资源简介

第56讲　反应历程　催化机理
复习要求　1.知道化学反应是有历程的，了解基元反应、过渡态理论；2.知道催化剂可以改变反应历程，了解简单的催化机理及其对调控化学反应速率的重要意义。
考点一　反应历程　过渡态理论
【知识梳理】
1.基元反应
一个化学反应往往需要经过多个反应步骤才能实现，每一步反应都称为基元反应。
2.反应历程
(1)含义
与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程，反应历程又称反应机理。
(2)自由基
带有单电子的原子或原子团叫做自由基，如O·自由基、I·自由基。
(3)反应历程中的自由基
如H2(g)＋I2(g)2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应:
①I2I·＋I·(快)
②H2＋2I·===2HI(慢)
其中慢反应为整个反应的决速步骤。
3.过渡态理论
反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能。如图所示:Ea是正反应的活化能，Ea'是逆反应的活化能。ΔH＝Ea－E'a。
小题对点过
丙烯与HBr发生加成反应的机理及反应体系中的能量变化如图所示。
回答下列问题:
(1)__________(填“反应1”或“反应2”，下同)放出能量更多。曲线a表示的是__________的能量变化图。相同条件下__________的反应速率比__________大。
(2)对于反应1和反应2，________(填“第Ⅰ步”或“第Ⅱ步”)都是反应的决速步骤。
答案　(1)反应2　反应1　反应2　反应1
(2)第Ⅰ步
【知能通关】
1.甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程(“·”表示电子):
①Cl22Cl·(慢反应)
②CH4＋Cl·—→·CH3＋HCl(快反应)
③·CH3＋Cl2—→CH3Cl＋Cl·(快反应)
④·CH3＋Cl·—→CH3Cl(快反应)
已知在一个分步反应中，较慢的一步反应控制总反应的速率。下列说法不正确的是(　　)
A.上述过程的总反应方程式为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
B.光照的主要作用是促进反应①的进行从而使总反应速率加快
C.反应②~④都是由微粒通过碰撞而发生的反应
D.反应①是释放能量的反应
答案　D
解析　由反应历程可知，甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，则总反应方程式为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，故A正确；由反应历程可知，反应②~④都是由微粒通过有效碰撞而发生的反应，故C正确；反应①破坏氯气分子中的共价键吸收能量，故D错误。
2.(2025·苏州常熟中学一模)乙酸甲酯在NaOH溶液中发生水解时物质和能量的变化如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A.总反应为吸热反应
B.决定总反应速率快慢的是反应物→中间产物1的反应
C.反应过程中碳原子的轨道杂化方式不发生变化
D.如反应物使用，则产物中存在
答案　B
解析　A.由图可知该反应反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，故A错误；B.反应物到中间产物1的活化能大于中间产物1到中间产物2的活化能，活化能越大反应速率越慢，慢反应决定总反应速率的快慢，故B正确；C.反应物中存在酯基，酯基上C原子采用sp2杂化，中间产物1酯基中碳氧双键转化成单键，碳原子杂化方式为sp3杂化，碳原子的杂化方式发生变化，故C错误；D.根据图示信息可知酯中的C—O断裂，该氧原子最终进入醇中，若反应物使用，则18O进入甲醇中，故D错误。
3.(2026·唐山丰南一中期中)在金催化剂表面上进行某反应历程如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的热效应ΔH>0
B.反应过程中发生非极性键的断裂与生成
C.该历程中最大能垒(活化能)步骤的反应式为H2O*===H*＋OH*
D.其他条件不变，使用另一高效催化剂可使CO的平衡转化率增大
答案　C
解析　由题图可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH<0，A错误；反应过程中发生非极性键H—H的形成，无非极性键的断裂，B错误；该历程中最大能垒(活化能)步骤的反应式为H2O*===H*＋OH*，最大能垒为1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，C正确；催化剂不改变化学平衡状态，则催化剂不改变CO的平衡转化率，D错误。
考点二　催化机理　催化剂对化学反应的影响
【知识梳理】
1.催化剂的催化机理
催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应速率加快。
反应A＋B—→AB的活化能为Ea。
