2025屆高三高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)題型突破15物質(zhì)能量、能壘變化圖像1.(2023·浙江6月選考)一定條件下,1-苯基丙炔(Ph—C≡C—CH3)可與HCl發(fā)生催化加成,反應(yīng)如下:反應(yīng)過程中該炔烴及反應(yīng)產(chǎn)物的占比隨時間的變化如圖(已知:反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ為放熱反應(yīng)),下列說法不正確的是()A.反應(yīng)焓變:反應(yīng)Ⅰ>反應(yīng)ⅡB.反應(yīng)活化能:反應(yīng)Ⅰ<反應(yīng)ⅡC.增加HCl濃度可增加平衡時產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物Ⅰ的比例D.選擇相對較短的反應(yīng)時間,及時分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ2.(2024·安徽卷)某溫度下,在密閉容器中充入一定量的X(g),發(fā)生下列反應(yīng):X(g)Y(g)(ΔH1<0),Y(g)Z(g)(ΔH2<0),測得各氣體濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。下列反應(yīng)進程示意圖符合題意的是()3.(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步進行B.反應(yīng)達平衡時,升高溫度,R的濃度增大C.使用Ⅱ時,反應(yīng)體系更快達到平衡D.使用Ⅰ時,反應(yīng)過程中M所能達到的最高濃度更大考情分析:本題型以反應(yīng)歷程的能量變化圖示為載體,主要考查信息獲取與加工,邏輯推理與論證能力。考查角度:(1)依據(jù)能量圖示判斷吸、放熱。(2)依據(jù)活化能大小判斷反應(yīng)速率大小。(3)依據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式。(4)鍵能計算、反應(yīng)熱計算及蓋斯定律的應(yīng)用。1.過渡態(tài)A+B—C[A…B…C]A—B+C備注:(1)以上為一種基元反應(yīng),其中正反應(yīng)活化能Ea正=b-a,逆反應(yīng)活化能Ea逆=b-c,ΔH=Ea正-Ea逆=c-a。(2)過渡態(tài)(A…B…C)不穩(wěn)定。2.中間體備注:處于能量最高點的是反應(yīng)的過渡態(tài),在多步反應(yīng)中兩個過渡態(tài)之間的是中間體,中間體很活潑,壽命很短,但是會比過渡態(tài)更穩(wěn)定些。3.能壘與決速反應(yīng)步(1)反應(yīng)歷程中的最大能壘是指正反應(yīng)過程中最大相對能量的差值,可以用估算法進行確定。(2)正反應(yīng)活化能越大,能壘越大,反應(yīng)速率越小,即多步反應(yīng)中能壘最大的反應(yīng)為決速反應(yīng)。(3)相同反應(yīng)物同時發(fā)生多個競爭反應(yīng),其中能壘越小的反應(yīng),反應(yīng)速率越大,產(chǎn)物占比越高。1.(2024·臺州高三質(zhì)量評估)反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)ΔH=-620.9kJ·mol-1分三步進行,各步的相對能量變化如圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:下列說法不正確的是()A.三步反應(yīng)中決定總反應(yīng)速率的是反應(yīng)ⅠB.Ⅰ、Ⅱ兩步的總反應(yīng)為CO(g)+2NO(g)CO2(g)+N2O(g)ΔH=-513.5kJ·mol-1C.根據(jù)圖像無法判斷過渡狀態(tài)a、b、c的穩(wěn)定性相對高低D.反應(yīng)Ⅲ逆反應(yīng)的活化能EaⅢ(逆)=554.9kJ·mol-12.(2024·浙南名校聯(lián)盟聯(lián)考)反應(yīng)S2O82?(aq)+2I-(aq)2SO42?(aq)+I2(aq)在加入Fe3+后反應(yīng)進程中的能量變化如圖,已知反應(yīng)機理中有Fe2+出現(xiàn)。下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是(A.步驟①的熱化學(xué)方程為2Fe3+(aq)+2I-(aq)I2(aq)+2Fe2+(aq)ΔH=(E3-E1)kJ·mol-1B.