突破02 过渡态-备战2021年高考化学《催化剂、活化能与反应历程图像题》专题突破系列

催化剂、活化能与反应历程(3)——快慢反应【必备知识】1、根据有效碰撞理论，活化能越小，反应速率越大；催化剂降低反应的活化能，提高反应速率，但不改变反应最终的平衡产率2、慢反应决定整个反应速率 【经典练习】1、[2018·全国卷Ⅰ·节选]对于反应2N 2O 5(g)―→4NO 2(g)＋O 2(g)，R.A.Ogg 提出如下反应历程： 第一步 N 2O 5NO 2＋NO 3 快速平衡第二步 NO 2＋NO 3―→NO ＋NO 2＋O 2 慢反应 第三步 NO ＋NO 3―→2NO 2 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。

下列表述正确的是________A ．v (第一步的逆反应)>v (第二步反应)B ．反应的中间产物只有NO 3C ．第二步中NO 2与NO 3的碰撞仅部分有效D ．第三步反应活化能较高 2、[2014·全国卷Ⅰ]已知分解1molH 2O 2放出热量98kJ ，在含少量I －的溶液中，H 2O 2分解的机理为 H 2O 2＋I －―→H 2O ＋IO －慢 H 2O 2＋IO －―→H 2O ＋O 2＋I －快 下列有关该反应的说法正确的是( )A ．反应速率与I －浓度有关 B ．IO －也是该反应的催化剂 C ．反应活化能等于98kJ·mol －1D ．v(H 2O 2)＝v(H 2O)＝v(O 2) 3、化学工作者对NO 与H 2的反应进行研究，提出下列3步机理：(k 为速率常数)第一步：2NON 2O 2 快反应，平衡时：v 正＝k 正·c 2(NO)＝v 逆＝k 逆·c (N 2O 2)第二步：N 2O 2＋H 2===N 2O ＋H 2O 慢反应 第三步：N 2O ＋H 2===N 2＋H 2O 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步平衡，下列说法正确的是________A ．v (第一步逆反应)<v (第二步反应)B ．总反应快慢主要由第二步反应决定C ．达平衡时，2c (NO)＝c (N 2O 2)D ．第一步反应的平衡常数K ＝k 正k 逆4、已知2NO(g)+O 2(g)2NO 2(g)的反应历程分两步： 第一步 2NO(g)N 2O 2(g) (快速平衡)第二步 N 2O 2(g) +O 2(g)2NO 2(g) (慢反应)①用O 2表示的速率方程为v(O 2)= k 1·c 2(NO)·c (O 2)；NO 2表示的速率方程为v(NO 2)=k 2·c 2(NO)·c(O 2)，k 1与k 2分别表示速率常数(与温度有关)，则12k K =________ ②下列关于反应2NO(g)+O 2(g)=2NO 2(g)的说法正确的是_________A ．增大压强，反应速率常数一定增大B ．第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能C ．反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和 5、已知反应2NO(g)+O 2(g)2NO 2(g)的正反应速率v 正=k 1c m (NO)c n (O 2)，其中k 为速率常数，该反应的历程为：第一步：NO+NO=N 2O 2 快速平衡 第二步：N 2O 2+O 22NO 2 慢反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：v(正)=k 1c 2(NO)，ν(逆)=k 2c(N 2O 2)。

2022年高考化学二轮（化学反应原理）专题突破讲与练板块一化学反应与能量第二讲突破能量变化活化能(能垒)图1．乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理(如图)。

吸附在Pd表面的物种用*标注。

下列说法不正确．．．的是A．上述吸附反应为放热反应B．C2H2*+H*→C2H3*只有化学键的形成过程C．副反应生成的高聚物吸附在Pd的表面可能会使催化剂失活D．该历程中最大能垒(活化能)为85 kJ mol-1【答案】B【详解】A．从反应机理图分析，该反应为放热反应，故A项正确；B．由图可知，该反应先吸热，后放热，故而不只有化学键的形成过程，故B项错误；C．副反应生成的高聚物吸附在Pd的表面可能会使催化剂失活，故C项正确；D．该历程中能垒(活化能)有三个，分别为：66 kJ mol-1，85 kJ mol-1，82 kJ mol-1，故D项正确；2.科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时,得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示,其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用“*”标注。

