第39講過渡態(tài)理論催化劑對化學(xué)反應(yīng)的影響

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，了解基元反應(yīng)、過渡態(tài)理論。2.知道催

化劑可以改變反應(yīng)歷程，了解簡單的催化機理及其對調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率的重要意義。

考點一基元反應(yīng)過渡態(tài)理論

必備知識

1,基元反應(yīng)

(1)概念：大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的，其中的每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)。

⑵速率方程：對于基元反應(yīng)aA+hB-gG+hH,其速率方程可寫為

kc*A)/(B)(其中Z稱為速率常數(shù)，恒溫下，左不因反應(yīng)物濃度的改變而變化)。

2.反應(yīng)歷程

⑴含義：基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列稱為反應(yīng)歷程(又稱反應(yīng)機理)，基元反應(yīng)的總和稱

為總反應(yīng)。

例如H2(g)+I2(g)—2HI(g),有如下兩步基元反應(yīng)：

①12=1+1.(快)

②出+21-^2山(慢)

(2)自由基：帶有單電子的原子或原子團(tuán)叫做自由基，如。?自由基、I?自由基。

3.過渡態(tài)理論

⑴反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的過程中要經(jīng)過能量較高的過渡狀態(tài)。

⑵反應(yīng)的活化能：過渡狀態(tài)的平均能量與反應(yīng)物分子的平均能量的差。如圖所示：正

反應(yīng)的活化能是與，逆反應(yīng)的活化能是緇。NH=E&—Ea。

學(xué)生用書1第224頁

【微思考】如圖所示是兩步完成的化學(xué)反應(yīng)，分析并回答下列問題。

(1)該反應(yīng)的反應(yīng)物為

⑵由A、B生成C的反應(yīng)為(填“吸''或"放”,下同)熱反應(yīng)，由C生成D

的反應(yīng)為熱反應(yīng)，總反應(yīng)為熱反應(yīng)。

(3)第一步為(填“快”或“慢”，下同)反應(yīng)，第二步為反應(yīng)，決定

總反應(yīng)快慢的是反應(yīng)。

提示：(1)A、BCD(2)吸放放⑶慢快慢

關(guān)鍵能力

由①反應(yīng)機理(或歷程)的分析應(yīng)用

1.己知反應(yīng)：2NO(g)+Br2(g)=2NOBr(g)/iH=-akJmor'(?>0),其反應(yīng)機理如

下：

①NO(g)+Br2(g)^NOBr2(g)快

②NO(g)+NOB「2(g)=2NOBr(g)慢

下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是()

A.該反應(yīng)的速率主要取決于①的快慢

B.N0B「2是該反應(yīng)的催化劑

C.正反應(yīng)的活化能比逆反應(yīng)的活化能小akJ.mol」

D.增大Bn(g)濃度能增大活化分子百分?jǐn)?shù)，加快反應(yīng)速率

答案：C

解析：反應(yīng)速率主要取決于慢反應(yīng)，所以該反應(yīng)的速率主要取決于②的快慢，故A錯

誤；NOB12是反應(yīng)過程中的中間產(chǎn)物，不是該反應(yīng)的催化劑，故B錯誤；由于該反應(yīng)

為放熱反應(yīng)，說明反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以正反應(yīng)的活化能比逆反

應(yīng)的活化能小okJ?mo「1，故C正確；增大B3g)濃度，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，但單位

體積內(nèi)的活化分子數(shù)目增多，所以能加快反應(yīng)速率，故D錯誤。

2.據(jù)文獻(xiàn)報道，某反應(yīng)的反應(yīng)歷程如圖所示：

NH

/>3<-Ti-?,NH3\^0=Fe(in),

4

/Ti*--NH2-H-O-Fe(n)\RQ

2

Ti-kN0Y

\Ti，?…NH2-N=0…H—0—FMII)「5

>/

^Ti^-NHj-N=0^H—O-FR(II)

N3+H2O

下列有關(guān)該歷程的說法錯誤的是()

A.總反應(yīng)化學(xué)方程式為4N%+302型"2Nz+6H2。

4+

B.Ti-NH2-N=O是中間產(chǎn)物

C.Ti4+是催化劑

4+4+

D.Ti-NH2-N=O——>Ti+N2+H2O屬于分解反應(yīng)

