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(共42张PPT)
第 23 讲
催化剂、反应机理与活化能
2025
2024河北卷-17题 原理综合题：考察活化能，反应热与活化能E正和E逆关系
2024河北卷-14题 选择题：考察反应机理与活化能，以电化学为背景，反应路径和能量变化图的综合分析
2024浙江卷-19题 原理综合题：催化剂、反应机理与活化能的综合，结合活化能的大小找好决速步骤，同时应知道催化剂的多少也影响反应速率
2024吉林卷-18题 原理综合题：考察催化剂，达平衡前催化剂提高反应速率提高转化率，达平衡后加入催化剂则对转化率没有作用
2024安徽卷-10题 选择题：考察反应机理与活化能，活化能与反应速率之间的关系，吸放热的图像对比
2024江苏卷-5题 选择题：考察催化剂，催化剂的作用就是加快反应速率，原因是降低活化能，而与反应热没有关系
2024江苏卷-17题 原理综合题，考察催化剂，催化剂与反应物的接触面积也是影响反应速率的因素，则在规定时间内也影响产率
2024吉林卷-17题 实验大题：考察催化剂， 催化剂的判断及优缺点分析
2024吉林卷-10题 选择题：考察催化剂，高温时催化剂失活
2024年——催化剂、反应机理与活化能考向考点统计
重温经典
模型建构
名师导学
2025
知识重构
1.基元反应
大部分化学反应不是经过一步化学反应就能完成的，许多化学化学反应需要经历多步反应才能实现。每一步反应都称为基元反应。每一步都需要发生有效碰撞。
比如乙醇催化氧化（如下所示）就是典型的由基元反应组成的化学反应。
2.活化能
有效碰撞：能够发生反应的碰撞称为有效碰撞
有效碰撞的条件：分子具有足够的能量；分子在碰撞时具有合适的取向。
活化分子：具有足够能量且能够发生有效碰撞的分子。
2.活化能
活化能：活化分子具有平均能量与反应物分子具有的平均能量差
活化分子平均能量
普通分子平均能量
活化能
活化能近似等于反应物分子断键变成原子是吸收的总能量（E1）
活化能的大小不能改变反应热，但是可以改变反应的难易程度。活化能越低，反应条件越简单，反应速率越快。
活化能应用：
其反应过程能量变化示意图如图。其中决定NO氧化反应速率的步骤是反应_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
Ⅱ
经典例题：
活化能
链接课标——催化剂要求
能运用催化剂对化学反应速率的影响规律解决生产、生活、实验室中的实际问题，能讨论化学反应条件的选择和优化。（节选）
核心素养体现：变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知
3.催化剂
向反应中加入催化剂后，催化剂通过改变反应路径达到降低活化能的目的，继而达到增大化学反应速率的目的。
催化剂：Cu
中间产物：CuO
eg：乙醇催化氧化
势能图像
机理图像
经典例题：
反应物
产物
催化剂的特点：
①催化剂的选择性。
②催化剂的活性。
反应物 催化剂及条件 产物
CO+H2 催化剂：Cu-Zn-O，Zn-Cr-O，温度：573K,压强：1.0133×107Pa 甲醇
催化剂：Ni，温度：573K，压强1.0133×107Pa 甲烷
速率不同
产物不同
注意：
催化剂只能缩短到达平衡状态的时间，不能改变最后的平衡状态及反应热。
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2025
知识重构
【例1】（2024年安徽卷）10. 某温度下，在密闭容器中充入一定量的X(g)，发生下列反应：X(g) Y(g)(ΔH1<0)，Y(g) Z(g)(ΔH2<0)，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是
【答案】B
【解析】由图可知，说明X(g)Y(g)的反应速率大于Y(g)Z(g)的反应速率，则反应X(g)Y(g)的活化能小于反应Y(g)Z(g)的活化能。
【例2】（2024年江苏卷） 下列说法正确的是
A. 豆科植物固氮过程中，固氮酶能提高该反应的活化能
B. 与反应中，Ag催化能提高生成的选择性
C. 制反应中，能加快化学反应速率
D. 与反应中，能减小该反应的焓变
【答案】C
A． 固氮酶是豆科植物固氮过程的催化剂，能降低该反应的活化能，A错误；
B．根据题意，催化剂有选择性，如C2H4与O2反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO，则判断Ag催化不能提高生成CH3CHO的选择性，B错误；
C． MnO2是H2O2制O2反应的催化剂，能加快化学反应速率，C正确；
D． V2O5是SO2与O2反应的催化剂，能加快反应速率，但不能改变该反应的焓变，D错误；
【例3】（2024年河北卷第17题）氯气是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1，4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
【答案】
【分析】
【答案】（3）BD
（4）流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。
【分析】小问3
A．增大HCl的流速，由图像可知，HCl的转化率在减小，不符合题意；
B．M对应温度为360℃，由图像可知，升高温度，HCl的转化率增大，符合题意；
C．增大n(HCl):n(O2)，HCl的转化率减小，不符合题意；
D．使用高效催化剂，可以增加该温度下的反应速率，使单位时间内HCl的转化率增加，符合题意；
【答案】（3）BD
（4）流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。
【分析】【小问4】图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要是流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。
【例5】（2023广东15）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应 。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Ⅰ和Ⅱ，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Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【分析】
A．由图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；
B．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．由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，
D．由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确；
【例6】（2023新课标29）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
【答案】(1)-45
(2) (ⅱ) 在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于的键能比H-H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)
【例7】（2021年浙江卷）在298.15 K、100 kPa条件下，N2(g) +3H2 (g)=2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1，N2 (g) 、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J·K-1·mol-1。一定压强下，1 mol反应中，反应物[N2(g) +3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是