下列说法错误的是()A.②中包含C—H键的断裂过程B.该历程中能垒(反应活化能)最小的是③C.该历程中制约反应速率的方程式为CH3OH*CH3O*+H*D.由此历程可知:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH<0【答案】选D。

【解析】②中反应为CH3O*+H*CH2O*+2H*,CH3O*CH2O*,包含C—H键的断裂,故A正确;活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差,从图中可以看出,过渡态3发生的反应活化能最小,故B正确;总反应速率由反应速率最慢的那步历程决定,由图可知,历程中能垒(反应活化能)最大的为①,所以制约反应速率的方程式为CH3OH*CH3O*+H*,故C正确;由图可知CH3OH(g)CH3OH*,放出40 kJ热量,①～④过程中CH3OH*CO*+4H*放出80 kJ热量,即CH3OH(g)CO*+4H*放热120 kJ,但CO*+4H*CO(g)+2H2(g)吸热未知,所以不能据此确定CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的焓变ΔH,故D错误。

专题高考题中反应历程图的演变一、题源——教材中的示意图1、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′。

二、知识储备：有效碰撞理论与过渡态理论2.催化剂：（4）①②③④⑤⑥⑦⑧⑩三、理清细节，突破高考题中的催化剂例1、①2ClO3-+2Cl-+4H+=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O解析：第②步中Cl2生成Cl-，可知催化剂Cl-的变化历程是Cl-→Cl2→Cl-，即Cl-在第①步中变成Cl2。

由题给信息及氧化还原知识可知，氧化剂是ClO3-，且ClO3-反应后生成ClO2。

离子方程式：2ClO3-+2Cl-+4H+=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O。

【提后悟道】解决催化剂参与反应的反应历程问题，关键是要根据题给信息确定催化剂转化的中间产物。

【练习】1．H2O2分解：2H2O22H2O+O2↑（1）MnO2做催化剂①MnO2+2H++H2O2==Mn2++O2↑+2H2O②H2O2+Mn2+==MnO2+2H+（2）Fe3+做催化剂①H2O2+2Fe3+==2Fe2++2H++O2↑②H2O2+2Fe2++2H+==2Fe3++2H2O（3）Cu2+做催化剂①Cu 2++H 2O 2==CuO 2+2H +②CuO 2+H 2O 2+2H +==Cu 2++2H 2O +O 2↑（4）I －做催化剂①H 2O 2+I －=H 2O +IO－②H 2O 2+IO －==H 2O +O 2↑+I－（5）催化H 2O 2分解，一个过氧化氢酶催化H 2O 2分解的速度比25万个Fe3+催化H 2O 2分解的速度还快，这表明酶具有高效性。

2．SO 2的催化氧化：2SO 2+O 22SO 3①SO 2+V 2O 5==SO 3+2VO 2②4VO 2+O 2==2V 2O 53．Fe 3+做催化剂：2SO 2+O 2+2H 2O ==2H 2SO 4①2Fe 3++SO 2+2H 2O ==2Fe 2++SO 42－+4H +②4Fe 2++O 2+4H +==4Fe 3++2H 2O4．Fe 2+做催化剂：Pb +PbO 2+2H 2SO 42PbSO 4+2H 2O①2Fe 2++PbO 2+4H ++SO 42－==2Fe 3++PbSO 4+2H 2O ②2Fe 3++Pb +SO 42－==PbSO 4↓+2Fe 2+5．酯化反应：CH 3COOH +CH 3CH 2OHCH 3COOCH 2CH 3+H 2O①CH 3CH 2OH +H 2SO 4==CH 3CH 2OSO 3H +H 2O②CH 3CH 2OSO 3H +CH 3COOH==CH 3CH 2OOCCH 3+H 2SO 42、催化剂与活化能、焓变例2、（1）c (CH 3OH)•c (H 2O)c (CO 2)•c 3(H 2)+41.2（2）CD（3）表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。

催化剂、活化能与反应历程(4)——循环反应1、[2014·全国卷Ⅰ]我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH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．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂C．①→②放出能量并形成了C—C键D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率2、甲烷直接氧化制甲醇是富有挑战性的课题，Sen等在CF3COOH水溶液中成功将甲烷转化为CF3COOCH3(水解生成CH3OH)，其反应机理如图所示，下列说法正确的是()A．上述反应的总反应式为CH4＋CF3COOH＋12O2→CF3COOCH3B．CF3COOCH3水解生成CH3OH的反应式为CF3COOCH3＋H2O→CF3COOH＋CH3OHC．Pd2＋是该反应的中间产物D．每生成1molCH3OH，消耗标准状况下O2的体积为22.4L3、碱式氯化铜［Cu a Cl b(OH)c·x H2O］是一种重要的无机杀虫剂，它可以通过以下步骤制备。

