2024年高考化学二轮复习讲练测（新教材新高考）重难点突破反应机理的图象分析与应用(解析版).docx

2024年高考化学二轮复习讲练测（新教材新高考）反应机理的图象分析与应用目 录 1 2考点一 反应历程中的能量变化图像 2【真题研析·规律探寻】 2解题技巧 三步突破能量变化能垒图 5【核心提炼·考向探究】 51题在书外，理在书中选编教材中的经典图示 52变形考查源于教材高于教材 63不断创新真情境考查真应用 6【题型特训·命题预测】 7题型一 相对能量变化图 7题型二 能垒图 13题型三 过渡态能量变化图 18考点二 催化剂的催化反应机理分析 22【真题研析·规律探寻】 22解题技巧 261 催化反应机理的分析思维模型 262催化反应机理题的解题思路 26【核心提炼·考向探究】 271催化剂具有的三大特征 272催化剂与化学反应 273催化剂与中间产物 274探究催化剂的催化机理 28易错题型 29认识催化剂的四大误区 29【题型归纳·命题预测】 30题型一 无机反应机理图分析 30题型二 有机反应机理图分析 39资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】 考点要求考题统计考情分析反应历程中的能量变化图像2023浙江省1月选考14题，3分；2022湖南选择性考试12题，4分；2021湖南选择性考试14题，4分【命题规律】化学反应机理试题以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，就是把一个复杂反应分解成若干个反应，然后按照一定规律组合起来，从而达到阐述复杂反应的内在联系的目的。近几年这类题型是高考热点，呈现方式每年都有变化，意对解题模型进行掌握。【命题预测】反应机理在近几年高考题中频繁出现，预计在2023年高考中，会以选择和在化学反应原理中图像进行呈现，考查学生知识运用与推理能力。反应机理真实情境进行分析，思维转化大，考查考生的迁移运用能力和创新思维，具有一定的难度。催化剂的催化反应机理分析 2023广东卷15题，3分；2023全国新课标卷12题，6分；2023浙江省6月选考14题，3分；2022湖南卷9题，3分；2022山东卷10题，2分考点一 反应历程中的能量变化图像1(2023浙江省1月选考，14)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0，下列说法不正确的是 ( )AE6-E3=E5-E2B可计算Cl-Cl键能为2(E2-E3)kJmol-1C相同条件下，O3的平衡转化率：历程II>历程ID历程I、历程II中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) H=(E5-E4)kJmol-1【答案】C【解析】对比两个历程可知，历程中增加了催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率。A项，催化剂能降低活化能，但是不能改变反应的焓变，因此E6-E3=E5-E2，A正确；B项，已知Cl2(g)的相对能量为0，对比两个历程可知，Cl(g)的相对能量为(E2-E3)kJmol-1，则Cl-Cl键能为2(E2-E3)kJmol-1，B正确；C项，催化剂不能改变反应的平衡转化率，因此相同条件下，O3的平衡转化率：历程=历程，C错误；D项，活化能越低，反应速率越快，由图像可知，历程中第二步反应的活化能最低，所以速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) H=(E5-E4)kJmol-1，D正确；故选C。2(2022湖南选择性考试，12)反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：下列有关四种不同反应进程的说法正确的是( )A进程是放热反应B平衡时P的产率：>C生成P的速率：>D进程中，Z没有催化作用【答案】AD【解析】A项，由图中信息可知，进程中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程I是放热反应，A说法正确；B项，进程中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B说法不正确；C项，进程中由SY转化为PY的活化能高于进程中由SX转化为PX的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为<，说法不正确；D项，由图中信息可知，进程中S吸附到Z表面生成SZ，然后SZ转化为产物PZ，由于PZ没有转化为PZ，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确；故选AD。