答案:A

解析：根據(jù)反應(yīng)歷程，參加反應(yīng)的物質(zhì)有NH3、NO、O2,生成物有N2和H2O,因此

總反應(yīng)化學(xué)方程式為4NH3+2NO+2Ch催化劑3用+6比0,故A錯誤；根據(jù)題中信息

得到Ti4+…NH2—N=O是中間產(chǎn)物，故B正確；N4+在整個反應(yīng)過程中參與了反應(yīng)，

但反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)未變，因此Ti4+是催化劑，故C正確；分解反應(yīng)是一種物

質(zhì)反應(yīng)生成兩種或兩種以上新物質(zhì)，因此Ti4+…NH2-N=O——54++N2—H2。屬于分

解反應(yīng)，故D正確。

考向邊速率常數(shù)與速率方程

3.工業(yè)上利用CHH混有CO和田)與水蒸氣在一定條件下制取H2,原理為CH4(g)+

H2O(g)^CO(g)+3H2(g),該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率表達(dá)式為。逆=0?((20)?/(氏)，k為速

率常數(shù)，在某溫度下測得實驗數(shù)據(jù)如表所示：

co濃度/氏濃度/逆反應(yīng)速率/

(mol-L-1)(mol-L-1)(mol-L-1-min-1)

0.1C\8.0

C2C\16.0

C20.156.75

由上述數(shù)據(jù)可得該溫度下，C2=，該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率常數(shù)k=L3.mor

3-min-,o

答案：0.21.0X104

解析：根據(jù)。逆=kc(CO)/(H2),由題表中數(shù)據(jù)可得：9mol.LT)3:80moL「】min\

0.1moLL_1x/c

i-i6.75mol.L1.min1七；、/8.0mol.L一1.min16.75mol,LLmin1“八?

C2mol-TL-------------——，所以有kX-------------x------------——=16.0mol-TL

(0.15moLLO.lmol.LAxk(0.15mol.L

■1?min-1,解得k=1.0X104L3.mo「3.mi「，代入的的等式可得“=0.2。

4.已知2N2O5(g)^2N2O4(g)+O2(g),起始時PMOS為35.8kPa,分解的反應(yīng)速率0=

3-l

2XlCrXpN2o5(kPa-min)of=62min口寸，測得體系中p。2=2.9kPa,則此時的「電。5=

kPa,v=kPamin。

答案：30.06.0X10-2

解析：2N2O5(g)—2N2O4(g)+O2(g)

起始/kPa35.800

62min時/kPa35.8—2.9X2

=30.02.9

0=2X10—3x300kPa.min-i

=6.0X10—2kPa.min-io

學(xué)生用書1第225頁

考點二催化劑影響反應(yīng)速率的理論解釋

、必備知識,廠整合、

1.碰撞理論解釋

催化劑通過參加反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，使活化分子百分?jǐn)?shù)增多,

從而加快反應(yīng)速率，圖示如下。

能量無催化劑

生成物

反應(yīng)過程

2.催化劑的特征

⑴催化劑只能改變反應(yīng)途徑（又稱反應(yīng)機理），不能改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)。它同時加

快了正、逆反應(yīng)速率，縮短了達(dá)到平衡的時間，并不能改變平衡狀態(tài)。

⑵催化劑有選擇性，不同的反應(yīng)常用不同的催化劑，即每個反應(yīng)有它特有的催化劑。

生產(chǎn)上常利用催化劑的選擇性，使所希望的化學(xué)反應(yīng)加快，同時抑制某些副反應(yīng)的發(fā)

生。

⑶每種催化劑只有在特定條件下才能體現(xiàn)出它的活性，否則將失去活性或發(fā)生催化劑

中毒。

關(guān)鍵能力廠提升、

由①催化反應(yīng)中化學(xué)鍵和物質(zhì)的變化

1.（2020?北京卷）硫酸鹽（含So：、HSo；）氣溶膠是PMz5的成分之一。近期科研人員

提出了霧霾微顆粒中硫酸鹽生成的轉(zhuǎn)化機理，其主要過程示意圖如下：

下列說法不正確的是（）

A.該過程有H2O參與

B.NO?是生成硫酸鹽的氧化劑

C.硫酸鹽氣溶膠呈酸性

D.該過程沒有生成硫氧鍵

答案：D

解析：根據(jù)題圖中各微粒的構(gòu)造可知，該過程有H2O參與，故A正確；根據(jù)題圖的轉(zhuǎn)