決速步是第②步C.升高溫度可以更容易檢測到Fe2+D.無Fe3+時,反應(yīng)的活化能小于E3-E2,但是ΔH相同3.(2024·寧波第一學(xué)期模擬)25℃時,固體酸分子篩催化乙醇脫水,乙醇的分子間脫水和分子內(nèi)脫水過程與相對能量變化如圖所示:已知產(chǎn)物1為乙烯,產(chǎn)物2為乙醚,下列說法不正確的是()A.乙醇通過氫鍵吸附于固體酸分子篩表面并放出熱量B.生成產(chǎn)物2的決速步活化能為60.1kcal·mol-1C.生成產(chǎn)物1的熱化學(xué)方程式為CH3CH2OH(l)CH2CH2(g)+H2O(l)ΔH=+13.8kcal·mol-1D.升高溫度、延長反應(yīng)時間及選擇合適催化劑均可提高產(chǎn)物1的產(chǎn)率4.在電解質(zhì)水溶液中,其他條件相同的情況下,CO2在三種不同催化劑(a、b、c)上電還原為CO的反應(yīng)歷程中相對能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是()A.電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-CO+H2OB.使用b催化劑時反應(yīng)速率最快C.使用c催化劑時反應(yīng)更容易發(fā)生D.升高溫度,三種歷程的速率不一定都增大5.(2024·海口模擬)氫氣可將CO2還原為甲烷:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),科學(xué)家研究在催化劑表面上CO2與H2反應(yīng)的前三步歷程如圖所示,吸附在催化劑表面上的物種用“·”標注,Ts表示過渡態(tài)。下列說法正確的是()A.起始到Ts1歷程中發(fā)生了非極性共價鍵的斷裂B.該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率取決于Ts3的能壘C.前三步歷程中最小能壘步驟的化學(xué)方程式為·CO+3H2(g)+H2O(g)·CO+·OH+·H+3H2(g)D.物質(zhì)吸附在催化劑表面,形成過渡態(tài)的過程會放出熱量三步突破能量變化—活化能(能壘)圖參考答案題型突破15物質(zhì)能量、能壘變化圖像真題導(dǎo)航1.C[A.根據(jù)蓋斯定律,ΔHⅡ=ΔHⅠ+ΔHⅢ,則ΔHⅠ-ΔHⅡ=-ΔHⅢ>0,即ΔHⅠ>ΔHⅡ,因此反應(yīng)焓變:反應(yīng)Ⅰ>反應(yīng)Ⅱ,故A正確;B.短時間里反應(yīng)Ⅰ得到的產(chǎn)物比反應(yīng)Ⅱ得到的產(chǎn)物多,說明反應(yīng)Ⅰ的速率比反應(yīng)Ⅱ的速率快,速率越快,其活化能越小,則反應(yīng)活化能:反應(yīng)Ⅰ<反應(yīng)Ⅱ,故B正確;C.增加HCl濃度,平衡正向移動,但平衡時產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物Ⅰ的比例可能降低,故C錯誤;D.根據(jù)圖中信息,反應(yīng)時間較短時反應(yīng)速率反應(yīng)Ⅰ遠大于反應(yīng)Ⅱ,則選擇相對較短的反應(yīng)時間,及時分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ,故D正確。]2.B[由題圖可知,生成Y的速率大于生成Z的速率,則第一步反應(yīng)的活化能比第二步反應(yīng)的活化能小,C項、D項錯誤;結(jié)合ΔH1、ΔH2均小于0可知,兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng),故反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,則能量:X>Y>Z,A項錯誤,B項正確。]3.C模擬預(yù)測1.B2.C3.D[A.根據(jù)過程能量示意圖可知,乙醇通過氫鍵吸附于固體酸分子篩表面并放出熱量,A正確;B.生成產(chǎn)物2的決速步對應(yīng)活化能最大,對應(yīng)數(shù)值:(9.3+50.8)kcal·mol-1=60.1kcal·mol-1,B正確;C.根據(jù)過程能量示意圖可知,生成產(chǎn)物1的熱化學(xué)方程式為CH3CH2OH(l)CH2CH2(g)+H2O(l)ΔH=+13.8kcal·mol-1,C正確;D.反應(yīng)存在限度,延長反應(yīng)時間及選擇合適催化劑不能提高轉(zhuǎn)化率,D錯誤。]