【解析】
该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，根据题目中给出的反应物与生成物的比热容可知，升高温度反应物能量升高较快，反应结束后反应放出的热量也会增大，比较4个图像B符合题意，故答案选B。
【例8】（2020年天津卷）理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN HNC异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是的是
【答案】D
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH= +59.3kJ mol-1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂，可以改变反应的反应热
【分析】
该试题情景内容对于学生老说是陌生的内容，学生需要从题干中的文字和图像内容中提取出解题所需要的关键信息。评价学生对图像内容的理解与分析能力，以及对一般规律的归纳与总结能力。
【例8】（2020年天津卷）理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN HNC异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是的是
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH= +59.3kJ mol-1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂，可以改变反应的反应热
【解析】
A.根据图中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根据能量越低越稳定，因此HCN比HNC稳定，故A正确；
B.根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应反应热:
△H=59.3kJ·mol－1-0=+59.3kJ·mol－1，故B正确；
C.根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正反应的活化能大于逆反应的活化能，故C正确；
D.使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路径，反应热只与反应物和生成物的总能量有关，故D错误。
【例9】（2018年全国Ⅱ卷）CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表：
积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g) 消碳反应CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol 1) 75 172
活化能/(kJ·mol 1) 催化剂X 33 91
催化剂Y 43 72
由上表判断，催化剂X____Y（填“优于”或“劣于”），理由是_________________。
【答案】劣于，相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大。
【分析】
该试题通过提供的催化剂信息和反应信息，结合相关知识判定催化剂优劣。这道试题不仅评价学生对活化能、催化剂相关内容的认知和理解。同时评价学生对文字、图表信息的分析与理解能力.
【例9】（2018年全国Ⅱ卷）CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表：
积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g) 消碳反应CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol 1) 75 172
活化能/(kJ·mol 1) 催化剂X 33 91
催化剂Y 43 72
由上表判断，催化剂X____Y（填“优于”或“劣于”），理由是_________________。
【解析】
根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。
【例10】（2022·广东卷）在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时，0~2min内，v(X)=1.0mol·L－1·min－1
【答案】D
【分析】
该试题通过提供的不同催化剂对应反应信息，结合相关知识判定选项正误。这道试题不仅评价学生对催化剂、反应速率计算相关内容的认知和理解。同时评价学生对符号、图表信息的分析与理解能力以及对信息推理与判断能力。
【例10】（2022·广东卷）在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时，0~2min内，v(X)=1.0mol·L－1·min－1
【详解】
A．由图可知，无催化剂时，随反应进行，生成物浓度也在增加，说明反应也在进行，故A错误；
B．由图可知，催化剂I比催化剂II催化效果好，说明催化剂I使反应活化能更低，反应更快，故B错误；
C．由图可知，使用催化剂II时，在0~2min 内Y的浓度变化了2.0mol/L，而a曲线表示的X的浓度变化了2.0mol/L，二者变化量之比不等于化学计量数之比，所以a曲线不表示使用催化剂II时X浓度随时间t的变化，故C错误；
【例10】（2022·广东卷）在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时，0~2min内，v(X)=1.0mol·L－1·min－1
【详解】
D．使用催化剂I时，在0~2min 内，Y的浓度变化了4.0mol/L，则
【例11】（2022·湖南）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Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ
C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用
【答案】AD
【分析】
该试题通过提供的反应图像信息，判定选项内容正误。评价学生对图像信息的分析与理解，以及相关知识的辨析能力。
【例11】（2022·湖南）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Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ
C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用
【详解】
A．由图中信息可知，进程Ⅰ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．进程Ⅱ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；
【例11】（2022·湖南）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Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ
C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用
【详解】
C．进程Ⅲ中由S Y转化为P Y的活化能高于进程Ⅱ中由S X转化为P X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Ⅲ<Ⅱ，Ｃ说法不正确；