化過程，NCh轉(zhuǎn)化為HNO2,N元素的化合價由+4價變?yōu)?3價，得電子被還原，作

氧化劑，故B正確；硫酸鹽（含S°2-、HS0-）氣溶膠中含有HS0一,轉(zhuǎn)化過程有水參

444

與，則HSo；在水中可電離生成H+和So;一，則硫酸鹽氣溶膠呈酸性，故C正確；根

據(jù)題圖轉(zhuǎn)化過程可知，由So；一轉(zhuǎn)化為HS。；，有硫氧鍵生成，故D錯誤。

2

2.（2024?湖南師大附中入學(xué)考試）H2和02在鈿的配合物離子[PdCl4]~的作用下合成

H2O2,反應(yīng)歷程如圖：

2

H2O2/[PdChl-H2

2HC1彳42Hg2C「

【pda202rP（i

O2+2C1

下列說法不正確的是（）

A.該過程的總反應(yīng)為此+。2』雪H2O2

B.該過程有非極性鍵斷裂

C.[PdCLiP一在此過程中作為中間產(chǎn)物

-2-

D.歷程中發(fā)生了反應(yīng)Pd+O2+2C1^|PdCl2O2J

答案：C

解析：依據(jù)題圖可知氫氣與氧氣在[PdC14p-催化作用下生成過氧化氫，即H2+

催化劑H2O2,A項正確；H2、。2中存在非極性鍵，該過程有非極性鍵斷裂，B項正

確；依據(jù)題給過程圖可知[PdClJ-在此過程中先消耗后生成，反應(yīng)前后不變，是催化

2

劑，C項錯誤；由題圖可知，過程中發(fā)生了反應(yīng)Pd+02+2Cr^[PdCl2O2]~,D項

正確。

?練后歸納?

反應(yīng)歷程中物質(zhì)的變化

1.只進(jìn)不出的是反應(yīng)物（A——…?）；

2.只出不進(jìn)的是產(chǎn)物（---->M）；

3.先出后進(jìn)的是中間體（---->X,X——>

4.先進(jìn)后出的是催化劑（R——--------火）。

30催化劑對化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控作用

3.NQK主要指NO和NO?）是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的N。”是環(huán)境保護(hù)

的重要課題。在有氧條件下，新型催化劑M能催化NE與NO.,反應(yīng)生成N2。將一定

比例的02、NH3和NO,的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)（裝置見

圖l)o

NO,檢測儀N0,檢測儀

混合

氣體

催化NO,還原反應(yīng)器

圖1

學(xué)生用書1第226頁

3S

/

爵8o

健6o

出

S4o

O2o

NO

反應(yīng)相同時間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示，在50?250°C范圍內(nèi)

隨著溫度的升高，N。,的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是

當(dāng)反應(yīng)溫度高于380℃時\NO,的去除率迅速下降的原因可能是

答案：迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高而增大，與溫度升高共同作用，使NOx去

除反應(yīng)速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NO*去除反應(yīng)速率增大，催

化劑活性基本不變催化劑活性下降；N%與02反應(yīng)生成了NO

高考真題

1.（2023?廣東卷）催化劑I和II均能催化反應(yīng)R（g）=P（g）。反應(yīng)歷程（下圖）中，M為中

間產(chǎn)物。其他條件相同時，下列說法不正確的是（）

A.使用I和II,反應(yīng)歷程都分4步進(jìn)行

B.反應(yīng)這平衡時，升高溫度，R的濃度增大

C.使用II時:反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡

D.使用I時，反應(yīng)過程中M所能達(dá)到的最高濃度更大

答案：C

解析：由題圖可知兩種催化劑均出現(xiàn)四個波峰，所以使用I和H,反應(yīng)歷程都分4步

進(jìn)行，A正確；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向左移動，R的濃度增大，B正確；

由題圖可知使用I時最高活化能小于H時最高活化能，所以使用I時反應(yīng)速率更快，

反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡，C錯誤；在前兩個歷程中使用I活化能較低反應(yīng)速率較快，

后兩個歷程中使用I活化能較高反應(yīng)速率較慢，所以使用I時，反應(yīng)過程中M所能達(dá)

到的最高濃度更大，D正確。

2.（2022.山東卷）在NO催化下，丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機理如圖所示。

下列說法錯誤的是（）

A.含N分子參與的反應(yīng)一定有電子轉(zhuǎn)移

B.由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種

C.增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變

D.當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時，最終生成的水減少

答案：D

解析：根據(jù)題給反應(yīng)機理圖知，含N分子發(fā)生的反應(yīng)有NO+OOH^NO2+OH>

:

NO+NO2+H2O^=2HONO>NO2+-C3H7^C3H6+HONO>HONO^NO+OH,

含N分子NO、NCh、HONO中N元素的化合價依次為+2價、+4價、+3價，上述

反應(yīng)中均有元素化合價的升降，都為氧化還原反應(yīng)，一定有電子轉(zhuǎn)移，A項正確；根

據(jù)題圖，由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種，B項正確；NO是催化劑，增大NO的

量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變，C項正確；無論反應(yīng)歷程如何，在NO催化下，丙烷與

。2反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)都為2c3H8+。2反2c3H6+2比0,當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程

時，最終生成的水不變，D項錯誤。

3.(2021.山東卷嚴(yán)0標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應(yīng)歷程可表

18Q，80-180

示為II+OPT+℃%名II+CH3O，能量變化如圖所

N

H3C—c—OCH3AHnH3C—c-OH

,8o-180H

示。已知HaC-g-OCH'UHacY-OCH,為快速平衡，下列說法正確的是（）

OHO-

能量:

過渡態(tài)1

過渡態(tài)2

?:\//\%

/干\

/H3C—c—OCH3\

—?8H、一

H3c-C-OCHj0

+°"H3C—C-OH

+CH3O

反應(yīng)進(jìn)程

A.反應(yīng)11、in為決速步驟

B.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在”O(jiān)H一

C.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在CH3I8OH

D.反應(yīng)I與反應(yīng)N活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焰變

答案：B

解析：一般來說，反應(yīng)的活化能越高，反應(yīng)速率越慢，反應(yīng)速率慢的為決速步驟，由

題圖可知，反應(yīng)I和反應(yīng)IV的活化能較高，因此反應(yīng)的決速步驟為反應(yīng)I、IV,故A

,80-180H

錯誤；反應(yīng)I為加成反應(yīng)，而H￡出(2-60M為快速平衡，反應(yīng)H的成鍵和斷

OHO-

,HO-------■、,KOH-

IS-

鍵方式,為H3c—，一OCH?)^H;lC—C一OCH?),后者能生成OH,因此反應(yīng)結(jié)束后，溶液中

OH/O-/

,80-x180H

存在l80H-,故B正確；反應(yīng)HI的成鍵和斷鍵方式為%c—＜：+OCH3或％c—1十嚴(yán)5,因此

OH0-，

反應(yīng)結(jié)束后溶液中不會存在CH3I8OH,故C錯誤；該總反應(yīng)對應(yīng)反應(yīng)物的總能量高于

生成物的總能量，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此?和CH3O-的總能量與

H3C—C—0H

yo

II和OH一的總能量之差等于圖示總反應(yīng)的蛤變，故D錯誤。

H3C—c—OCH3

4.（2023?全國甲卷節(jié)選）電噴霧電離等方法得到的乂+中?+、Co\Ni+等）與O3反應(yīng)可得

MO+oMO,與CH4反應(yīng)能高選擇性地生成甲醇。

MO+分別與CH4、CD4反應(yīng)，體系的能量隨反應(yīng)進(jìn)程的變化如圖所示（兩者歷程相似，

圖中以CE示例）。

學(xué)生用書1第227頁

⑴步驟I和II中涉及氫原子成鍵變化的是（填"I”或"II”）。

⑵直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時，反應(yīng)速率會變慢，則MO+

與CD,反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖中曲線（填“c”或"d”）。

（3）M0+與CH2D2反應(yīng)，笊代甲醇的產(chǎn)量CH2DODCHD20H（填“V”