加入催化剂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)
总反应方程式:A＋BAB，反应活化能(能垒)为。
2.催化剂的特征
(1)催化剂只能改变反应途径(又称反应机理)，不能改变反应的始态和终态。它同时加快了正、逆反应速率，缩短了达到平衡的时间，并不能改变平衡状态。
(2)催化剂有选择性，不同的反应常用不同的催化剂，即每个反应有它特有的催化剂。生产上常利用催化剂的选择性，使所希望的化学反应加快，同时抑制某些副反应的发生。
(3)每种催化剂只有在特定条件下才能体现出它的活性，否则将失去活性或发生催化剂中毒。
小题对点过
判断正误。
(1)催化剂参与化学反应，改变了活化能，但反应前后物理和化学性质均保持不变。(　　)
(2)使用催化剂能够降低化学反应的活化能与反应热(ΔH)。(　　)
(3)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同。(　　)
(4) 增大气体压强或使用催化剂能提高活化分子的百分数，从而加快反应速率。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
【知能通关】
1.二维锑片(Sb)是一种新型的CO2电化学还原催化剂。酸性条件下人工固碳装置中CO2气体在Sb表面发生三种催化竞争反应，其反应历程如图所示(“*”表示吸附态中间体)。下列说法不正确的是(　　)
A.生成HCOOH吸收的能量最多
B.使用Sb改变了反应的路径
C.Sb电极表面生成CO的反应为*CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－
D.Sb对三种催化竞争反应的选择效果为HCOOH>H2>CO
答案　C
解析　由于HCOOH的能量较高，故生成HCOOH时吸收的能量最多，A正确；Sb为反应的催化剂，使用Sb时改变了反应的路径，B正确；反应在酸性条件下进行，不可能生成OH－，C错误；根据三种竞争反应的活化能(CO>H2>HCOOH)可知，选择效果为HCOOH>H2>CO，D正确。
2.利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。在0~15 h内，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为________。
答案　Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ
3.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:_______________________________；
其他条件不变，HC转化为HCOO－的转化率随温度的变化如图所示。反应温度在40~80 ℃范围内，HC催化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是_______________________________。
答案　HC＋H2HCOO－＋H2O　温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强
我的收获
知识建构 感悟笔记
1.方法规律:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 2.盲点误区:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 　　　　　
体验真题　感知高考
1.(2025·海南卷)恒温下，反应物A与Q按图示计量关系，同时发生三个基元反应，分别生成产物B、C、D，反应速率v1>v2>v3。下列说法正确的是(　　)
A.反应的活化能①>②>③
B.提高温度仅提高反应②中活化分子百分数
C.加入催化剂，使反应③的活化能变小，D的产量降低
D.总反应速率v总＝v1＋v2＋v3
答案　D
解析　A.基元反应的反应速率与活化能成反比(活化能越低，速率越快)，已知v1>v2>v3，则活化能应为①<②<③，A错误；B.升高温度会使所有反应的活化分子百分数均提高，并非“仅提高反应②”，B错误；C.催化剂降低反应③的活化能，会加快反应③的速率，使D的生成速率增大，不影响D的产量，C错误；D.三个反应为平行反应，共同消耗反应物A和Q，总反应速率(反应物消耗速率)等于各反应速率之和，即v总＝v1＋v2＋v3，D正确。
2.(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)P(g)。反应历程(下图)中，M为中间产物。其他条件相同时，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
解析　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，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。