3(2021湖南选择性考试，14)铁的配合物离子(用LFeH+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是()A该过程的总反应为HCOOHCO2+H2BH+浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D该过程的总反应速率由步骤决定【答案】D【解析】反应历程HCOOHHCOO+H+，LFeH+HCOO，CO2+，+H+，LFeH+H2。A项，合并HCOOHHCOO+H+，LFeH+HCOO，CO2+，+H+，LFeH+H2，得总方程式，该过程的总反应为HCOOHCO2+H2，故A正确；B项，H+浓度过大HCOO浓度减小，LFeH+HCOO反应慢，H+浓度过小+H+反应慢，H+浓度过大或者过小，均导致反应速率降低，故B正确；C项，CO2+，碳的化合价升高，铁的化合价降低，故C正确；D项，决定化学反应速率的步骤是最慢的一步，活化能越高，反应越慢，从反应机理图中可知，的活化能最大，该过程的总反应速率由步骤决定，故D错误；故选D。三步突破能量变化能垒图1题在书外，理在书中选编教材中的经典图示反应历程与活化能催化剂对反应历程与活化能影响人教版新教材鲁科版新教材苏教版2变形考查源于教材高于教材传统高考命题以知识立意为重，前几年的高考对此知识点的考查大多是教材的变形考查2015·北京高考·T92015·海南高考·T162016·海南高考·T113不断创新真情境考查真应用核心素养时代，高考命题由知识立意转向素养立意，高考讲究真情境考查真应用2019·全国卷·T282018·海南高考·T122020·天津高考·T10题型一 相对能量变化图1(2024·河南省六市重点高中高三调研考试)XY反应分两步进行，在催化剂Cat1、Cat2作用下能量变化如图所示。下列叙述正确的是( )ACat1作用下，第二步反应为决速反应B两种催化剂不改变总反应能量变化C催化剂可以改变生成物Y的平衡浓度D升高温度，第一步反应加快，第二步反应减慢【答案】B【解析】A项，化学反应速率取决于慢反应，由图可知，Cat1作用下第一步反应的活化能大于第二步，则第一步反应为慢反应，为决速反应，故A错误；B项，总反应的能量变化取决于反应物的总能量和生成物总能量的差值，与催化剂无关，故两种催化剂不改变总反应能量变化，故B正确；C项，催化剂改变反应历程，降低反应活化能，加快化学反应速率，但是不能使平衡发生移动，故催化剂不可以改变生成物Y的平衡浓度，故C错误；D项，升高温度，第一步反应加快，第二步反应也加快，故D错误；故选B。2(2023·浙江省宁波市高三下学期高考模拟)一定条件下，CH3CH=CH2与HCl发生加成反应有、两种可能，反应进程中能量变化如图所示。下列说法中不正确的是( )A反应、焓变不同，与产物稳定性有关，与反应的中间状态无关B反应、均经过两步反应完成，对应的分步反应过程中均放出能量C其他条件不变，适当提高反应温度，可以提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例D相同条件下，CH3CHClCH3(g)的生成速率大于CH3CH2CH2Cl(g)【答案】B【解析】A项，焓变在给定反应中，只与始态和终态有关，与中间状态无关，根据图像可知，该反应为放热反应，放出热量越多，产物能量越低，该物质越稳定，故A正确；B项，根据图像可知，反应、的第一步都是产物能量高于反应物，即第一步为吸收热量，故B错误；C项，CH3CH2CH2Cl(g)CH3CHClCH3(g)，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，可以提高CH3CH2CH2Cl(g)的比例，故C正确；D项，反应的活化能比反应的活化能低，化学反应速率快，因此相同条件下，CH3CHClCH3(g)的生成速率大于CH3CH2CH2Cl(g)，故D正确；故选B。