D．由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S Z，然后S Z转化为产物P Z，由于P Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确；
【例12】（2022·山东）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
【答案】D
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成HONO的反应历程有2种
C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
【分析】
该试题通过提供的反应图像信息，判定选项内容正误。评价学生对图像信息的分析与理解，以及相关知识的辨析能力。
【例12】（2022·山东）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成HONO的反应历程有2种
C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
【详解】
A．根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO+ OOH=NO2+ OH、NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+ C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+ OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为+2价、+4价、+3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；
B．根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；
【例12】（2022·山东）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成HONO的反应历程有2种
C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
【详解】
C．NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；
D．无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为:
2C3H8+O2 2C3H6+2H2O。当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误；
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2025
知识重构
催化剂相关试题呈现的形式主要以图表信息为载体，考查学生对反应热、活化能、催化剂对反应历程的影响与能量变化，考查内容越来越多元化，从反应热计算，方案评价，反应历程分析等。解决这类试题，首先要正确认识和理解相关概念，了解这个概念在实际反应过程中发挥的作用，比如催化剂是如何改变化学反应速率的、利用活化能判断化学反应难易程度。
如何解决图表信息题
图像分析
类比法
索引法
提取信息
获得解题关键信息
活化能、物质转化关系、反应热、反应物和产物能量大小关系
加工信息
按照题干内容加工信息
答案
该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV
（节选自2019全国卷）
在进行图表分析的时候，要从陌生情境和图像中找到熟悉的影子
类比法分析图像
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2025
知识重构
建议1：讲透相关概念和知识内容
建议2：多做真题，总结归类
建议3：不要盲目刷题，做透一道题，强于刷10道题第 23 讲-催化剂、反应机理与活化能
1.（2023.1浙江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[已知和的相对能量为0]，下列说法不正确的是
A．
B．可计算键能为
C．相同条件下，的平衡转化率：历程Ⅱ>历程Ⅰ
D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：
2.（2024邯郸高三第三次调研卷）研究可再生资源甲醇、乙醇等低碳醇，对于环境问题和能源问题都具有非常的意义。利用乙醇、水催化重整可获得。相关主要反应如下：
反应ⅰ：
反应ⅱ：
请回答下列问题：
（1）298 K时，相关物质的相对能量如表所示。
物质
相对能量/（kJ·mol） -110.5 -241.8 0
①由表中数据推测，的相对能量______（填“>”“<”或“=”）-241.8kJ
②的相对能量为______kJ mol。
3.（2023.6浙江19）水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。
水煤气变换反应：
请回答：
(5)在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应及产物分子脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因是 。
4.（2023全国甲28）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(3)分别与反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)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，则与反应的能量变化应为图中曲线 (填“c”或“d”)。
(ⅲ)与反应，氘代甲醇的产量 (填“＞”“＜”或“=”)。若与反应，生成的氘代甲醇有 种。
5.（2023辽宁18）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：
NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4
2NO+O2=2NO2
(ⅰ)上述过程中NO2的作用为 。
(ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是 (答出两点即可)。
6.（2023重庆17）银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。
(1)在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据图所示，回答下列问题：
①中间体生成吸附态的活化能为 。
②由生成的热化学方程式为 。
7.（2023北京16）尿素合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(2)二十世纪初，工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ．和生成；
ⅱ．分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．
8.（2023湖北19）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如下：
回答下列问题：
(1)已知中的碳氢键和碳碳键的键能分别为和，H-H键能为。估算的 。
(2)图示历程包含 个基元反应，其中速率最慢的是第 个。
9.（2022·北京卷）CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。