3.(2024·江苏卷)催化剂能改变化学反应速率而不改变反应的焓变，常见催化剂有金属及其氧化物、酸和碱等。催化反应广泛存在，如豆科植物固氮、石墨制金刚石、CO2和H2制CH3OCH3(二甲醚)、V2O5催化氧化SO2等。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。催化作用能消除污染和影响环境，如汽车尾气处理、废水中N电催化生成N2、氯自由基催化O3分解形成臭氧空洞。我国在石油催化领域领先世界，高效、经济、绿色是未来催化剂研究的发展方向。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.C2H4与O2反应中，Ag催化能提高生成CH3CHO的选择性
C.H2O2制O2反应中，MnO2能加快化学反应速率
D.SO2与O2反应中，V2O5能减小该反应的焓变
答案　C
解析　固氮酶属于催化剂，作用是降低反应的活化能，A错误；由材料信息知，C2H4与O2在Ag作催化剂的条件下主要生成环氧乙烷，B错误；H2O2分解生成O2，MnO2是该反应的催化剂，可以加快化学反应速率，C正确；V2O5是SO2与O2反应生成SO3的催化剂，催化剂不改变反应的焓变，D错误。
1.高考热点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.新考法新角度:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
分层训练　提升考能
基础落实
1.对于反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步:N2O5NO2＋NO3　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反应的平衡。下列表述正确的是(　　)
A.v(第一步的逆反应)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
答案　C
解析　第一步反应快速平衡，说明第一步反应的正、逆反应速率都较大，则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的反应速率，A错误；反应的中间产物除NO3外还有NO，B错误；有效碰撞才能发生化学反应，第二步反应慢，说明仅部分碰撞有效，C正确；第三步反应快，说明反应活化能较低，D错误。
2.科学家结合实验与计算机模拟结果，研究出了均相催化的思维模型。总反应:A＋B—→AB(K为催化剂)，①A＋K—→AK　，②AK＋B—→AB＋K　。下列说法错误的是(　　)
A.第①步为决速步骤
B.升高温度，该反应的速率加快
C.该反应的ΔH＝－Ea kJ·mol－1
D.催化剂降低了活化能，加快了反应速率
答案　C
解析　第①步的正反应活化能>第②步正反应活化能，所以反应速率:①<②，而总反应速率取决于慢的反应，故决速步骤为①，A正确；温度升高，反应速率加快，B正确；Ea是该反应正反应的活化能，C错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，D正确。
3.CO和N2O在Fe＋作用下转化为N2和CO2，反应的能量变化及反应历程如图所示，两步基元反应:①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋　K1，②CO＋FeO＋===CO2＋Fe＋　K2。下列说法不正确的是(　　)
A.该反应ΔH<0
B.两步反应中，决定总反应速率的是反应①
C.升高温度，可提高N2O的平衡转化率
D.Fe＋增大了活化分子百分数，加快了化学反应速率，但不改变反应的ΔH
答案　C
解析　如图能量变化可知，生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应速率慢的基元反应决定，即反应①决定，B项正确。
4.(2026·四川测试)恒容反应器中，Rh和Rh/Mn均能催化反应:HCHO＋H2＋COHOCH2CHO(羟基乙醛)，反应历程如图所示，I1~I3为中间体，TS1~TS3为过渡态。
下列描述正确的是(　　)
A.“CO插入”步骤，ΔH为－17.6 kcal·mol－1
B.Rh催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤
C.Rh/Mn催化作用下，羟基乙醛的生成速率更小
D.反应达平衡时，升高温度，羟基乙醛的浓度增大
答案　B
解析　A.由图可知，“CO插入”步骤为放热反应，反应ΔH＝－15.4 kcal·mol－1，故A错误；B.反应的活化能越大，反应速率越慢，慢反应是反应的决速步骤，由图可知，Rh催化作用下，“加氢”步骤的活化能为24.4 kcal·mol－1，反应的活化能最大，所以“加氢”步骤为决速步骤，故B正确；C.反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，Rh催化作用下，反应的活化能大于Rh/Mn催化作用下，所以羟基乙醛的生成速率小于Rh/Mn催化作用下，故C错误；D.由图可知，生成羟基乙醛的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，羟基乙醛的浓度减小，故D错误。
5.纳米Ni－Pd催化制备甲酸钠的机理如下图所示:
下列说法错误的是(　　)
A.纳米尺寸Ni－Pd有利于加快反应速率
B.反应过程中有极性键的断裂与形成