4.B[從題圖可知反應(yīng)物是CO2和2個H+得2個e-生成CO和H2O,總反應(yīng)為CO2+2H++2e-CO+H2O,A正確;使用c催化劑時,活化能最小,反應(yīng)速率最快,反應(yīng)更容易發(fā)生,B錯誤,C正確;升高溫度,可能使催化劑失活,從而使反應(yīng)速率降低,D正確。]5.A[根據(jù)圖示可知,起始到Ts1歷程中H2分子部分變成·H,則發(fā)生了H—H非極性共價鍵的斷裂,A項正確;在前三步歷程中,Ts1的能壘最大,為決速反應(yīng),B項錯誤;從圖中可知,在前三步歷程中,Ts3的能壘最低,此步反應(yīng)的化學(xué)方程式為·CO+·OH+·H+3H2(g)·CO+3H2(g)+H2O(g),C項錯誤;由過渡態(tài)的能量變化可知,物質(zhì)吸附在催化劑表面,形成過渡態(tài)的過程能量升高,吸收熱量,D項錯誤。]2025屆高三高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)題型突破16催化循環(huán)反應(yīng)機理圖1.(2021·浙江6月選考)制備苯甲酸甲酯的一種反應(yīng)機理如圖(其中Ph-代表苯基)。下列說法不正確的是()A.可以用苯甲醛和甲醇為原料制備苯甲酸甲酯B.反應(yīng)過程涉及氧化反應(yīng)C.化合物3和4互為同分異構(gòu)體D.化合物1直接催化反應(yīng)的進行2.(2024·河北卷)閱讀以下材料,完成該題。我國科技工作者設(shè)計了如圖所示的可充電Mg-CO2電池,以Mg(TFSI)2為電解質(zhì),電解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕獲CO2,使放電時CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙,同時改善了Mg2+的溶劑化環(huán)境,提高了電池充放電循環(huán)性能。對上述電池放電時CO2的捕獲和轉(zhuǎn)化過程開展了進一步研究,電極上CO2轉(zhuǎn)化的三種可能反應(yīng)路徑及相對能量變化如圖(*表示吸附態(tài))。下列說法錯誤的是()A.PDA捕獲CO2的反應(yīng)為+CO2B.路徑2是優(yōu)先路徑,速控步驟反應(yīng)式為*CO2??++e-*C2O42?C.路徑1、3經(jīng)歷不同的反應(yīng)步驟但產(chǎn)物相同;路徑2、3起始物相同但產(chǎn)物不同D.三個路徑速控步驟均涉及*CO2??轉(zhuǎn)化3.(2023·湖南卷)N2H4是一種強還原性的高能物質(zhì),在航天、能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。我國科學(xué)家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑(用[L-Ru-NH3]+表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4,其反應(yīng)機理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后,配體NH3失去質(zhì)子能力增強B.M中Ru的化合價為+3C.該過程有非極性鍵的形成D.該過程的總反應(yīng)式:4NH3-2e-N2H4+2NH4考情分析:本題型圍繞微粒組成、微粒變化、微粒之間的作用力、化合價的變化。化學(xué)鍵的變化設(shè)置,考查學(xué)生提取信息、推理論證的能力。考查角度:(1)宏觀變化,示意圖是以物質(zhì)的形式呈現(xiàn)。(2)微觀變化,示意圖是以結(jié)構(gòu)簡式或結(jié)構(gòu)式形式呈現(xiàn)。1.機理圖的解讀在機理圖中,先找到確定的反應(yīng)物,反應(yīng)物一般是通過一個箭頭進入整個歷程的物質(zhì)(產(chǎn)物一般多是通過一個箭頭最終脫離這個歷程的物質(zhì)),與之同時反應(yīng)的就是催化劑,并且經(jīng)過一個完整循環(huán)之后又會生成;中間產(chǎn)物則是這個循環(huán)中的任何一個環(huán)節(jié)。如下圖所示:2.催化反應(yīng)機理題的解題思路(1)通覽全圖,找準一“劑”三“物”一“劑”指催化劑催化劑在機理圖中多數(shù)是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的,以催化劑粒子為主題的多個物種一定在機理圖中的主線上三“物”指反應(yīng)物、生成物、中間物質(zhì)(或中間體)反應(yīng)物通過一個箭頭進入整個歷程的物質(zhì)一般是反應(yīng)物生成物通過一個箭頭最終脫離整個歷程的物質(zhì)大多是生成物中間體通過一個箭頭脫離整個歷程,又由一個箭頭進入整個歷程的物質(zhì)是中間體,中間體有時在反應(yīng)歷程中應(yīng)用“[]”標出(2)逐項分析得答案根據(jù)第一步由題給情境信息,找出催化劑、反應(yīng)物、生成物、中間體,再結(jié)合每一選項設(shè)計的問題逐項分析判斷,選出正確答案。