或“=”）。若MO卜與CHDa反應(yīng)，生成的笊代甲醇有種。

答案：（1）1（2）c（3）＜2

解析：（1）步驟I涉及碳?xì)滏I的斷裂和氫氧鍵的形成，步驟II中涉及碳氧鍵的形成，所

以符合題意的是步驟I。（2）直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時，反

應(yīng)速率會變慢，則此時正反應(yīng)活化能會增大，根據(jù)題圖可知，M0+與CD」反應(yīng)的能量

變化應(yīng)為圖中曲線c。（3）由Q）中可知，CH2D2中C—H比C-D更易斷裂，CHD20H更

易生成，產(chǎn)量更大。根據(jù)反應(yīng)機理可知，若MO+與CHD3反應(yīng)，生成的兔代甲醇可能

為CHD2OD或CD3OH,共2種。

課時測評39過渡態(tài)理論催化劑對化學(xué)反應(yīng)的影響肅荒

（時間：45分鐘滿分：6（）分）

（本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨立形式分冊裝訂！）

選擇題1一13題，每小題3分，共39分。

1?甲烷與氯氣在光照條件下存在如下反應(yīng)歷程（”/表示電子）：

①Cb㈣12cl?（慢反應(yīng)）

②CH4+Cb―>CH3+HC1（快反應(yīng)）

③CH3+CI2―CH3Q+CI?（快反應(yīng)）

@-CH3+Cl.-QH3。（快反應(yīng)）

已知在分步反應(yīng)中，較慢的一步反應(yīng)控制總反應(yīng)的速率。下列說法不正確的是（）

A.上述過程的總反應(yīng)方程式為CH4十Cb」"CH30+HC1

B.光照的主要作用是促進(jìn)反應(yīng)①的進(jìn)行從而使總反應(yīng)速率加快

C.反應(yīng)②?④都是由微粒通過碰撞而發(fā)生的反應(yīng)

D.反應(yīng)①是釋放能量的反應(yīng)

答案：D

解析：由反應(yīng)歷程可知，甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷和氯化氫，則總反應(yīng)

方程式為CH」+Cb光照）CHMCI+HCL故A正確；由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)②?④都是

由微粒通過有效碰撞而發(fā)生的反應(yīng)，故C正確；反應(yīng)①破壞氯氣分子中的共價鍵吸妝

能量，故D錯誤。

2.科學(xué)家結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究出了均相催化的思維模型?？偡磻?yīng)：A+

B—>AB（K為催化劑），①A+K——>AK②AK+B——>AB+K下列說法

錯誤的是（）

反應(yīng)歷程

A.第①步為決速步驟

B.升高溫度，該反應(yīng)的速率加快

C.該反應(yīng)的AH=-EakJ-mori

D.催化劑降低了活化能，加快了反應(yīng)速率

答案：C

解析：第①步的正反應(yīng)活化能Ed>第②步正反應(yīng)活化能Ea2，所以反應(yīng)速率：①V

②，而總反應(yīng)速率取決于慢的反應(yīng)，故決速步驟為①，A正確；溫度引高，反應(yīng)速率

加快，B正確；Ea是該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能，C錯誤；催化劑能降低反應(yīng)的活化能，

加快反應(yīng)速率，D正確。

3.異丁烯［CH2=C(CH3)2］是一種重要的化工原料，常用于制備丁基橡膠、甲基丙烯月青

等。資料表明，異丁烷在固體雜多酸鹽(用S表示)作用下制備異丁烯和H2的反應(yīng)機理

如下；

過程i.CH3—CH(CH3)—CH3+S>CH3-CH(CH3)-CH3-S；

過程ii.CH3—CH(CH3)—CH3???S+S——CH2=C(CH3)2-S+H2-S；

過程iii.CH2=C(CH3)2-S—>CH2=C(CH3)2+S；

過程MH2…S―>H2(g)+So

下列說法錯誤的是()

A.總反應(yīng)的化學(xué)方程式為C%—CH(CH3)—C1催化劑CH2^=C(CH3)2+H2

B.固體雜多酸鹽是反應(yīng)的催化劑，降低了總反應(yīng)的活化能

)和均為催化劑

C.CH2=C(CH32-SH2-S

D.過程迨表示的是異丁烯在固體雜多酸鹽表面的脫附過程

答案：C

解析：根據(jù)反應(yīng)機理可知，CH2=C(CH3)2…S和H2…S均為中間產(chǎn)物，C錯誤。

4.C0和此0在Fe+作用下轉(zhuǎn)化為N?和C02,反應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示，

兩步基元反應(yīng)：①N2O+Fe+^N2+FeO+K,②CO+FeCT^CO2+Fe+K2Q下

列說法不正確的是()

能盤

4;

Fe+N2O->FeO+N2FeO+CO-Fe+Cd2

反應(yīng)歷程

A.該反應(yīng)△”<()

B.兩步反應(yīng)中，決定總反應(yīng)速率的是反應(yīng)①

升高溫度，可提高的平衡轉(zhuǎn)化率

C.N2O

D.Fe'增大了活化分子百分?jǐn)?shù)，加快了化學(xué)反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的

答案：C

解析：如題圖能量變化可知，生成物的總能量低于反應(yīng)物的總能量，該反應(yīng)為放熱反

應(yīng)，AW<0,A項正確；總反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率由反應(yīng)速率慢的基元反應(yīng)決定，即由

反應(yīng)①決定，B項正確；由A項知，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)逆向進(jìn)行，

N2O的平衡轉(zhuǎn)化率降低，C項錯誤；Fe+為反應(yīng)的催化劑，增大了活化分子百分?jǐn)?shù)，加

快了化學(xué)反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的D項正確。

5.反應(yīng)物(X)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(Y)時的能量變化與反應(yīng)過程的關(guān)系如圖所示，下列說法正確