下列说法不正确的是
A．反应①为；反应②为
B．，比多，且生成速率不变，可能有副反应
C．时刻，副反应生成的速率大于反应②生成速率
D．之后，生成的速率为0，是因为反应②不再发生
10．（2022·山东卷）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成的反应历程有2种
C．增大NO的量，的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
11．（2022·湖南卷）科学家发现某些生物酶体系可以促进和的转移(如a、b和c)，能将海洋中的转化为进入大气层，反应过程如图所示。
下列说法正确的是
A．过程Ⅰ中发生氧化反应
B．a和b中转移的数目相等
C．过程Ⅱ中参与反应的
D．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为
12.（2018年海南卷12题）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SO2。下列说法正确的是(双选)
A．每活化一个氧分子吸收0.29eV能量
B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV
C．氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程
D．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂
13.（2021河北学业水平考试演练10题）氯化钯可以催化乙烯制备乙醛（Wacker法），反应过程如图：
下列叙述错误的是（ ）
A．被氧化的反应为
B．催化剂再生的反应为
C．制备乙醛的总反应为
D．如果原料为丙烯，则主要产物是丙醛
14.（2021湖南省学业水平考试演练9题）活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示：
下列说法正确的是( )
A. 该反应为吸热反应
B. 产物的稳定性：P1>P2
C. 该历程中最大正反应的活化能E正=186.19kJ mol-1
D. 相同条件下，由中间产物z转化为产物的速率：v(P1)15.（2021湖南省学业水平考试演练9题）己知(g)+H2(g)→CH3CH2CH3(g) △H=-157 kJ/mol。已知环丙烷(g)的燃烧热△H=-2092 kI/mol，丙烷(g)的燃烧热△H=-2220 kJ/mol，1 mol液态水蒸发为气态水的焓变为△H=+44 kJ/mol。则 2 mol氢气完全燃烧生成气态水的△H(kJ/mol)为
A. -658 B. -482 C. -329 D. -285
16.（2021·上海浦东新区·高三一模）碳在氧气或臭氧中燃烧的能量变化如图所示，下列说法正确的是
A．O2(g) O3(g)+80.8 kJ
B．将O2转变为O3 后再与碳反应，可获得更多的能量
C．l mol碳不完全燃烧所释放的能量介于393.5～474.3 kJ
D．断裂l mol O2(g)中共价键吸收的能量比形成1mol CO2(g)中共价键放出的能量少
17.（2021·湖南株洲市·高三一模）石墨在一定条件下能转化为金刚石，其能量变化如图所示，其中E1=393.5 kJ/mol，E2=395.4 kJ/mol，下列说法正确的是( )
A．石墨转化为金刚石属于物理变化
B．金刚石能量比石墨能量高 1.9 kJ/mol
C．金刚石的稳定性强于石墨
D．E1表示1mol C(s，石墨)所具有的总能量
18.（2020江苏卷20题节选）CO2/ HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
（1）CO2催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-，其离子方程式为__________；其他条件不变，HCO3-转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图-1所示。反应温度在40℃~80℃范围内，HCO3-催化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是_____________。
（2）HCOOH催化释氢。在催化剂作用下， HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图-3所示。
①HCOOD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_______________。
19.（2018年全国Ⅰ卷28题节选）F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡,体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t=∞时，N2O5(g)完全分解):
t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞
P/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1
（1）已知：
2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H1=-4.4KJ·mol-1
2NO2(g)=N2O4(g) △H2=-55.3KJ·mol-1
则反应的△H=__________KJ·mol-1
（2）对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步N2O5NO3+NO2 快速平衡
第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反应
第三步NO+NO3→2NO2 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__________(填标号)
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NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D.第三步反应活化能较高
20.（2021·陕西渭南市·高三一模）氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，研究氮氧化物的反应机理更有助于消除大气污染。
①催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，研究发现在以为主的催化剂上可能发生的反应过程如图。写出脱硝过程的总反应的化学方程式：_______。
②催化氧化法去除NO是在一定条件下，用消除NO污染，其反应原理为。不同温度条件下，为2：1时，得到NO脱除率曲线如图所示。脱除NO的最佳温度是_______。在温度超过1000时NO脱除率骤然下降的原因可能是_______。
③NO氧化反应：分两步进行，反应Ⅰ.，反应Ⅱ.，其反应过程能量变化示意图如图。其中决定NO氧化反应速率的步骤是反应_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
第 23 讲-催化剂、反应机理与活化能答案与解析
1.【答案】C
【详解】A．催化剂能降低活化能，但是不能改变反应的焓变，因此，A正确；
B．已知的相对能量为0，对比两个历程可知， 的相对能量为，则键能为，B正确；
C．催化剂不能改变反应的平衡转化率，因此相同条件下，的平衡转化率：历程Ⅱ=历程Ⅰ，C错误；
D．活化能越低，反应速率越快，由图像可知，历程Ⅱ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：，D正确；
故答案为：C。
2.【答案】 ①. ＜ ②.