3(2023·浙江省杭州地区(含周边)重点中学高三联考)一定条件下，反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下，下列说法不正确的是( )A由历程I可计算，SO2的总键能=(E1-E3) kJ·mol-lB由历程可知，相同条件下O(g)的浓度比SO2(g)的浓度对反应速度影响更大C相同条件下，SO2的平衡转化率，历程I历程D由历程I和历程可得，E5-E3=E4-E2【答案】A【解析】A项，由图可知，1molSO2的活化能为(E1-E3) kJ，SO2的总键能不是(E1-E3) kJ·mol-l，故A错误；B项，由历程可知，相同条件下使用V2O5作催化剂增大O(g)的浓度后，反应的活化能降低，反应速率加快，则O(g)的浓度比SO2(g)的浓度对反应速度影响更大，故B正确；C项，催化剂不改变化学平衡的转化率，则相同条件下，SO2的平衡转化率，历程I=历程，故C正确；D项，催化剂不改变化学反应热，由历程I和历程可得，E5-E3=E4-E2，故D正确；故选A。4(2022·重庆市普通高中高三学业水平等级考试)“天朗气清，惠风和畅。”研究表明，利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO，简化中间反应进程后，相对能量变化如图所示。已知CO(g)的燃烧热H = -283 kJ·mol-1，则2N2O(g)=2N2(g) + O2(g)的反应热H (kJ·mol-1)为( )A-152B-76C+76D+152【答案】A【解析】已知CO(g)的燃烧热H = -283 kJ·mol-1，可得，由图可得N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g) H=-330+123-229+77=-359kJ/mol，由盖斯定律，(反应-)×2可得反应2N2O(g)=2N2(g) + O2(g)，反应热H =( -359+283)×2 =-152kJ·mol-1，故选A。5(2023·重庆一中高三质检)一定温度圧强下，CH3-CH=CH2(g)与HCl(g)反应可以生成CH3CHClCH3(g)和CH3CH2CH2Cl(g)，反应中的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( )A生成CH3CH2CH2Cl(g)的反应中，第一步为反应的决速步B短时间内，CH3CHClCH3(g)是主产物C升高温度达平衡时，可以提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例DCH3-CH=CH2(g)+HCl(g)CH3CH2CH2Cl(g)的焓变等于第一步与第二步正反应活化能的差值【答案】D【解析】A项， 生成CH3CH2CH2Cl(g)的反应中，第一步反应活化能高，是决速步，故A正确；B项，短时间内，生成CH3CHClCH3(g)的反应活化能低，反应速率快，因此CH3CHClCH3(g)是主产物，故B正确；C项，CH3CHClCH3(g)CH3CH2CH2Cl(g) H0，升高温度有利于平衡正向移动，可以提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例，故C正确；D项，CH3-CH=CH2(g)+HCl(g)CH3CH2CH2Cl(g)的焓变等于第一步与第二步反应的H的代数和，故D错误；故选D。6(2023·浙江省重点中学拔尖学生培养联盟适应性考试)标准状态下，CH2=CHCH3(g)与HCl(g)反应生成(g)和CH3CH2CH2Cl (g)的反应历程与相对能量的示意图如下。下列说法正确的是( )AE2- E3=E4-E5B其他条件不变，往反应体系中加入适量Cl-(g)可有效提高反应速率C其他条件不变，适当升高温度可提高加成产物中CH3CH2CH2Cl的比例D历程、历程中速率最快的一步反应的热化学方程式为： +Cl-=CH3CHClCH3 H(E3-E2) kJ·mol1【答案】C【解析】过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应。