步骤1：将铜粉加入稀盐酸中，并持续通空气反应生成CuCl2。

已知Fe3+对该反应有催化作用，其催化原理如下图所示。

步骤2：在制得的CuCl2溶液中，加入石灰乳充分反应后即可制备碱式氯化铜。

下列有关说法正确的是()A．a、b、c之间的关系式为：a=b+cB．图中M、N分别为Fe2+、Fe3+C．步骤1充分反应后，加入少量CuO是为了除去Fe3+D．若制备1 mol的CuCl2，理论上消耗11.2 LO24、据报道，中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了CO2直接加氢制汽油的过程。

其转化过程如图所示。

下列说法正确的是()A. 反应①的产物中含有水B. 反应②为化合反应C. 所制得汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物D. 这种人造汽油用作汽车的燃料时，汽车尾气中不含氮氧化物5、我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下，下列说法不正确的是()A.反应①的产物中含有水B.反应②中只有碳碳键形成C.汽油主要是C5~C11的烃类混合物D.图中a的名称是2-甲基丁烷6、天然气因含有少量H2S等气体开采应用受限。

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、题源一一教材中的示意图1、苏教版如图：图2-7正反应与逆反应的活化件图中：Ea为正反应的活化能，Ea'为逆反应的活化能，反应热为AH=Ea-Ea,0注意：图中使用催化剂时的活化能为EaL示意图中有两个峰。

如图2210所示：反应A+B-AB的活化能为&，加入依化剂K后，反应分两步进行：①A+K-AK活化能为％（慢反应）②AK+B-AB+K活化能为&（快反应）总反应：A+B^-AB活化能为％可以看出，加入催化剂K后,两步反应的活反应所会图2-2-10化能％和£>2均小丁•原反应的活化能&，因此反应速率加快。

仔细分析这两步反应可以看出：由T£»l>Eq,第1步反应是慢反应，装决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”,第1步反应越快,则整体反应速率就越快。

因此对总反应来说，笫一步反应的活化能晶就是在催化条什卜总反t豚I了化学应的活化能。

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（AH<0）分两步进行:①A+B t XOH>0）,@X->C（AH<0）o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（AH<0）分两步进行®A+B->X（AH>0）②X t COHVO）可以看出，A+ B->C[AH<0）是放热反应，A和B的能量之和C,由①A+B t X（2\H>0）可知这步反应是吸热反应，X^C[AH<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。

催化剂与能量图【原卷】1．我国科研人员在银催化简单烷烃的区域选择性方面取得了重要突破，有效克服烷烃C H -键的惰性并实现其区域选择性活化。

一种对烷烃C H -键的选择性插入反应进程如图所示。

下列说法正确的是( )A ．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质中，最稳定的是ⅡB ．总反应速率取决于由中间体1生成中间体2的一步C ．升高温度三个反应的速率均加快，有利于提高烷烃的转化率D ．催化剂对化学反应具有选择性，生成不同产物的同时改变了反应的焓变2．甲酸常被用于橡胶、医药等工业。

在一定条件下可分解生成CO 和2H O 。

在有、无催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示。

下列说法错误的是( )A ．途径一未使用催化剂，途径二比途径一甲酸平衡转化率高B ．1212ΔH =ΔH <0Ea =Ea ，C ．途径二+H 参与反应，通过改变反应途径加快反应速率D．途径二反应的快慢由生成的速率决定3．(CH3)3C—Cl水解反应的进程与能量关系如图所示。

下列说法正确的是A．(CH3)3C—Cl水解反应的正反应活化能大于逆反应活化能B．化学键发生异裂时，可以产生正、负离子C．H2O分子亲核进攻碳正离子时需要吸收能量D．在过渡态1、中间体、过渡态2中，过渡态1最稳定4．我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了均相NO-CO的反应历程，该反应经历了I、II、III三个过渡态。