【详解】①.同一个物质三种状态间的能量由小到大的顺序：固态 ＜液态 ＜气态
②利用盖斯定律去得出和表格中物质对应的方程式，反应ⅰ-2反应ⅱ，目标反应的=255.7，再结合公式“反应热=反应物的能量总和—生成物的能量总和”就可以求出乙醇气体的能量了。
3.【答案】 (5)随着温度的升高，反应物分子在催化剂表面的吸附降低，从而导致其反应物分子在催化剂表面的吸附量及浓度降低，反应速率减小
【详解】（5）反应物分子在催化剂表面的吸附是一个放热的快速过程，随着温度的升高，反应物分子在催化剂表面的吸附降低，从而导致其反应物分子在催化剂表面的吸附量及浓度降低，反应速率减小。
4.【答案】(3) Ⅰ c < 2
【详解】（3）(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ；
(ⅱ)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，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，与反应的能量变化应为图中曲线c；
(ⅲ)与反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，步骤Ⅰ的活化能增大，反应速率会变慢，则CH2DOD更难获得，故产率：<；根据反应机理可知，若与反应，生成的氘代甲醇可能为或共2种，故答案为：<；2。
5.【答案】(2) 催化剂
【详解】（2）(i)根据所给的反应方程式，NO2在反应过程中线消耗再生成，说明NO2在反应中起催化剂的作用；
6.【答案】(1) 83
【详解】（1）①过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，中间体生成吸附态的活化能为。
②由图可知，生成放出热量，放热焓变为负值，故热化学方程式为 ；
7.【答案】(2)ab
【详解】（2）a．反应ⅰ的活化能是，反应ⅱ活化能是，，a项正确；
b．从图中反应物和生成物能量的相对大小可看出反应ⅰ放热，反应ⅱ吸热，b项正确；
c．总反应的：，c项错误；
8.【答案】(1)128
(2) 3 3
【详解】（1）由和的结构式和反应历程可以看出，中断裂了2根碳氢键，形成了1根碳碳键，所以的 =，故答案为：128；
（2）由反应历程可知，包含3个基元反应，分别为：，,,其中第三个的活化能最大，反应速率最慢，故答案为：3；3；
9.【答案】C
【详解】A．由题干图1所示信息可知，反应①为，结合氧化还原反应配平可得反应②为，A正确；
B．由题干图2信息可知，，比多，且生成速率不变，且反应过程中始终未检测到，在催化剂上有积碳，故可能有副反应，反应②和副反应中CH4和H2的系数比均为1：2，B正确；
C．由题干反应②方程式可知，H2和CO的反应速率相等，时刻可知，H2的流速为2mmol/min，而CO流速v(范围1D．由题干图2信息可知，之后，CO的速率为0，CH4的速率逐渐增大，最终恢复到1，说明生成的速率为0，是因为反应②不再发生，而后副反应逐渐停止反应，D正确；
故答案为：C。
10.【答案】D
【详解】A．根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO+ OOH=NO2+ OH、NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+ C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+ OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为+2价、+4价、+3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；
B．根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；
C．NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；
D．无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8+O22C3H6+2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误；
答案选D。
11.【答案】D
【详解】A．由图示可知，过程I中NO转化为NO，氮元素化合价由+3价降低到+2价，NO作氧化剂，被还原，发生还原反应，A错误；
B．由图示可知，过程I为NO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+2H++e-NO+H2O，生成1molNO，a过程转移1mole-，过程II为NO和NH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+3e-+2H+H2O+N2H4，消耗1molNO，b过程转移4mol e-，转移电子数目不相等，B错误；
C．由图示可知，过程II发生反应的参与反应的离子方程式为：NO+NH+3e-+2H+H2O+N2H4，n(NO):n(NH)=1:1，C错误；
D．由图示可知，过程I的离子方程式为NO+2H++e-NO+H2O，过程II的离子方程式为NO+NH+3e-+2H+H2O+N2H4，过程III的离子方程式为N2H4N2↑+4H++4e-，则过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO+ NH= N2↑+2H2O，D正确；
答案选D。
12.【答案】CD
【解析】
A项：由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，故A不符合题意；
B项：由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，故B不符合题意；
C项：由图可知，氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程，故C符合题意；
D项：活化氧可以快速氧化SO2，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SO2转化为SO3的催化剂，故D符合题意；
故答案为CD。
13.【答案】D
【解析】
A项：根据图示可知在反应中CuCl被O2氧化产生CuCl2，同时产生H2O，反应方程式为：，A正确；
B项：由流程图可知：PbCl2再生的过程有Cu2+、Cl-参加，再生方程式为：，B正确；
C项：PbCl2、CuCl2在反应中起催化剂作用，反应方程式为：
，C正确；
D项：如果原料为丙烯，则中间产物连接在第二个C原子上得到的产物为丙酮，D错误；