A项，E2- E3、E4-E5对应两者的反应物、生成物均不同，故反应的焓变不同，故E2- E3 E4-E5，A错误；B项，由图可知，历程、历程的决速步均为第一步，故其他条件不变，往反应体系中加入适量Cl-(g)不会有效提高反应速率，B错误；C项，由图可知，反应历程的最大活化能更大，受温度的影响程度更大，故其他条件不变，适当升高温度可提高加成产物中CH3CH2CH2Cl的比例，C正确；D项，由图可知，历程中速率最快的一步反应的热化学方程式为：+Cl-=CH3CHClCH3 H(E3-E2) kJ·mol1；历程中速率最快的一步反应的热化学方程式为： +Cl-=CH3CH2CH2Cl    H(E5-E4) kJ·mol1，D错误；故选C。7(2023·浙江省天域全国名校协作体高三联考)甲醇和异丁烯(以IB表示)在催化剂作用下合成甲基叔丁基醚(MTBE)：CH3OH(g)+IB(g) = MTBE(g) H。反应过程中反应物首先被催化剂吸附，再经历过渡态(I、)最终得到产物，相对能量与反应历程的关系如图所示(其中N1表示甲醇和异丁烯同时被吸附，N2表示甲醇先被吸附，N3表示异丁烯先被吸附)。下列说法不正确的是A该反应的H=-4QkJ/molB三种反应历程中，N1反应速率最快C过渡态I比另两种过渡态稳定D同温同压下，只要起始投料相同，三种途径MTBE的转化率相同【答案】D【解析】A项，该反应的焓变H为生成物的总能量减去反应物的总能量，则H=(1-5)QkJ/mol=-4QkJ/mol， 该反应的热化学方程式为该条件下反应的热化学方程式为:CH3OH(g)+IB(g) = MTBE(g) H=-4QkJ/mol，A正确；B项，N1、N2、 N3三种反应历程的活化能分别为(6-2)QkJ/mol=4 QkJ/mol、(9-3)QkJ/mol=6QkJ/mol、(10-4)QkJ/mol=6QkJ/mol，则N1反应速率最快，B正确；C项，过渡态I的能量最低，能量越低越稳定，故过渡态I比另两种过渡态稳定，C正确；D项，N1、N2、N3三种反应历程的活化能不相等，则同温同压下，只有起始投料相同，相同时间三种途径MTBE的转化率不相同，D错误；故选D。8(2023·浙江省精诚联盟高三三模)XH和O2反应生成X或XO的能量-历程变化如图。在恒温恒容的密闭容器中加入一定量的XH和O2，t1 min时测得c(XO)c(X)，下列有关说法不正确的是( )At1 min时容器内的压强比初始状态更大B    C只改变反应温度，t1 min时可能出现c(X)c(XO)D相同条件下，在t2 min (t2t1)时测定，可能出现c(X)c(XO)【答案】D【解析】由图可知XH和O2反应生成X或XO都是放热反应，相对而言生成XO的活化能更低，反应速率更快，时间上要出现c(X)c(XO)时间上要比t1 min 更短。A项，据图可知生成1molXO气体物质的量减小生成1mol，生成1molX气体物质的量增加2mol，因为t1 min时测得c(XO)c(X)，所以t1 min时气体总的物质的量是增大的，因此t1 min时容器内的压强比初始状态更大，A正确；B项，由图可知，B正确；C项，XH和O2反应生成X或XO都是放热反应，相对而言生成XO的活化能更低，反应速率更快，只改变反应温度，t1 min时可能出现c(X)c(XO)，C正确；D项，根据题干信息t1 min时测得c(XO)c(X)，说明XO是动力学产物，时间上要出现c(X)c(XO)时间上要比t1 min 更短，D错误；故选D。9(2023·浙江省稽阳联谊学校高三联考)一定条件下，2，3-二甲基-1，3-丁二烯与溴单质发生液相加成反应(1，2-加成和1，4-加成同时存在)，已知体系中两种产物可通过中间产物互相转化，反应历程及能量变化如图所示：下列说法正确的是( )A比稳定，因此任意条件下主产物均为B由小于可知，升温有利于C D由反应历程及能量变化图可知，该加成反应为放热反应【答案】C【解析】A项，低温下的主产物为1，2-加成，高温下的主要产物是1，4-加成，故A错误；B项，温度升高对活化能大的反应影响更大，因此升温有利于得到，故B错误；C项，根据图像可以得到，故C正确；D项，由反应历程及能量变化图无法判断该加成反应为放热反应，故D错误；故选C。题型二 能垒图1(2024·黑龙江省龙东五地市高三联考)山东大学材料科学与工程学院开发催化剂用于光热催化CO2加氢制CH4。反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。