的是()

B.M為反應(yīng)的中間產(chǎn)物

C.其他條件相同時，②的反應(yīng)速率比①的更快

D.對于反應(yīng)①，升高溫度，Y的平衡產(chǎn)率將增大

答案：C

解析：X的能量高，鍵能小于Y的鍵能，A錯誤；由題圖示可知，M參加反應(yīng)后，最

后一步反應(yīng)又生成M,則M為反應(yīng)的催化劑，B錯誤；因為過程②各步反應(yīng)的活化能

均小于過程①反應(yīng)的活化能，所以其他條件相同時，②的反應(yīng)速率比①的更快，C正

確；反應(yīng)①的△”<(),升高溫度，平衡逆向移動，Y的平衡產(chǎn)率減小，D錯誤。

6.甲醇與水蒸氣在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng)：

反應(yīng)I：CH3OH(g)—CO(g)+2H2(g)NH\

反應(yīng)n：CO(g)+H2o(g)—CO2(g)+H2(g)Aft

根據(jù)能量變化示意圖，下列說法正確的是()

反應(yīng)過程

A.E3—E?>E4—E\

B.反應(yīng)II決定整個反應(yīng)的速率

C.催化劑可以降低總反應(yīng)的熔變

D.CH3OH(g)+H2O(g)^CO2(g)+3H2(g)△"=AHi-AW2

答案：A

解析：由于絕對值|E3—E?I<IE4-￡II,該值為負(fù)值，去掉絕對值后，田一良>

￡4-￡I,A正確；由題圖可知，反應(yīng)I的活化能較大，反應(yīng)I決定整個反應(yīng)的速率，B

錯誤；催化劑不改變蛤變，C錯誤；根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)1+II可得目標(biāo)方程

CH3OH(g)+H2O(g)^CO2(g)+3H2(g)、H=bH\+bH?,D錯誤。

7.目前，常利用催化技術(shù)將汽車尾氣中NO和CO轉(zhuǎn)化為CCh和N2。為研究不同條件

對該化學(xué)反應(yīng)的影響。某課題組按下表數(shù)據(jù)進(jìn)行了實驗探究。實驗中使用了等質(zhì)量的

同種催化劑，測得CO的濃度隨時間的變化如圖所示。下列說法不正確的是()

催化劑的比

c(NO)/c(CO)/

編號77℃表面積/

(mol-L-1)(mol-L')

(m2-g-1)

I2806.50X1()-34.00X10380.0

A.實驗II的反應(yīng)溫度為280℃

B.由實驗I、II可知，增大催化劑的比表面積，該化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率增大

C.實驗I達(dá)到平衡時,NO的濃度為4.50X10-3mobL-1

D.該反應(yīng)的反應(yīng)熱A”V0

答案：C

解析：根據(jù)題圖中實驗I和nco平衡濃度相同可知，溫度應(yīng)該相同，所以實驗II的

反應(yīng)溫度為28()℃,故A正確；由題表及題圖結(jié)合分析可知，實驗I、n催化劑比表

面積不同，增大催化劑的比表面積，化學(xué)反應(yīng)速率增大，故B正確；NO和CO轉(zhuǎn)化為

催伊齊||

CO2和N2的化學(xué)方程式為2NO+2CO「，2CO2+N2,AC(NO)=Ac(CO)=4.00X1()

mol-L-1-1.00X10-3mol-L-,=3.00XW3mol-L-1,所以平衡時，NO的濃度為

6.50X10-3mobL-1-3.00X10"3mobL_1=3.50X10-3mol-L-1,故C錯誤；對比反應(yīng)I

和HI,溫度升高，平衡時CO濃度升高，平衡逆向移動，說明△”<(),故D正確。

8.一定溫度下，CH3cH2cH3的氯化、澳化反應(yīng)勢能圖及一段時間后產(chǎn)物的選擇性如

圖，下列敘述不正確的是()

CH3CH2CH3+C1

CH3CH)CH2-+HCIAU

y(45%)

