考题考查的演变1、（2011全国大纲卷，T9）反应A＋B→C(△H<0)分两步进行：①A＋B→X(△H>0)，②X→C(△H<0)。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是【答案】D【解析】由反应A＋B→C(△H＜0)分两步进行①A＋B→X(△H＞0)②X→C(△H＜0)可以看出，A＋B→C(△H＜0)是放热反应，A和B的能量之和C，由①A＋B→X(△H＞0)可知这步反应是吸热反应，X→C(△H＜0)是放热反应，故X的能量大于A＋B；A＋B的能量大于C，X的能量大于C。

2、（2011江苏卷，T4）某反应的反应过程中能量变化如图1所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。

下列有关叙述正确的是A．该反应为放热反应B．催化剂能改变该反应的焓变C．催化剂能降低该反应的活化能D．逆反应的活化能大于正反应的活化能【答案】C【解析】A项，从图中看，反应物的总能量低于生成物的能量，故为吸热反应，错；B项，焓变是指反应物与生成物之间的能量差值，与反应过程无关，错；C项，加入催化剂之后，E2变小，说明活化能减小了，正确；D项，正、逆反应的活化能大小不变，错。

3、（2014·海南单科化学卷，T8）某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是A、反应过程a有催化剂参与B、该反应为放热反应，热效应等于△HC、改变催化剂，可改变该反应的活化能D、有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1 E2【答案】BC【解析】A、由图可知，反应过程a需要的活化能比b要高，所以a没有催化剂参与，A错误；B、由图可知，该反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应，反应的热效应等于反应物与生成物能量之差，即△H，B正确；C、使用催化剂，改变了反应进行的途径，降低了反应的活化能，C正确。

催化剂选择与反应历程选择题新题型（共24题）——2020届高三化学题型狂练1.目前已经实现在催化剂作用下用H 2处理废水中的设想，该过程的反应原理如图所示。

下列说法正确的是()A. Fe3O4具有传递电子的作用B. 处理过程中的催化剂只有PdC. 被H2直接还原D. 处理后的废水酸性增强【答案】A【解析】【分析】本题是通过废水处理考查物质的反应原理以及氧化还原的有关知识，难度一般，分析清楚图是解题的关键。

【解答】A. 氢气在Pd表面失电子转化为H+，同时电子通过四氧化三铁传递，在四氧化三铁表面得电子，故A正确；B. 处理过程中的催化剂有Pd和四氧化三铁，故B错误；C. 由图可知，氢气失电子传递给四氧化三铁，四氧化三铁中三价铁离子转化为亚铁离子，再被亚铁离子还原，故C错误；D. 总反应为2NO2−+3H2+2H+=N2+4H2O，故处理后的废水酸性减弱，故D错误；故选A。

2.工业合成气(CO2、CO、H2)在催化剂作用下，于密闭容器中同时存在如下三个反应：ⅠCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=−58kJ·mol−1ⅡCO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2=−99kJ·mol−1ⅢCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=−41kJ·mol−1在压强分别为P1、P2且起始n(H2)为一定值条件下，反应体系平衡时CO的转n(CO)+n(CO2)化率(a)与温度关系如图．下列分析正确的是()A. 由图可知：P1<P2B. 升高温度反应Ⅱ的平衡常数减小C. 恒压绝热下向反应器中加Ar(g)，反应Ⅲ一定不移动D. 其它条件不变，起始时改变CO和CO2比例，平衡时CO转化率不变【答案】B【解析】【分析】本题考查了平衡受温度、压强的影响而移动的问题，注意看准图象是解题的关键，难度中等。

【解答】A.当温度一定时，压强P1时的CO的转化率大，平衡正向移动，所以P1>P2，故A错误；B.反应Ⅱ正反应为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，平衡常数减小，故B正确；C.恒压绝热下向反应器中加Ar(g)，总压强不变，使容器体积增大，分压减小，则反应Ⅰ、Ⅱ平衡向体积增大的方向移动，吸收热量使体系温度降低，从而使反应Ⅲ移动，故C错误；D.起始n(H2)为一定值，若起始时改变CO和CO2比例，生成的水量会改变，从而n(CO)+n(CO2)影响CO的转化率，故D错误。