C.反应过程中不需要持续补充CO2
D.总反应的原子利用率为100%
答案　D
解析　纳米Ni－Pd催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，故A正确；由题图可知，反应过程中有极性键的断裂与形成，故B正确；该反应的总反应为碳酸氢钠与氢气反应生成甲酸钠和水，二氧化碳是反应的中间产物，所以反应过程中不需要持续补充二氧化碳，故C正确；该反应的总反应为碳酸氢钠与氢气反应生成甲酸钠和水，反应所得产物不唯一，所以反应中原子利用率不是100%，故D错误。
6.对于反应NO2＋CO===NO＋CO2，CO和NO2先形成活化络合物[O—N…O…C—O]，原有的N…O键部分破裂，新的C…O键部分地形成，最后旧键完全破裂，新键形成，转变为生成物分子。
(1)反应过程可表示为O—N—O＋C—O________________—→N—O＋O—C—O
(2)反应过程能量图
图示释义
①________表示正反应的活化能；
②________表示逆反应的活化能；
③反应的焓变ΔH＝________；
④一般来说，Ea越________，反应速率越快，反应越易进行。
答案　(1)O—N…O…C—O　(2)①　②　③　④小
能力提升
7.(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CaO＋CO2===CaCO3；反应②为CaCO3＋CH4CaO＋2CO＋2H2
B.t1~t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不变，可能有副反应CH4C＋2H2
C.t2时刻，副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率
D.t3之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生
答案　C
解析　由题中图2信息可知，t1~t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2的速率不变，且反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳，故可能发生副反应:CH4C＋2H2，B正确；由反应②的化学方程式可知，H2和CO的反应速率相等，而t2时，H2的反应速率未变，仍然为2 mmol·min－1，而CO的反应速率为1~2 mmol·min－1，故能够说明副反应生成H2的速率小于反应②生成H2速率，C错误；由图2可知，t3之后，CO的速率为0，CH4的速率逐渐增大至1 mmol·min－1，说明反应②不再发生，而后副反应逐渐停止，D正确。
8.(2023·全国甲卷)电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。MO＋分别与CH4、CD4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CH4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MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________CHD2OH(填“>”“<”或“＝”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。
答案　(ⅰ)Ⅰ　(ⅱ)c　(ⅲ)<　2
解析　(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，MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线c；(ⅲ)MO＋与CH2D2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，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量CH2DOD9.一种以沸石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图1所示，A在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程如图2所示。
(1)由A到B的变化过程可表示为_______________________________。
(2)下列关于该催化剂的说法正确的是________(填标号)。
A.能增大反应速率和改变反应的焓变
B.能增大NH3还原NOx反应的平衡常数
C.具有选择性，能降低特定反应的活化能
答案　(1)2Cu(NH3＋O2===[(NH3)2Cu—O—O—Cu(NH3)2]2＋　(2)C
解析　(1)由题图1可知，沸石笼中是Cu(NH3与O2的反应，由题图2可知，B为[(NH3)2Cu—O—O—Cu(NH3)2]2＋，故由A到B的变化过程可表示为2Cu(NH3＋O2===[(NH3)2Cu—O—O—Cu(NH3)2]2＋。(2)催化剂能增大反应速率，但不能改变反应的焓变和平衡常数，A、B项错误；催化剂对反应有选择性，能降低反应的活化能，C项正确。(共57张PPT)