图中显示的是反应路径中每一阶段内各驻点的能量相对于此阶段内反应物能量的能量之差。

下列说法正确的是A．N2O比更容易与CO发生反应B．整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大C ．2NO(g)+2CO(g)⇌N 2(g)+2CO 2(g) ∆H ＜0D ．其他条件不变，增大压强或使用催化剂均可以增大反应速率，提高反应物的转化率5． CO 与N 2O 在Fe +作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步基元反应为①22N O Fe N FeO +++=+(慢)、②2FeO CO CO Fe +++=+(快)。

决战高考：化学反应与能量专项突破训练讲义专题 化学反应与能量【2021年高考浙江卷题文1】相同温度和压强下，关于反应的ΔH ，下列判断正确的是A ．12ΔH >0,ΔH >0B ．312ΔH =ΔH +ΔHC ．3212>ΔH ,ΔH ΔH >ΔHD ．423=ΔH H +ΔΔH【答案】C 【试题解析】一般的烯烃与氢气发生的加成反应为放热反应，但是，由于苯环结构的特殊性决定了苯环结构的稳定性，苯与氢气发生加成反应生成1，3-环己二烯时，破坏了苯环结构的稳定性，因此该反应为吸热反应。

A ．环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放热反应，因此，21H 0,H 0∆∆＜＜ ，A 不正确；B ．苯分子中没有碳碳双键，其中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊的共价键，因此，其与氢气完全加成的反应热不等于环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应的反应热之和，即312H H H ∆≠∆+∆，B 不正确；C ．环己烯、1，3-环己二烯分别与氢气发生的加成反应均为放反应，21H 0,H 0∆∆＜＜，由于1mol 1，3-环己二烯与氢气完全加成后消耗的氢气是等量环己烯的2倍，故其放出的热量更多，其12H H ∆>∆；苯与氢气发生加成反应生成1，3-环己二烯的反应为吸热反应（4ΔH >0），根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热342H =H +H ∆∆∆，因此32H H ∆>∆，C 正确；D ．根据盖斯定律可知，苯与氢气完全加成的反应热342H =H +H ∆∆∆，因此342H -H H ∆∆=∆，D 不正确。

综上所述，本题选C 。

【2021年高考甲卷，节选题文2】二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。

回答下列问题：(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：2232CO (g)3H (g)CH OH(g)H O(g)+=+该反应一般认为通过如下步骤来实现：①-12221CO (g)+H (g)=CO(g)+H O(g)ΔH =+41kJ mol②-1232CO(g)+2H (g)=CH OH(g)ΔH =-90kJ mol总反应的ΔH=_______-1kJ mol ⋅；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)，判断的理由是_______。

备战2023年高考化学二轮复习精讲精练第三专题关于催化剂与反应历程反应历程是指化学反应中的反应物转化为最终产物通过的途径，因为化学变化从根本上来说，就是旧键的破裂和新键的生成。

反应的历程能够反映出物质结构和反应能力之间的关系，从而可以加深我们对于物质运动形态的认识。

近年新高考中主要集中考查化学反应中能量变化有关概念的理解及计算，主要涉及能量变化的本质，以图象的形式表示能量变化过程的分析，能量历程转化常以图象形式出现在选择题中。

本专题在高考中主要要求学生认识化学反应的本质是有新物质生成，并伴有能量的变化，能多角度、动态地分析热化学方程式，运用化学原理解决实际问题。

反应历程或机理图像一般取材于实际科研成果，充分体现了化学反应的本质，高考常以此为载体考查反应原理、活化能、反应热等知识，是近年高考的命题热点，此类试题难点是需要学生能从陌生图像中提取有效信息进行解题。

核心素养：①宏观辨识与微观探析②变化观念与平衡思想③科学态度与社会责任1、如何判断是否为催化剂或中间产物？①催化剂：某物质在第一步反应中消耗了，最后一步反应中又生成了，总之进去了，又出来了，该物质就是催化剂。

②中间产物：某物质在第一步反应中生成了，第二步反应中又消耗了，该物质为中间产物。

2、催化剂有什么作用？催化剂降低反应所需的活化能（即把能级图中的大山变成小山），加快反应速率（增大活化分子的百分数），缩短达到平衡所需的时间，不改变平衡（正、逆反应速率同等程度的改变），不改变反应热（△H只与反应的始态和终态有关）。

例1．科学家发现某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移如(a、b和c)，能将海洋中的NO2转化为N2进入大气层，反应过程如图所示。