14.【答案】C
【解析】
A项：由图示可知，反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即该反应为放热反应，故A错；
B．产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低118.4kJ，所以产物P2比产物P1要稳定，故B错；
C．由图示可知中间产物Z到过渡态IV所需的活化能最大，则，故选C；
D．由图示可知，由Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能，则由中间产物Z转化为产物的速率：，故D错。
15.【答案】B
【详解】
己知反应①为(g)+H2(g)→CH3CH2CH3(g) △H1=-157 kJ/mol。反应②： ，反应③：，变化④，则 按盖斯定律，反应①-反应②+反应③+变化④得到反应：,，则2 mol氢气完全燃烧生成气态水的热化学方程式为： ，B正确；
16.【答案】D
【解析】
A．由盖斯定律、图示信息知：O2(g) O3(g)-80.8 kJ，A错误；
B． 由盖斯定律知，将O2转变为O3 后再与碳反应生成二氧化碳、将O2直接与碳反应生成二氧化碳、获得相同的能量，B错误；
C． l mol碳不完全燃烧所释放的能量小于393.5kJ，C错误；
D． O2与碳反应生成二氧化碳是放热反应、氧气的键能和碳的键能之和小于二氧化碳的键能，则l mol O2(g)中共价键吸收的能量比形成1mol CO2(g)中共价键放出的能量少，D正确；
答案选D。
17.【答案】B
【详解】
A．石墨与金刚石的结构不同，则石墨转化为金刚石属于化学变化，A说法错误；
B．根据图像可知，C(s，石墨)= C(s，金刚石) H=+1.9 kJ/mol，则金刚石能量比石墨能量高 1.9 kJ/mol，B说法正确；
C．相同量的金刚石具有的能量高于石墨，则石墨的稳定性强于金刚石，C说法错误；
D．E1表示1mol C(s，石墨)完全生成二氧化碳气体时，所释放的总能量，D说法错误；
18.【答案】（1） 温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强（2）HD 提高释放氢气的速率，提高释放出氢气的纯度。
【详解】
（1）含有催化剂的KHCO3溶液中通入H2生成HCOOˉ，根据元素守恒和电荷守恒可得离子方程式为：+H2HCOOˉ+H2O；反应温度在40℃~80℃范围内时，随温度升高，活化分子增多，反应速率加快，同时温度升高催化剂的活性增强，所以的催化加氢速率迅速上升；
（2）①根据分析可知HCOOD可以产生HCOOˉ和D+，所以最终产物为CO2和HD(Hˉ与D+结合生成)；②HCOOK是强电解质，更容易产生HCOOˉ和K+，更快的产生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CO2，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。
19.【答案】（1）+53.1；（2）AC
【详解】
已知:
ⅰ、2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H1=-4.4kJ/mol
ⅱ、2NO2(g)=N2O4(g) △H2=-55.3kJ/mol
根据盖斯定律可知ⅰ÷2-ⅱ即得到N2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g) △H1=+53.1kJ/mol;
（2）A、第一步反应快,所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率,A正确;
B、根据第二步和第三步可知中间产物还有NO,B错误;
C、根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效,C正确;
D、第三步反应快,所以第三步反应的活化能较低,D错误。答案选AC。
20.【答案】答案： 900 ℃ 催化剂失去活性 Ⅱ
【详解】
催化氧化法去除NO是在一定条件下，用消除NO污染，其反应原理为。由不同温度条件下，为2:1时NO脱除率曲线知：900℃时NO的脱除率最高，因此脱除NO的最佳温度是900℃。由于催化剂在一定温度具有强的催化活性，当温度较高时会失去活性，因此在温度超过1000℃时NO脱除率骤然下降的原因可能是催化剂失去活性。决定NO氧化反应速率主要取决于活化能大的反应，反应Ⅰ活化能小于反应Ⅱ的活化能，因此决定NO氧化反应速率的步骤是反应Ⅱ。第 23 讲-催化剂、反应机理与活化能
一、知识重构
1.基元反应
大部分化学反应不是经过一步化学反应就能完成的，许多化学化学反应需要经历多步反应才能实现。每一步反应都称为基元反应。每一步都需要发生有效碰撞
比如乙醇催化氧化（如下图1所示）就是典型的由基元反应组成的化学反应。
图1
2.活化能
有效碰撞：能够发生反应的碰撞称为有效碰撞
有效碰撞的条件：分子具有足够的能量；分子在碰撞时具有合适的取向。
活化分子：具有足够能量且能够发生有效碰撞的分子。
活化能：活化分子具有平均能量与反应物分子具有的平均能量差
活化能近似等于反应物分子断键变成原子是吸收的总能量，如图2中E1。活化的大小不能改变反应热，但是可以改变反应的难易程度，活化能越低，反应条件越简单，反应速率越快。
图2
3.催化剂
（1）什么是催化剂？催化剂是如何改变化学反应速率的？
向反应中加入催化剂后，催化剂可以通过改变反应路径达到降低活化能的目的，继而达到增大化学反应速率的目的，比如我们在必修二中学习的乙醇催化氧化（如图3所示），铜是该反应的催化剂，通过机理图分析铜将反应分成两步，图像中会出现两个山峰，而这两个山峰中E2能量差最大所以该反应决定活化能决定了整个反应的难易程度和速率。反应过程中铜既是反应物也是产物，因此催化剂也是会参与反应，只是消耗的催化剂和产生催化剂的量是不变的，所以催化剂反应前后不变。反应过程中像氧化铜这种在中间过程产生又在反应过程中消耗被称为中间产物。
图3
催化剂有什么特点呢？
①催化剂的选择性。在给定条件下，反应物间能同时发生多个反应的情况，理想的催化剂能大幅度提高某一目标产物在最终产物中的比率。通过下表可知，在相似条件下使用不同催化剂主要产物是不同的，这也体现了催化剂选择性。
反应物 催化剂及条件 产物
CO+H2 催化剂：Cu-Zn-O，Zn-Cr-O，温度：573K,压强：1.0133×107Pa 甲醇
催化剂：Ni，温度：573K，压强1.0133×107Pa 甲烷