下列叙述错误的是( )A催化剂表面上CH4脱附需吸收能量B该历程中的最小能垒(活化能) 为E正=0.19eVC该历程中决速步骤为*CH3*CH4D工业生产中将催化剂处理成纳米级颗粒更利于提高反应速率【答案】C【解析】A项，由图可知，催化剂表面上甲烷的能量小于甲烷的能量，则甲烷时脱附需吸收能量，故A正确；B项，由图可知，该历程中*CH4CH4的能垒最小，则最小能垒为E正=(0.42eV) (0.61eV)=0.19eV，故B正确；C项，能垒越大，反应速率越慢，决速步骤为慢反应，由图可知，该历程中*HCO3*HCOO的能垒最大， 则决速步骤为*HCO3*HCOO，故C错误；D项，工业生产中将催化剂处理成纳米级颗粒可以增大反应物的接触面积，有利于提高反应速率，故D正确；故选C。2(2024·湖北高中名校联盟高三第二次联合测评)无催化剂作用下，以乙二醛和O2为原料制取乙醛酸的可能反应历程如图所承，TS表承过渡态，IM表示中间体。下列说法错误的是( )A乙二醛被O2氧化可得3种有机产物B反应很短一段时间内，IM4多于IM1C乙二醛制乙二酸的最大能垒为181.5kJ/molD选择合适的催化剂可提高乙醛酸的选择性【答案】C【解析】A项，乙二醛被O2氧化可得HOOCCOOH、HCOOH、OHCCOOH三种有机产物，A正确；B项，反应很短一段时间内，反立速率最大，IM4多于IM1，B正确；C项，乙二醛制乙二酸的最大能驿为295.4kJ/mol，C错误；D项，选择合适的催化剂可提高乙醛酸的选择性，使反应向有利于生成乙醛酸的方向进行，D正确；故选C。3(2024·山东德州高三期中)(双选)利用Sb的参杂来实现对Bi的有效调制，优化了CO2和N2偶联的限速步骤中间产物的对称性，以促进CN偶联。其反应历程中能量变化如图所示。下列有关说法错误的是( )A尿素合成的主要决速步骤是CN偶联BSb元素的参杂降低了热力学反应的焓变CSb元素掺杂不会减少副产物CO的产生D过程*COOH *CO+H2O中存在OH的形成【答案】BC【解析】A项，过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；由图可知，CN偶联的活化能最大，则尿素合成的主要决速步骤是CN偶联，A正确；B项，催化剂改变反应的速率，但是不改变反应的焓变，B错误；C项，Sb元素掺杂使得生成*CO+H2O的活化能增加且使得生成*CO放热减小，不利于CO的产生，故会减少副产物CO的产生，C错误；D项，过程*COOH *CO+H2O中生成水分子，则存在OH的形成，D正确；故选BC。4CuCe-Ox固溶体作为金属催化剂，能有效促进电化学还原，反应产生CH4和C2H4的共同中间体*CO在催化剂表面的反应机理如图所示。下列说法错误的是ACuCe-Ox固溶体催化剂对生成CH4有较高选择性B制约CO2还原为C2H4反应速率的是*CH-CHO*C-COHC由*CO生成*OH的反应为*CO+5H+5e-=CH4+*OHD*CHO*CH3O只有化学键的形成【答案】D【解析】A项，由图像分析，生成甲烷的最大能垒相对能量低，所以在该催化剂表面更容易生成甲烷，即CuCe-Ox固溶体催化剂对生成CH4有较高选择性，A项正确；B项，制约反应速率的应该是最高能垒的吸热反应，所以制约CO2还原为C2H4反应速率的是*CH-CHO*C-COH，B项正确；C项，反应在催化剂表面吸附状态下发生，由图像可知是H+参加反应，所以由*CO生成*OH的反应为*CO+5H+5 e-=CH4+*OH，C项正确；D项，*CHO*CH3O属于化学变化，且为吸热反应，所以既有化学键断裂也有化学键生成，D项错误；故选D。5已知化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO-，其反应历程如图所示，其中TS表示过渡态，I表示中间体。下列说法正确的是( )A化合物A与H2O之间的碰撞不均为有效碰撞B该历程中的最大能垒(活化能)E正=1687 kJ·mol-1C使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和反应热D升高温度，有利于该反应正向进行【答案】A【解析】A项，根据有效碰撞理论可知，化合物A与H2O之间的碰撞不均为有效碰撞，A正确；B项，该历程中的最大能垒(活化能) E正=1687kJ/mol(199kJ/mol)=1886kJ/mol，B错误；C项，使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能，但催化剂不改变反应热，C错误；D项，由图知，化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO-为放热反应，升高温度，不利于该反应正向进行，D错误；故选A。