大单元五　化学反应原理
第二单元　化学反应速率与化学平衡
第56讲　反应历程　催化机理
1.知道化学反应是有历程的，了解基元反应、过渡态理论；2.知道催化剂可以改变反应历程，了解简单的催化机理及其对调控化学反应速率的重要意义。
复习要求
考点一　反应历程　过渡态理论
考点二　催化机理　催化剂对化学反应的影响
目
录
CONTENTS
体验真题　感知高考
分层训练　提升考能
考点一
反应历程　过渡态理论
知识梳理
知能通关
1.基元反应
一个化学反应往往需要经过______反应步骤才能实现，_________反应都称为基元反应。
2.反应历程
(1)含义
与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程，反应历程又称反应机理。
多个
每一步
单电子
3.过渡态理论
反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能。如图所示:____是正反应的活化能，_______是逆反应的活化能。ΔH＝______________。
Ea
Ea'
Ea-E'a
丙烯与HBr发生加成反应的机理及反应体系中的能量变化如图所示。
小题对点过
回答下列问题:
(1)__________(填“反应1”或“反应2”，下同)放出能量更多。曲线a表示的是__________的能量变化图。相同条件下__________的反应速率比__________大。
(2)对于反应1和反应2，________(填“第Ⅰ步”或“第Ⅱ步”)都是反应的决速步骤。
反应2
反应1
反应2
反应1
第Ⅰ步
1.甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程(“·”表示电子):
D
2.(2025·苏州常熟中学一模)乙酸甲酯在NaOH溶液中发生水解时物质和能量的变化如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A.总反应为吸热反应
B.决定总反应速率快慢的是反应物→中间产物1的反应
C.反应过程中碳原子的轨道杂化方式不发生变化
B
3.(2026·唐山丰南一中期中)在金催化剂表面上进行某反应历程如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的热效应ΔH>0
B.反应过程中发生非极性键的断裂与生成
C.该历程中最大能垒(活化能)步骤的反应式为H2O*===H*+OH*
D.其他条件不变，使用另一高效催化剂可使CO的平衡转化率增大
C
解析　由题图可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH<0，A错误；反应过程中发生非极性键H—H的形成，无非极性键的断裂，B错误；该历程中最大能垒(活化能)步骤的反应式为H2O*===H*+OH*，最大能垒为1.86 eV -(-0.16 eV)＝2.02 eV，C正确；催化剂不改变化学平衡状态，则催化剂不改变CO的平衡转化率，D错误。
考点二　催化机理　催化剂对化学反应的影响
知识梳理
知能通关
1.催化剂的催化机理
催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应速率加快。
反应A+B—→AB的活化能为____。
Ea
2.催化剂的特征
(1)催化剂只能改变反应途径(又称反应机理)，不能改变反应的始态和终态。它同时加快了正、逆反应速率，缩短了达到平衡的时间，并不能改变平衡状态。
(2)催化剂有选择性，不同的反应常用不同的催化剂，即每个反应有它特有的催化剂。生产上常利用催化剂的选择性，使所希望的化学反应加快，同时抑制某些副反应的发生。
(3)每种催化剂只有在特定条件下才能体现出它的活性，否则将失去活性或发生催化剂中毒。
判断正误。
(1)催化剂参与化学反应，改变了活化能，但反应前后物理和化学性质均保持不变。(　　)
(2)使用催化剂能够降低化学反应的活化能与反应热(ΔH)。(　　)
(3)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同。(　　)
(4) 增大气体压强或使用催化剂能提高活化分子的百分数，从而加快反应速率。(　　)
×
小题对点过
×
×
×
1.二维锑片(Sb)是一种新型的CO2电化学还原催化剂。酸性条件下人工固碳装置中CO2气体在Sb表面发生三种催化竞争反应，其反应历程如图所示(“*”表示吸附态中间体)。下列说法不正确的是(　　)
A.生成HCOOH吸收的能量最多
B.使用Sb改变了反应的路径
C.Sb电极表面生成CO的反应为*CO2+ 2e-+H2O===CO+2OH-
D.Sb对三种催化竞争反应的选择效果为HCOOH>H2>CO
C
解析　由于HCOOH的能量较高，故生成HCOOH时吸收的能量最多，A正确；Sb为反应的催化剂，使用Sb时改变了反应的路径，B正确；反应在酸性条件下进行，不可能生成OH-，C错误；根据三种竞争反应的活化能(CO>H2>HCOOH)可知，选择效果为HCOOH>H2>CO，D正确。
2.利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。在0~15 h内，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为__________。
Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ
3.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:__________________________；其他条件不变，HC转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图所示。反应温度在40~80 ℃范围内，HC催化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是__________________________________________________。
温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强
体验真题 感知高考
1.(2025·海南卷)恒温下，反应物A与Q按图示计量关系，同时发生三个基元反应，分别生成产物B、C、D，反应速率v1>v2>v3。下列说法正确的是(　　)
A.反应的活化能①>②>③
B.提高温度仅提高反应②中活化分子百分数
C.加入催化剂，使反应③的活化能变小，D的产量降低
D.总反应速率v总＝v1+v2+v3
D
解析　A.基元反应的反应速率与活化能成反比(活化能越低，速率越快)，已知v1>v2>v3，则活化能应为①<②<③，A错误；B.升高温度会使所有反应的活化分子百分数均提高，并非“仅提高反应②”，B错误；C.催化剂降低反应③的活化能，会加快反应③的速率，使D的生成速率增大，不影响D的产量，C错误；D.三个反应为平行反应，共同消耗反应物A和Q，总反应速率(反应物消耗速率)等于各反应速率之和，即v总＝v1+v2+v3，D正确。
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
C
解析　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，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。
C
A.豆科植物固氮过程中，固氮酶能提高该反应的活化能
B.C2H4与O2反应中，Ag催化能提高生成CH3CHO的选择性
C.H2O2制O2反应中，MnO2能加快化学反应速率
D.SO2与O2反应中，V2O5能减小该反应的焓变
解析　固氮酶属于催化剂，作用是降低反应的活化能，A错误；由材料信息知，C2H4与O2在Ag作催化剂的条件下主要生成环氧乙烷，B错误；H2O2分解生成O2，MnO2是该反应的催化剂，可以加快化学反应速率，C正确；V2O5是SO2与O2反应生成SO3的催化剂，催化剂不改变反应的焓变，D错误。
分层训练 提升考能
基础落实
1.对于反应2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程:
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反应的平衡。下列表述正确的是(　　)
A.v(第一步的逆反应)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
C
解析　第一步反应快速平衡，说明第一步反应的正、逆反应速率都较大，则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的反应速率，A错误；反应的中间产物除NO3外还有NO，B错误；有效碰撞才能发生化学反应，第二步反应慢，说明仅部分碰撞有效，C正确；第三步反应快，说明反应活化能较低，D错误。
2.科学家结合实验与计算机模拟结果，研究出了均相催化的思维模型。总反应:A+B—→AB(K为催化剂)，①A+K—→AK　，②AK+B—→AB+K　。下列说法错误的是(　　)
A.第①步为决速步骤
B.升高温度，该反应的速率加快
C.该反应的ΔH＝-Ea kJ·mol-1
D.催化剂降低了活化能，加快了反应速率
C
解析　第①步的正反应活化能>第②步正反应活化能，所以反应速率:①<②，而总反应速率取决于慢的反应，故决速步骤为①，A正确；温度升高，反应速率加快，B正确；Ea是该反应正反应的活化能，C错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，D正确。
3.CO和N2O在Fe+作用下转化为N2和CO2，反应的能量变化及反应历程如图所示，两步基元反应:①N2O+Fe+===N2+FeO+　K1，②CO+FeO+===CO2+Fe+　K2。下列说法不正确的是(　　)
A.该反应ΔH<0
B.两步反应中，决定总反应速率的是反应①
C.升高温度，可提高N2O的平衡转化率
D.Fe+增大了活化分子百分数，加快了化学反应速率，但不改变反应的ΔH
C
解析　如图能量变化可知，生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应速率慢的基元反应决定，即反应①决定，B项正确。
下列描述正确的是(　　)
A.“CO插入”步骤，ΔH为-17.6 kcal·mol-1