下列说法不正确的是（）A ．过程I 中NO 是还原产物B ．a 和b 中转移的e 数目相等C ．过程Ⅱ中参与反应的n(NO)：n(NH ＋4)＝1：1D ．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO －2 ＋ NH ＋4 ＝ N 2↑＋ 2H 2O答案：选B分析：过程I 的离子方程式为NO －2＋2H ＋＋e －=====酶1 NO ＋H 2O ，过程II 的离子方程式为NO ＋NH ＋4＋3e －＋2H ＋ =====酶2 H 2O ＋N 2H 4，过程III 的离子方程式为N 2H 4 =====酶3 N 2↑＋4H ＋＋4e－。

化学反应历程或机理1．汽车尾气处理存在反应：NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2 (g)，该反应过程及能量变化如图所示：下列说法正确的是A．升高温度，平衡正向移动B．该反应生成了具有非极性共价键的CO2C．使用催化剂可以有效提高反应物的平衡转化率D．反应物转化为活化络合物需要吸收能量【答案】D【解析】A项，由图象可知，该反应是一个能量降低的反应，即放热反应，升高温度，平衡逆向移动，错误；B项，CO2分子中含有碳氧共价键为极性共价键，错误；C项，催化剂能改变反应速率，对化学平衡无影响，所以使用催化剂不能提高反应物的平衡转化率，错误；D项，由图象可知，反应物的总能量小于活化络合物的总能量，所以由反应物转化为活化络合物需要吸收能量，正确。

2．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变化如图。

下列说法正确的是( )A．反应过程只有C-H键断开B．反应I的活化能为(c-a)kJ⋅mol−1C．总反应的热化学方程式为：CH3OH(g)+H2O(g)= CO2(g)+3H2(g) ∆H4=(b-a)kJ⋅mol−1D．反应历程中，反应Ⅱ决定整个反应进程的快慢【答案】C【详解】A项，据图可知反应过程中甲醇中的O-H键也发生断裂，故A错误；B项，反应I的活化能为反应物断键吸收的能量，即反应I过程中最大能量与a的差值，图中没有体现反应I过程中的最大能量，故B错误；C项，焓变=生成物的能量-反应物能量，据图可知总反应的热化学方程式为：CH3OH(g)+H2O(g)= CO2(g)+3H2(g) ∆H4=(b-a)kJ⋅mol−1，故C正确；D项，据图可知反应I的活化能大于反应Ⅱ的活化能，活化能越大反应越慢，慢反应决定整个反应的反应速率，所以反应I决定整个反应进程的快慢，故D错误；故选C。

3．R.F.Heck、Ei-ichiNegishi和AkiraSuzuk三名科学家因在钯(Pd)催化交叉偶联反应方面的卓越研究获得2010年诺贝尔化学奖，其中Heck反应的历程如图，下列说法错误的是( )A．Heck反应的总反应类型为取代反应B．三中最多有6个原子共平面C．可使溴水或酸性KMnO4溶液褪色D．若RX为CH3CH2Br，则的同类别同分异构体还有4种(不考虑立体异构)【答案】B【详解】A项， Heck反应是指卤代烃与活化不饱和烃在钯催化下，生成反式产物的反应，R-X+R 1CH=CH 2→R 1CH=CHR+HX ，所以反应为取代反应，A 正确；B 项，中，烯平面上共有6个原子共平面，由于单键可以旋转，所以甲基上的一个C-H 键可以通过旋转与碳碳双键共面，所以最多有7个原子共平面，B 错误；C 项，中存在碳碳双键，故可以与溴水发生加成反应使其褪色，也可以被酸性KMnO 4溶液氧化，从而使KMnO 4溶液褪色，C 正确；D 项，若RX 为CH 3CH 2Br ，则为，要确定与其同类别的同分异构体，则只考虑烯烃，5个C 原子的骨架有C-C-C-C-C 、|C-C-C-C C 、||C-C -CC C 三种情况，而第三种情况不存在烯烃，故不考虑，所以不考虑立体异构，的同类别同分异构体还有、、、4种，D 正确；故选B 。

2021届新高考108所名校化学押题考点押题精选04 催化剂与能量图1．金属插入CH4的C—H键形成高氧化态过渡金属化合物的反应频繁出现在光分解作用、金属有机化学等领域，如图是CH4与Zr形成过渡金属化合物的过程。