6NO有毒，是一种大气污染物，科学家利用一种催化剂使NO在其表面分解，反应历程如图所示(TS表示反应中的过渡态)。下列有关说法中正确的是()。ANO分解的反应为吸热反应B34反应为分解反应的决速步骤C五种中间产物中TS5最稳定D催化剂能够使该反应的活化能降低，反应热减小【答案】C【解析】由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，NO分解的反应为放热反应，A项错误；根据图示计算可得，历程中“5TS46”的活化能最大，活化能越大，反应速率越慢，反应历程中慢反应决定整个反应的速率，B项错误；由图像可知，中间产物TS5的能量最低，最稳定，C项正确；使用高效催化剂，可以改变反应物的活化能，但不能影响反应热，反应热由反应物的总能量和生成物的总能量决定，D项错误。7(2023·河北省部分学校高三联考)笑气(N2O)是工业废气，近年发现它有很强的温室效应，在催化剂下，CO还原N2O是有效的去除方法，反应为CO+ N2O =N2+CO2，其反应历程如图。下列说法错误的是( )AFeO+为催化剂B无催化剂参与反应过程的能垒为188.3kJ/molC根据图示，催化反应可分为两个半反应：FeO+N2O=N2+ Fe(O2)+、Fe(O2)+ CO =CO2+FeO+ D从Im4到Im5有极性键和非极性键的断裂和生成【答案】D【解析】虚线代表无催化剂参与反应过程，实线代表有催化剂参与反应过程，能垒即活化能，FeO+全程参与反应，起到催化剂的作用，根据图中结构判断键的改变情况。A项， 根据图示可知，FeO+在第一步反应作为反应物，最后一步反应作为生成物，且有FeO+参与过程活化能降低，A正确；B项，虚线代表无催化剂参与反应过程，故最高能垒(活化能)，为最高的点和起点的相对能量之差，B正确；C项，由图示信息可以看出，催化的过程中会有氮气和Fe(O2)+中间产物的生成，且一氧化碳会与Fe(O2)+结合，产生二氧化碳和FeO+，C正确；D项， 从Im4到Im5结构变化可以看出，有铁氧之间的极性键断裂，有氧氧之间非极性键的生成，但是没有极性键的生成，和非极性键的断裂，D错误；故选D。8(2023·浙江省Z20名校联盟高三第三次联考)我国科学家研究化合物M(s)催化CO2氢化生成甲酸的机理，其中由化合物M(s)生成化合物N(s)过程的机理和相对能量曲线如下图所示。均为过渡态。下列说法正确的是A过渡态TS1比化合物更稳定B过程MP为化合物M生成化合物N的决速步骤C化合物M催化CO2氢化生成甲酸的反应过程中一定有Fe-O键的生成和断裂D由M(s)生成N(s)的热化学方程式：M(s)+CO2(g)=N(s)H=-0.51kJmol-1【答案】C【解析】A项，由图可知，过渡态TS1比P能量高，则P更稳定，A错误；B项，由图可知，过程PTS2为两步反应中活化能较大的反应，为慢反应，即为化合物M生成化合物N的决速步骤，B错误； C项，化合物M为催化剂，反应前后结构不会改变，比较M、N的结构可知，当Fe-O键的断裂重新连接氢原子生成M，所以一定有Fe-O键的生成和断裂，C正确；D项，图示为一个二氧化碳分子反应过程，能量变化为-11.63eV，所以当有1mol二氧化碳反应能量变化为-11.63eV×1.6×10-19J/eV×6.02×1023=1.12×106J=1120kJ，则该过程的热化学方程式为：M(s)+CO2(g)=N(s)H=-1120kJmol-1，D错误；故选C。题型三 过渡态能量变化图1(2024·河南省部分名校高三阶段性测试)电喷雾电离等方法得到的M+(、等)与O3反应可得MO+，MO+与CH4反应过程中体系的能量随反应进程的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )ACH4的二氯代物有两种B过渡态1比过渡态2稳定C步骤I、II均涉及极性键形成DCH4与MO+生成CH3OH、M+的反应为吸热反应【答案】C【解析】A项，甲烷是空间正四面体结构，四个氢原子完全等效，其二氯代物只有一种，故A错误；B项，能量越低，物质状态越稳定，过渡态1比过渡态2能量高，则过渡态2更稳定，故B错误；C项，步骤I涉及形成OH极性键，步骤II涉及CO极性键的形成，故C正确；D项，根据反应历程能量变化图所示CH4与MO+生成CH3OH、M+的反应为放热反应，故D错误；故选C。