1.(2024·義烏五校聯(lián)考)甲酸(HCOOH)可在納米級Pd表面分解為活性H2和CO2,經(jīng)下列歷程實現(xiàn)NO3?的催化還原。已知Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)表示Fe3O4中二價鐵和三價鐵。下列說法不正確的是(A.生產(chǎn)中將催化劑處理成納米級顆粒可增大甲酸分解的速率B.在整個歷程中,每1molH2可還原2molNOC.HCOOH分解時,只有極性共價鍵發(fā)生了斷裂D.反應(yīng)歷程中生成的H+可調(diào)節(jié)體系pH,有增強NO32.(2024·浙江高三模擬)過氧硫酸氫根(HSO5?)參與烯烴的不對稱環(huán)氧化反應(yīng)的機理如圖,下列說法不正確的是(A.該反應(yīng)有水生成B.利用此反應(yīng)可將乙烯氧化為環(huán)氧乙烷C.過氧硫酸氫根是該反應(yīng)的催化劑D.通過調(diào)節(jié)環(huán)境的酸堿性,可以控制部分極性共價鍵的斷裂3.(2024·浙江全真模擬卷)通過Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)之間的轉(zhuǎn)化,將天然烷烴R—H轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲋稻毣瘜W(xué)品,該過程曾被譽為合成化學(xué)的“圣杯”,轉(zhuǎn)化過程如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()A.制備增值精細化學(xué)品的催化劑為[LnFeⅡ]B.反應(yīng)④⑤,均有自由基參加的非氧化還原反應(yīng)C.制備增值精細化學(xué)品的總反應(yīng)為D.反應(yīng)③中有機物發(fā)生還原反應(yīng)4.(2023·全國新課標卷)“肼合成酶”以其中的Fe2+配合物為催化中心,可將NH2OH與NH3轉(zhuǎn)化為肼(NH2NH2),其反應(yīng)歷程如下所示。下列說法錯誤的是()A.NH2OH、NH3和H2O均為極性分子B.反應(yīng)涉及N—H、N—O斷裂和N—N生成C.催化中心的Fe2+被氧化為Fe3+,后又被還原為Fe2+D.將NH2OH替換為ND2OD,反應(yīng)可得ND2ND25.(2024·北京一六一中學(xué)測試)科研人員提出CeO2催化合成DMC需經(jīng)歷三步反應(yīng),反應(yīng)歷程如圖所示。下列說法正確的是()A.反應(yīng)①、②、③中均有O—H的斷裂B.生成DMC的總反應(yīng)的原子利用率為100%C.該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率D.DMC與過量NaOH溶液反應(yīng)可生成Na2CO3和甲醇參考答案題型突破16催化循環(huán)反應(yīng)機理圖真題導(dǎo)航1.D[A.由圖中信息可知,苯甲醛和甲醇分子在化合物2的催化作用下,參與催化循環(huán),最后得到產(chǎn)物苯甲酸甲酯,故A項正確;B.由圖中信息可知,化合物4在H2O2的作用下轉(zhuǎn)化為化合物5,即醇轉(zhuǎn)化為酮,該過程是失氫的氧化反應(yīng),故B項正確;C.化合物3和化合物4所含原子種類及數(shù)目均相同,結(jié)構(gòu)不同,兩者互為同分異構(gòu)體,故C項正確;D.由圖中信息可知,化合物1在NaH的作用下形成化合物2,化合物2再參與催化循環(huán),所以直接進行催化反應(yīng)的是化合物2,化合物1間接進行催化反應(yīng),故D項錯誤。]2.D[由路徑2可知,PDA捕獲CO2生成,A項正確;由題給信息可知,路徑2為優(yōu)先路徑,由能量變化圖可知,路徑2中*CO2??轉(zhuǎn)化為?C2O42?的活化能最大,是速控步驟,反應(yīng)式為*CO2??++e??C2O42?+,B項正確;由題圖中路徑1和路徑3的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,二者經(jīng)歷的步驟不同,但產(chǎn)物均為*MgCO3,路徑