<H(CH3h+Hci(55%j

反應(yīng)過程

反應(yīng)過程

A.△H|+A43=AH2+A”4

B.升高溫度，體系中〃（1-氯丙烷）：〃（2-氯丙烷）的值增大

C.以丙烷為原料合成內(nèi)蜉時，“先溪代再水解”有利于提高2-內(nèi)廨的含量

D.由圖可知，丙烷中碳?xì)滏I的鍵能不完全相同

答案：A

解析：由題圖可知，①CH3cH2cH3+Cl?^CH3cH2cH2,+HClAW）,②CH3cH2cH3

+C1-^CH（CH3）2+HC1,③CH3cH2cH3+Br^CH3cH2cH+HBrAft,

（DCH3CH2CH3+Br-^CH（CH3）2+HBrAM,反應(yīng)①+③W②+④，則+

卜％,A錯誤；由于CH3cH2cH2=CH（CH3）2A/7<0,升高溫度，平衡逆

向移動，所以體系中〃（1■氯丙烷）：〃（2.氯丙烷）的值增大，B正確；由題圖可知，仲氫

漠化反應(yīng)的產(chǎn)率為97%明顯高于仲氫氯化反應(yīng)的55%,故以丙烷為原料合成2.澳丙烷

的產(chǎn)率高，其水解得到2.丙醇的產(chǎn)率相應(yīng)也高，C正確；由題圖可知，相同條件下丙

烷氯化、澳化時，仲氫的選擇性大，更易被取代，說明仲氫比伯氫活性強，鍵能不

同，D正確。

9.（2025?內(nèi)蒙古八省聯(lián)考卷）某離子液體的陰離子[CH（CN）2]一可以吸收CO2,其可能的

兩種反應(yīng)路徑如下圖所示。下列說法錯誤的是（）

A.兩種路徑的總反應(yīng)相同

B.路徑I是主要的反應(yīng)途徑

C該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

D.生成物中既含離子鍵又含共價鍵

答案：B

解析：反應(yīng)物相同，經(jīng)過不同的反應(yīng)路徑，最終生成物相同，總反應(yīng)均為［CH(CN)2〕一

+co2^=［C(CN)2COOH］A正確；路徑n活化能小，反應(yīng)速率快，故路徑n是主

要的反應(yīng)途徑，B錯誤；該反應(yīng)的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，則該反應(yīng)為放熱

反應(yīng)，C正確；生成物為［C(CN)2co0川一，其內(nèi)部含有共價鍵，離子液體中呈電中

性，故離子液體中還含有陽離子，與［C(CN)2co0川一之間存在離子鍵，D正確。

10.為研究反應(yīng)2X(s)+2Y(g)=Z(g)+2W(g),向2L密閉容器中加入足量X和2mol

Y發(fā)生反應(yīng)。一定條件下，在甲、乙兩種催化劑作用下，反應(yīng)相同時間，測得Y的轉(zhuǎn)

化率與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是()

A.該反應(yīng)的

B.在相同溫度下，與甲催化劑相比，乙催化劑使反應(yīng)活化能更低

C.反應(yīng)達(dá)到平衡后，再加入2moiX,Y的轉(zhuǎn)化率增大

D.反應(yīng)至M點時,體系中c(Z)=0.275mol?L"

答案：C

解析：由題圖可知，Y的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而降低，升高溫度平衡逆向移動，則

正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△“<(),故A正確；由題圖可知，在相同溫度下，與甲催化劑

相比，乙催化劑對該反應(yīng)的催化效果更好，使反應(yīng)活化能更低，故B正確；由于X是

固體，加入X平衡不發(fā)生移動，Y的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；根據(jù)已知條件列出三段

式：

2X(s)+2Y(g)=Z(g)+2W(g)

起始/(molL^)100

轉(zhuǎn)化/(molLf)0.550,2750.55

M點/(molL「)0.450.2750.55

體系中c(Z)=0.275mol1」，故D正確。

11.已知C12(g)+CO(g)=COCb(g)的速率方程o=kc*C12)-c(CO)(Z為速率常數(shù))，該反

應(yīng)可認(rèn)為經(jīng)過以下反應(yīng)歷程：

第一步：CL(g)=2CI(g)快速平衡

第二步：Cl(g)+CO(g)^=±COCl(g)快速平衡

第三步：COCl(g)+Cl2(g)—COCl2(g)+Cl(g)慢反應(yīng)

下列說法正確的是()

A.第三步反應(yīng)的活化能較低，是決速反應(yīng)

B.C1是該總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，COC1是該總反應(yīng)的催化劑

C.c(Cb)、c(CO)分別增大相同的倍數(shù)，對總反應(yīng)速率的影響程度前者大

D.升溫可使人增大導(dǎo)致反應(yīng)速率加快

答案:D

解析：第三步反應(yīng)為慢反應(yīng)，則反應(yīng)的活化能較大，是決速反應(yīng)，故A錯誤；C1和

COC1都是該總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，故B錯誤；從速率方程o=Z』(C12),c、(CO)中可以看