下列说法不正确的是()A．整个反应快慢，由CH2—Zr···H2→状态2反应决定B．Zr+CH4→CH—Zr···H3ΔH=-39.54 kJ·mol-1C．在中间产物中CH3—Zr···H状态最稳定D．Zr+CH4→CH3—Zr···H活化能为99.20 kJ·mol-1【答案】B【详解】A．整个反应的快慢取决于最慢的反应，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图中可知，由CH2— Zr (2)状态2的活化能最大，故整个反应的快慢就取决于该反应，A正确；B．由图中可知，Zr + CH4的总能量为0kJ • mol一1，而CH —Zr···H3的总能量为+ 39. 54 kJ • mol一1，故Zr + CH4→CH —Zr···H3ΔH= + 39. 54 kJ • mol一1，B错误；C．物质所具有的能量越低越稳定，由图中可知，在中间产物中CH3—Zr···H的能量为-114.47kJ • mol一1为最低，故中间产物中CH3—Zr···H状态最稳定，C正确；D．由图中可以读出，Zr+CH4→CH3—Zr···H活化能为99.20 kJ·mol-1，D正确；答案为B。

2．某科研团队研制出的“TM-LiH”(TM表示过渡金属)体系，在温和条件下显著提高了氮气和氢气合成NH的效率，其原理示意图如图：3下列分析不合理的是( )A ．状态Ⅰ为N N ≡键断裂，是放热过程B ．该体系不能用于水的分解C ．在该体系中“TM-LiH ”是催化剂D ．生成3NH 的过程存在反应：23=2LiNH+3H 2LiH+2NH【答案】A【分析】由流程可知氮气在TM-LiH 催化作用下与LiH 反应生成LiNH ，LiNH 与氢气反应生成氨气和LiH ，据此分析解答。

催化剂、活化能与反应历程(2)【必备知识】1、正确理解活化能与反应热的关系a、催化剂能降低反应所需活化能，化学反应速率加快，但不影响焓变的大小，不影响平衡b、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，即：E1＝E2＋ΔH 【经典练习】1、某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．反应过程可表示为B．E1为反应物的能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C．正反应的热效应为ΔH=E1−E2，且E2>E1，所以正反应为放热反应D．此图中逆反应的热效应为ΔH=E1−E2，逆反应为吸热反应2、由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。

下列说法错误的是()A．使用催化剂可以降低过渡态的能量B．反应物能量之和大于生成物能量之和C．N2O(g)+NO(g)→N2(g)+NO2(g)+139kJ D．反应物的键能总和大于生成物的键能总和3、某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．该反应不一定能自发进行B．E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能4、T℃时，向某恒容密闭容器中充入2mol X(g)和2mol Y(g)发生反应：X(g)+Y(g)2Z(g)，反应历程与能量的变化如图所示，下列说法错误的是()A．Y的质量不变时，该反应达到平衡状态B．反应达到平衡时，放出的热量小于(E a2—E a1) KJC．曲线b为加入催化剂时该反应的反应历程图D．其他条件不变，平衡后再充入2mol X(g)，达到新平衡时，Z的体积分数减小5、参照反应Br＋H2→HBr＋H的能量对反应历程的示意图(图甲)进行判断。

下列叙述中不正确的是()A．正反应吸热B．加入催化剂，该化学反应的反应热不变C．加入催化剂后，该反应的能量对反应历程的示意图可用图乙表示D．加入催化剂可增大正反应速率，降低逆反应速率6、H2与N2在催化剂表面生成NH3，反应历程及能量变化示意如下。

催化剂、活化能与反应历程【必备知识】1、大多数的化学反应不能一步完成，在微观上是分几步完成的，这每一步反应都叫一个基元反应如：反应H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O，通过大量实验提出它们微观过程如下：(1)H＋＋H2O2H3O＋2(2)H3O＋2＋Br－===H2O＋HOBr(3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br22、基元反应过渡状态理论(1)基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC反应物过渡态产物(2)过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。

如：一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为：CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH反应物过渡态产物3、正确理解活化能与反应热的关系a、催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小b、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，即：E1＝E2＋ΔH4、影响化学反应速率的内因——活化能(1)相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因——活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率快，活化能大的反应速率慢(2)活化能是指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量(3)化学反应速率与分子间的有效碰撞频率有关，所有能够改变内能、运动速率，以及碰撞几率的方法，都可以外界因素活化能分子总数活化分子总数活化分子百分数单位体积活化分子数有效碰撞次数反应速率增大反应物的浓度不变增多增多不变增多增多加快增大反应物的压强不变不变不变不变增多增多加快升高反应物的温度不变不变增多增多增多增多加快使用催化剂降低不变增多增多增多增多加快【经典练习】1、[2018·海南卷·节选] 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。