2(2024·重庆沙坪坝高三期中)电喷雾电离等方法得到的M+(Fe+、Co+或Ni+等)匀O3反应可得MO+在一定条件下，MO+CH4=M+CH3OH，直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢。MO+与CH4或CT4体系的能量随反应进程的变化如图所示，下列说法错误的是( )A该反应是放热反应B步骤和步骤中氢原子的成键方式均发生了变化CMO+与CT4反应的能量变化为曲线cD相同情况下，MO+与CHT3反应，氚代甲醇CT3OH的产量大于CHT2OT【答案】B【解析】A项，根据图示可知：反应物的总能量比生成物的总能量高，因此发生反应会放出热量，因此该反应是放热反应，A正确；B项，根据图示可知：在步骤中C-H键变为H-O的形成；在步骤中涉及O-M键的断裂和C-O键的形成，可见只有步骤中氢原子的成键方式发生了变化，B错误；C项，直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，即反应的活化能变大，所以MO+与CT4反应的能量变化应为图中曲线c，C正确；D项，根据题中信息可知，MO+与CH4反应时，直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则在相同情况下，产物的量会更少些，因此MO+与CHT3反应，氚代甲醇CT3OH的产量大于CHT2OT，D正确；故选B。3(2024·江西赣州高三能力诊断性测试)某溴丁烷与乙醇反应的能量转化如图(“”表示过渡态)。下列说法错误的是( )A总反应为取代反应B该反应过程中C原子杂化方式有变化C反应过程中(CH3)3C+是中间产物D决定该过程正反应快慢的步骤与逆反应快慢的步骤互为可逆反应【答案】D【解析】A项，该反应的总反应为(CH3)3CBr+C2H5OH(CH3)3COC2H5+HBr，属于取代反应，A正确；B项，该反应过程中，(CH3)3CBr、C2H5OH中C原子发生sp3杂化，(CH3)3C+中C原子发生sp3和sp2杂化，杂化方式有变化，B正确；C项，反应过程中共出现两种含碳中间产物，(CH3)3C+是其中一种中间产物，C正确；D项，正、逆反应的决速步骤由活化能最大、反应速率最慢的反应决定，决定该过程正反应快慢的步骤是第一步，决定逆反应快慢的步骤为第二步，二者不互为可逆反应，D错误；故选D。4(2023·浙江省北斗星盟高三联考)下面是丙烷(用表示)的氯化和溴化反应时的相对能量变化图(已知)及产率关系。有关说法不正确的是( )A1molRH(g)完全生成1molRCl(g)放热1.6×1019(a-b) JB比稳定C以丙烷、卤素、氢氧化钠溶液为原料制备2-丙醇，Br2优于Cl2D溴代和氯代第一步都是决速反应【答案】A【解析】A项，由图可知，1个RH(g)分子转化成RCl(g)放热1.6×1019(a-b) J，则1molRH(g)完全生成1molRCl(g)放热NA×1.6×1019(a-b) J，故A错误；B项，由图可知，的能量比低，则比稳定，故B正确；C项，由题目信息可知，丙烷和Br2发生取代反应时相比和Cl2发生取代反应更加容易生成CH2CH(X)CH3，CH2CH(X)CH3在NaOH水溶液中发生水解反应可以得到2-丙醇，则以丙烷、卤素、氢氧化钠溶液为原料制备2-丙醇，Br2优于Cl2，故C正确；D项，由图可知，溴代和氯代第一步反应活化能大于第二步，说明第一步反应速率小于第二步，则溴代和氯代第一步都是决速反应，故D正确；故选A。