B.Rh催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤
C.Rh/Mn催化作用下，羟基乙醛的生成速率更小
D.反应达平衡时，升高温度，羟基乙醛的浓度增大
B
解析　A.由图可知，“CO插入”步骤为放热反应，反应ΔH＝-15.4 kcal·mol-1，故A错误；B.反应的活化能越大，反应速率越慢，慢反应是反应的决速步骤，由图可知，Rh催化作用下，“加氢”步骤的活化能为24.4 kcal·mol-1，反应的活化能最大，所以“加氢”步骤为决速步骤，故B正确；C.反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，Rh催化作用下，反应的活化能大于Rh/Mn催化作用下，所以羟基乙醛的生成速率小于Rh/Mn催化作用下，故C错误；D.由图可知，生成羟基乙醛的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，羟基乙醛的浓度减小，故D错误。
5.纳米Ni-Pd催化制备甲酸钠的机理如下图所示:
下列说法错误的是(　　)
A.纳米尺寸Ni-Pd有利于加快反应速率
B.反应过程中有极性键的断裂与形成
C.反应过程中不需要持续补充CO2
D.总反应的原子利用率为100%
D
解析　纳米Ni-Pd催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，故A正确；由题图可知，反应过程中有极性键的断裂与形成，故B正确；该反应的总反应为碳酸氢钠与氢气反应生成甲酸钠和水，二氧化碳是反应的中间产物，所以反应过程中不需要持续补充二氧化碳，故C正确；该反应的总反应为碳酸氢钠与氢气反应生成甲酸钠和水，反应所得产物不唯一，所以反应中原子利用率不是100%，故D错误。
6.对于反应NO2+CO===NO+CO2，CO和NO2先形成活化络合物[O—N…O…C—O]，原有的N…O键部分破裂，新的C…O键部分地形成，最后旧键完全破裂，新键形成，转变为生成物分子。
O—N…O…C—O
(2)反应过程能量图
图示释义
①________表示正反应的活化能；
②________表示逆反应的活化能；
③反应的焓变ΔH＝___________；
④一般来说，Ea越________，反应速率越快，反应越易进行。
能力提升
7.(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。
C
8.(2023·全国甲卷)电喷雾电离等方法得到的M+(Fe+、Co+、Ni+等)与O3反应可得MO+。MO+与CH4反应能高选择性地生成甲醇。MO+分别与CH4、CD4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CH4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MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO+与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________CHD2OH(填“>”“<”或“＝”)。若MO+与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。
Ⅰ
c
<
2
解析　(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，MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线c；(ⅲ)MO+与CH2D2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，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量CH2DOD9.一种以沸石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图1所示，A在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程如图2所示。
(1)由A到B的变化过程可表示为
_______________________________________________。
(2)下列关于该催化剂的说法正确的是________(填标号)。
A.能增大反应速率和改变反应的焓变
B.能增大NH3还原NOx反应的平衡常数
C.具有选择性，能降低特定反应的活化能
2Cu(NH3+O2===[(NH3)2Cu—O—O—Cu(NH3)2]2+
C
解析　(1)由题图1可知，沸石笼中是Cu(NH3与O2的反应，由题图2可知，B为[(NH3)2Cu—O—O—Cu(NH3)2]2+，故由A到B的变化过程可表示为2Cu(NH3+O2 ===[(NH3)2Cu—O—O—Cu(NH3)2]2+。(2)催化剂能增大反应速率，但不能改变反应的焓变和平衡常数，A、B项错误；催化剂对反应有选择性，能降低反应的活化能，C项正确。
Thanks！
本
讲
内
容
结
束

展开更多......

收起↑