化学反应原理综合题型研究之催化剂、活化能与反应历程1．合成氨是目前最有效工业固氮的方法，可解决数亿人口生存问题。

回答下列问题：(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示由图可知合成氨反应12 N 2(g)＋32 H 2(g)NH 3(g)的ΔH ＝________kJ·mol －1。

该历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为__________________ (2)工业合成氨反应为N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)，当进料体积比V (N 2)∶V (H 2)＝1∶3时平衡气体中NH 3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示：①500 ℃时，反应平衡常数K p (30 MPa)____________K p (100 MPa)。

(填“<”“＝”或“>”)②500 ℃、30 MPa 时，氢气的平衡转化率为________(保留两位有效数字)，K p ＝________(MPa)－2(列出计算式) (3)科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨，工作时阴极区的微观示意图如下，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂①阴极区生成NH 3的电极反应式为_____________________________ ②下列说法正确的是________(填标号) A ．三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性B ．该装置用金(Au)作催化剂的目的是降低N 2的键能C ．选择性透过膜可允许N 2和NH 3通过，防止H 2O 进入装置2．合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。

回答下列问题：(1)德国化学家F.Haber从1902年开始研究N2和H2直接合成NH3。

在1.01×105 Pa、250 ℃时，将1 mol N2和1 mol H2加入a L刚性容器中充分反应，测得NH3体积分数为0.04；其他条件不变，温度升高至450 ℃，测得NH3体积分数为0.025，则可判断合成氨反应为________(填“吸热”或“放热”)反应(2)在1.01×105 Pa、250 ℃时，将2 mol N2和2 mol H2加入a L密闭容器中充分反应，H2平衡转化率可能为________ A．＝4% B．<4% C．4%～7% D．>11.5%(3)我国科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在铁掺杂W18049纳米反应器催化剂表面上实现常温低电位合成氨，获得较高的氨产量和法拉第效率。

备战2023年高考化学二轮复习精讲精练第三专题关于催化剂和反应历程1．[2022·湖南·9]科学家发现某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移(如a、b和c),能将海洋中的NO－2转化为N2进入大气层，反应过程如图所示。

下列说法正确的是（）A．过程Ⅰ中NO－2发生氧化反应B． a和b中转移的e－数目相等C．过程Ⅱ中参与反应的n(NO)：n(NH＋4)＝1：4D．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO－2＋ NH＋4＝ N2↑＋ 2H2O答案：选C解析：A．据图可知过程I中NO－2转化为NO，N元素化合价降低，发生还原反应，A正确；B．由图示可知，过程I为NO－2在酶1的作用下转化为NO和H2O，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为：NO－2＋2H＋＋e－＝NO＋H2O，生成1molNO，a过程转移1mole－，过程Ⅱ为NO和NH＋4在酶2的作用下发生氧化还原反应生成H2O和N2H4，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为：NO＋NH＋4＋3e－＋2H＋＝H2O＋N2H4，消耗1molNO，b过程转移4mole－，转移电子数目不相等，B正确；C．过程Ⅱ中发生的反应为NO＋NH＋4＋3e－＋2H＋＝H2O＋N2H4，n(NO)：n(NH＋4)＝1：1，C 错误；D．据图可知经过程Ⅰ→Ⅲ，NO－2和NH＋4发生归中反应生成氮气和水，根据电子守恒、元素守恒可得总反应为NO－2＋NH＋4＝N2↑＋2H2O，D正确；综上所述答案为C。

2．[2022·浙江1月·24]某课题组设计一种固定CO2的方法。

下列说法不正确．．．的是（）A．反应原料中的原子100％转化为产物B．该过程化合物X和I－催化下完成C．该过程仅涉及加成反应D．若原料用，则产物为答案：选C解析：A．通过图示可知，二氧化碳和反应生成，没有其它物质生成，反应原料中的原子100％转化为产物，A正确；B．通过图示可知，X和I－在反应过程中是该反应的催化剂，B正确；C．在该循环过程的最后一步中形成五元环的时候反应类型为取代反应，C错误；D．通过分析该反应流程可知，通过该历程可以把三元环转化为五元环，故若原料用，则产物为，D正确；故选C。