5(2023·浙江省临海、新昌两地高三适应性考试5月模考)叔丁基溴在乙醇中反应的能量变化如图所示：反应1：(CH3)3CBr(CH3)2C=CH2+HBr反应2：C2H5OH+(CH3)3CBr(CH3)3COC2H5+HBr下列说法不正确的是( )A过渡态能量：B(CH3)3COC2H5可以逆向转化为(CH3)3CBr，但不会转化为(CH3)2C=CH2C若将上述反应体系中的叔丁基溴改为叔丁基氯，则E4E3的值增大D向(CH3)3CBr的乙醇溶液中加入NaOH并适当升温，可以得到较多的(CH3)2C=CH2【答案】B【解析】A项，由图可知，过渡态能量的大小顺序为，故A正确；B项，(CH3)3COC2H5与HBr在一定条件下可以逆向转化为(CH3)3CBr，即为(CH3)3CBr和C2H5OH转化为(CH3)3COC2H5的逆过程，该过程需要先转化为(CH3)3C+Br-和C2H5OH，(CH3)3C+Br-和C2H5OH再转化为(CH3)3CBr和C2H5OH，但(CH3)3C+Br-和C2H5OH同时也能转化为(CH3)2C=CH2，故B错误；C项，氯元素的电负性大于溴元素，则叔丁基氯的能量低于叔丁基溴，(CH3)3C+Cl-的能量高于(CH3)3C+Br-，所以若将上述反应体系中的叔丁基溴改为叔丁基氯，则E4E3的值增大，故C正确；D项，由图可知，(CH3)3CBr的乙醇溶液生成(CH3)2C=CH2过程放出能量相较于生成(CH3)3COC2H5低，加入氢氧化钠能与HBr反应使得平衡正向移动，适当升温会使平衡逆向移动，放热越小的反应逆向移动程度更小，因此可以得到较多的(CH3)2C=CH2，故D正确；故选B。6亚硝酰氯在有机合成中有重要应用。2NO(g)Cl2(g)=2NOCl(g)的反应历程如图所示。下列说法错误的是()A催化剂能提高反应物的相对能量B相对于曲线，曲线表示加入催化剂C曲线正反应的活化能为15.5 kJ·mol1D2NO(g)Cl2(g)=2NOCl(g)H77.1 kJ·mol1【答案】A【解析】催化剂能降低“过渡态”物质的相对能量，使活化能降低，A项错误、B项正确；曲线正反应的活化能为196 kJ·mol1180.5 kJ·mol115.5 kJ·mol1，C项正确；反应热等于生成物的总能量与反应物的总能量之差，即H103.4 kJ·mol1180.5 kJ·mol177.1 kJ·mol1，D项正确。7如图表示2-甲基-2-溴丙烷发生水解的反应历程，下列说法正确的是()A由图可知反应有两个过渡态，无法判断反应的热效应B增大c(NaOH)，总反应的速率会增大C反应中存在CBr的断裂和CO的形成D若第一阶段转化率为30%，第二阶段转化率为40%，则最终产物的产率为12%【答案】C【解析】由图可知，反应物的总能量和比生成物的总能量高，反应为放热反应，A项错误；反应分两步进行，第一步反应的活化能大，是反应的决速步骤，但是第一步反应没有NaOH参与，增大c(NaOH)，总反应的速率不会增大，B项错误；由图像分析，反应中有CBr的断裂和CO的形成，C项正确；产率是目标产物的实际产量与理论产量的比值，而转化率是反应物反应的百分数，由转化率无法计算产物的产率，D项错误。考点二 催化剂的催化反应机理分析1(2023广东卷，15)催化剂和均能催化反应R(g)P(g)。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是( )A使用和，反应历程都分4步进行B反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大C使用时，反应体系更快达到平衡D使用时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大【答案】C【解析】A项，由图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用和，反应历程都分4步进行，A正确；B项，由图可知该反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡向左移动，R的浓度增大，B正确；C项，由图可知的最高活化能小于的最高活化能，所以使用时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；D项，由图可知在前两个历程中使用活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用活化能较高反应速率较慢，所以使用时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确；故选C。2(2023湖南卷，14)N2H4是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有