②催化剂的活性。催化剂的活性是指工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示。比如用等浓度的硫酸铜溶液和氯化铁溶液分别催化相同浓度的过氧化氢溶液，氯化铁溶液做催化剂的反应速率大于硫酸铜溶液做催化剂的反应速率，说明氯化铁溶液催化活性大于硫酸铜溶液催化活性。催化剂的活性会受发生物理和化学变化，导致催化剂的失活。比如说如果使用酶做催化剂反应温度不可过高会造成单质酶失活。
注意：催化剂只能缩短到达平衡状态的时间，不能改变最后的平衡状态及反应热。
重温经典
【例1】（2024年安徽卷）10. 某温度下，在密闭容器中充入一定量的X(g)，发生下列反应：X(g) Y(g)(ΔH1<0)，Y(g) Z(g)(ΔH2<0)，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是
A B.
C. D.
【答案】B
【解析】由图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明X(g)Y(g)的反应速率大于Y(g)Z(g)的反应速率，则反应X(g)Y(g)的活化能小于反应Y(g)Z(g)的活化能。
【例2】（2024年江苏卷）5. 下列说法正确的是
A. 豆科植物固氮过程中，固氮酶能提高该反应的活化能
B. 与反应中，Ag催化能提高生成的选择性
C. 制反应中，能加快化学反应速率
D. 与反应中，能减小该反应的焓变
【答案】C
【解析】
A． 固氮酶是豆科植物固氮过程的催化剂，能降低该反应的活化能，A错误；
B．根据题意，催化剂有选择性，如C2H4与O2反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO，则判断Ag催化不能提高生成CH3CHO的选择性，B错误；
C． MnO2是H2O2制O2反应的催化剂，能加快化学反应速率，C正确；
D． V2O5是SO2与O2反应的催化剂，能加快反应速率，但不能改变该反应的焓变，D错误；
【例3】（2024年河北卷第17题）氯气是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1，4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
（1）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：。
①若正反应活化能为，则逆反应的活化能_______(用含正的代数式表示)。
【答案】
【解析】①根据反应热与活化能E正和E逆关系为正反应活化能-逆反应活化能可知，该反应的。
【例4】（2024年吉林卷）18. 为实现氯资源循环利用，工业上采用催化氧化法处理废气：。将和分别以不同起始流速通入反应器中，在和下反应，通过检测流出气成分绘制转化率()曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
回答下列问题：
（3）下列措施可提高M点转化率的是_______(填标号)
A. 增大的流速 B. 将温度升高
C. 增大 D. 使用更高效的催化剂
（4）图中较高流速时，小于和，原因是_______。
【答案】（3）BD
（4）流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。
【解析】【小问3详解】
A．增大HCl的流速，由图像可知，HCl的转化率在减小，不符合题意；
B．M对应温度为360℃，由图像可知，升高温度，HCl的转化率增大，符合题意；
C．增大n(HCl):n(O2)，HCl的转化率减小，不符合题意；
D．使用高效催化剂，可以增加该温度下的反应速率，使单位时间内HCl的转化率增加，符合题意；
【小问4详解】图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要是流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。
【例5】（2023广东15）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。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Ⅰ和Ⅱ，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Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【详解】A．由图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；
B．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．由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；
D．由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确；
【例6】（2023新课标29）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
(1)根据图1数据计算反应的 。
(2)研究表明，合成氨反应在催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，表示被吸附于催化剂表面的)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 (填步骤前的标号)，理由是 。
【答案】(1)
(2) (ⅱ) 在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于的键能比H-H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)
【解析】（2）由图1中信息可知，的，则的键能为；的，则H-H键的键能为。在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于的键能比H-H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)。
【例7】（2021年浙江卷）在298.15 K、100 kPa条件下，N2(g) +3H2 (g)=2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1，N2 (g) 、H2(g)和NH3(g)的比热容分别为29.1、28.9和35.6J·K-1·mol-1。一定压强下，1 mol反应中，反应物[N2(g) +3H2(g)]、生成物[2NH3(g)]的能量随温度T的变化示意图合理的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，根据题目中给出的反应物与生成物的比热容可知，升高温度反应物能量升高较快，反应结束后反应放出的热量也会增大，比较4个图像B符合题意，故答案选B。