出，c(CO)、c(Cb)分別增大用同的倍數(shù)，對總反應(yīng)速率的影響程度c(CO)大，故C錯

誤；升溫可以提高反應(yīng)物中活化分子的百分?jǐn)?shù)，使攵增大導(dǎo)致反應(yīng)速率加快，故D正

確。

/t

12.已知2N2O(g)-2N2(g)+O2(g)的速率方程為v=k-c(N2O)(k為速率常數(shù)，只與溫

度、催化劑有關(guān))。實驗測得，N2O在催化劑X表面反應(yīng)的變化數(shù)據(jù)如下：

r/min010203040506070

C(N2O)

/(inol0.1000.080C\0.0400.020C260

下列說法正確的是()

A.n=1,C\>C2=C3

B.z=10min時，z?(N2O)=2.0X10~3molL-1-s-,

c.相同條件下，增大Nq的濃度或催化劑x的表面積，都能加快反應(yīng)速率

D.保持其他條件不變，若N?O起始濃度為0.2（）（）molLj當(dāng)濃度減至一半時共耗時50

min

答案：D

解析：根據(jù)題表中數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)的速率始終不變，N2O的消耗是勻速的，說明反

應(yīng)速率與c（N2。）無關(guān)，故速率方程中〃=0,每10min一氧化二氮濃度減小0.02mol-L

一I則c\=0.06＞（?2=（?3=0,A、C錯誤；/=10min時瞬時速率等于平均速率O（N2。）

OIOOB

=（.-0.000^01^-1-20x10-3m0|.L-i.錯誤；速率方程中〃=0,故速率與

lOmin

N2O濃度無關(guān)，故C錯誤；保持其他條件不變，該反應(yīng)的反應(yīng)速率不變，即為2.0X10

7mol?L-?min-,若起始濃度為0.200mol?L-,濃度減至一半時所耗時間為

-1

O.lOOmol.L=50min,D正確。

2.0x10-3mol.L_1,min-1

13.（2024.濟(jì)南歷城模擬）二甲醛（CH30cH3）被稱為21世紀(jì)的“清潔能源”，科學(xué)家研

究在酸性條件下，用甲醇可合成二甲酸，反應(yīng)歷程中相對能量變化如圖所示。

相對能量/(xKHkJ-moL)

下列敘述錯誤的是（）

A.循環(huán)過程中，催化劑參與了中間反應(yīng)

B.該歷程中最小的能壘（基元反應(yīng)活化能）為1.31kJmor1

H'

C.制約總反應(yīng)速率關(guān)鍵步驟的基元反應(yīng)方程式為3I—CH30cH3+H+

CHWCHn?

D.總反應(yīng)方程式為2CH3OHJS=CH3OCH3+H2O

答案：B

解析：整個過程中H一是催化劑，先參與第一步反應(yīng)，在最后一步反應(yīng)生成，故A正

確；由題圖可知該歷程中最小的能壘（基元反應(yīng)活化能）為131kJmol-1,注意縱坐標(biāo)的

單位，故B錯誤；決定總反應(yīng)速率的是活化能或能壘最高的基元反應(yīng)，由題圖可知，

該基元反應(yīng)為——CH3OCH3+H+,故C正確；整個過程消耗甲醇，生成二甲醒

CH3OCH3

和水，故總反應(yīng)為2cH30H催化劑CH3OCH3+H2O,故D正確。

14.(9分)汽車排氣管裝有三元催化劑裝置，在催化劑表面通過發(fā)生吸附、解吸消除

CO、NO等污染物。反應(yīng)機理如下［Pt(s)表示催化劑，右上角帶“”表示吸附狀態(tài)］:

I.NO+Pt(s)^=NO*

n.co+Pt(s)^=co*

IILNO*^N*+O*

IV.CO*+O'==CCh+Pt(s)

V.N"+N*^=N2+Pt(s)

VI.N0*+N*^N20+Pt(s)

經(jīng)測定汽車尾氣中反應(yīng)物濃度及生成物濃度隨溫度7變化關(guān)系如圖1和圖2所示。

⑴圖1中溫度從7；升至7b的過程中，反應(yīng)物濃度急劇減小的主要原因是

⑵圖2中小℃時反應(yīng)V的活化能(填“V”“>”或“=")反應(yīng)VI的活化

能；7TC時發(fā)生的主要反應(yīng)為(填“IV”“V”或“VI”)。

答案：(1)