【例8】（2020年天津卷）理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN HNC异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH= +59.3kJ mol-1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂，可以改变反应的反应热
【答案】D
【解析】
A.根据图中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根据能量越低越稳定，因此HCN比HNC稳定，故A正确；
B.根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应反应热:
△H=59.3kJ·mol－1-0=+59.3kJ·mol－1，故B正确；
C.根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正反应的活化能大于逆反应的活化能，故C正确；
D.使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路径，反应热只与反应物和生成物的总能量有关，故D错误。
【例9】（2018年全国Ⅱ卷）CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表：
积碳反应 CH4(g)=C(s)+2H2(g) 消碳反应 CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol 1) 75 172
活化能/(kJ·mol 1) 催化剂X 33 91
催化剂Y 43 72
由上表判断，催化剂X____Y（填“优于”或“劣于”），理由是_________________。
【答案】劣于，相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大。
【解析】根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。
【例10】（2022·广东卷）在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时，0~2min内，v(X)=1.0mol·L－1·min－1
【答案】D
【详解】
A．由图可知，无催化剂时，随反应进行，生成物浓度也在增加，说明反应也在进行，故A错误；
B．由图可知，催化剂I比催化剂II催化效果好，说明催化剂I使反应活化能更低，反应更快，故B错误；
C．由图可知，使用催化剂II时，在0~2min 内Y的浓度变化了2.0mol/L，而a曲线表示的X的浓度变化了2.0mol/L，二者变化量之比不等于化学计量数之比，所以a曲线不表示使用催化剂II时X浓度随时间t的变化，故C错误；
D．使用催化剂I时，在0~2min 内，Y的浓度变化了4.0mol/L，则
(Y) ===2.0，
(X) =(Y) =2.0=1.0
，故D正确；
【例11】（2022·湖南）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Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ
C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用
【答案】AD
【详解】A．由图中信息可知，进程Ⅰ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．进程Ⅱ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．进程Ⅲ中由S Y转化为P Y的活化能高于进程Ⅱ中由S X转化为P X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Ⅲ<Ⅱ，Ｃ说法不正确；
D．由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S Z，然后S Z转化为产物P Z，由于P Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D说法正确；
【例12】（2022·山东）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成HONO的反应历程有2种
C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
【答案】D
【详解】A．根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO+ OOH=NO2+ OH、NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+ C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+ OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为+2价、+4价、+3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；
B．根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；
C．NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；
D．无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8+O22C3H6+2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误；
答案选D。
三、模型建构
催化剂相关试题呈现的形式主要以图表信息为载体，考查学生对反应热、活化能、催化剂对反应历程的影响与能量变化，考查内容越来越多元化，从反应热计算，方案评价，反应历程分析等。解决这类试题，首先要正确认识和理解相关概念，了解这个概念在实际反应过程中发挥的作用，比如催化剂是如何改变化学反应速率的、利用活化能判断化学反应难易程度。
四、名师导学
建议1：讲透相关概念和知识内容
建议2：多做真题，总结归类
建议3：不要盲目刷题，做透一道题，强于刷10道题

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