突破06 催化剂、活化能与反应历程(2) 过渡态-备战2023年高考化学《反应原理综合大题》逐空突破系列

这是一份突破06 催化剂、活化能与反应历程(2) 过渡态-备战2023年高考化学《反应原理综合大题》逐空突破系列，共12页。
催化剂、活化能与反应历程(2)【必备知识】1、正确理解活化能与反应热的关系     a、催化剂能降低反应所需活化能，化学反应速率加快，但不影响焓变的大小，不影响平衡b、在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即：E1＝E2＋ΔH【经典练习】1、某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　)A．反应过程可表示为B．E1为反应物的能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C．正反应的热效应为ΔH=E1−E2，且E2>E1，所以正反应为放热反应D．此图中逆反应的热效应为ΔH=E1−E2，逆反应为吸热反应2、由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)A．使用催化剂可以降低过渡态的能量       B．反应物能量之和大于生成物能量之和C．N2O(g)+NO(g)→N2(g)+NO2(g)+139kJ      D．反应物的键能总和大于生成物的键能总和3、某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　)A．该反应不一定能自发进行B．E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C．正反应的热效应为△H=E1-E2，且E2＞E1，所以正反应为放热反应D．加入合适催化剂，△H不变，E1、E2也不变4、T℃时，向某恒容密闭容器中充入2mol X(g)和2mol Y(g)发生反应：X(g)+Y(g)2Z(g)，反应历程与能量的变化如图所示，下列说法错误的是(　　)A．Y的质量不变时，该反应达到平衡状态B．反应达到平衡时，放出的热量小于(Ea2—Ea1) KJC．曲线b为加入催化剂时该反应的反应历程图D．其他条件不变，平衡后再充入2mol X(g)，达到新平衡时，Z的体积分数减小5、参照反应Br＋H2→HBr＋H的能量对反应历程的示意图(图甲)进行判断。下列叙述中不正确的是(　　)A．正反应吸热B．加入催化剂，该化学反应的反应热不变C．加入催化剂后，该反应的能量对反应历程的示意图可用图乙表示D．加入催化剂可增大正反应速率，降低逆反应速率6、H2与N2在催化剂表面生成NH3，反应历程及能量变化示意如下。下列说法不正确的是(　　)A．①→②吸收能量            B．②→③形成了N—H键C．该反应为放热反应          D．该催化剂可提高NH3的平衡产率7、已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+Q1反应历程的能量变化如曲线I，说法正确的是(　　)A．1molN≡N键能与3molH－H键能之和大于6molN－H键能，所以反应为放热B．2(g)+3H2(g)2NH3(g)+Q2反应历程的能量变化如曲线Ⅱ，则Q2>Q1C．选择合适的催化剂，可以降低反应所需温度，Q1值也相应减少D．2mol氨气的能量高于1mol氮气和3mol氢气的能量之和，所以反应需要高温 8、参照某反应的能量对反应历程的示意图，下列对该正反应叙述中正确的是(　　)A．反应热：过程I>过程Ⅱ B．反应速率：过程I>过程ⅡC．该反应为吸热反应 D．过程I使用了催化剂9、某反应过程中能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是(　　)A．该反应为放热反应                  B．催化剂改变了化学反应的热效应C．催化剂不改变化学反应历程          D．催化剂改变了化学反应速率10、一个化学反应一般都有旧化学键的破坏和新化学键的形成。在一定条件下，氮气与氢气合成氨气的能量变化的曲线如图(a是没有使用催化剂的反应历程，b是使用了催化剂的反应历程)，下列叙述正确的是(　　)①使用催化剂可降低生产能耗②该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+92kJ③相同状况下，lmol氮气和3mol氢气总能量高于2mol氨气的总能量④相同状况下，lmol氮气和3mol氢气总键能低于2mol氨气的总键能A．①②③④ B．只有②③④ C．只有①②③ D．只有②③11、H2O2分别在无催化剂、催化剂M和N作用下分解，其能量随反应进程的变化如下图所示。有关2H2O2(l)= 2H2O(l)＋O2(g)，下列说法正确的是(　　)A．ΔH= E2－E1B．实验中，M催化效率低于NC．加入催化剂M、N，降低了反应的ΔHD．在无催化剂时，该反应历程活化能最低12、反应A(g)+2B(g)===C(g)的能量变化与反应进程关系如图所示，下列说法不正确的是(　　)A．图中虚线表示加入了催化剂         B．图中虚线表示的反应I、反应II均为放热反应C．加入催化剂，改变了反应历程       D．该反应的焓变△H=(E2-E1) kJ/mol13、335℃时，在恒容密闭反应器中1.00 mol C10H18(l)催化脱氢的反应过程如下：反应1：C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g)   ΔH1反应2：C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)    ΔH2   测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系及反应过程中能量的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)     A．使用催化剂能改变反应历程B．更换催化剂后ΔH1、ΔH2也会随之改变C．8h时，反应1、2都未处于平衡状态D．x1显著低于x2，是由于反应2的活化能比反应1的小，反应1生成的C10H12很快转变成C10H814、水煤气变换[CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) ΔH ]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。我国科学家在这一变换中利用双功能催化剂突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题。反应历程如图所示，下列说法正确的是(　　)A．低温下实现高反应速率是因为使用了双功能催化剂降低了水煤气变换反应的ΔHB．过程Ⅰ为吸热过程、过程Ⅲ为放热过程C．过程Ⅲ生成了具有非极性共价键的H2、CO2D．图示中的2个H2O分子只有一个H2O分子参与了反应    15、某反应的反应机理、能量与反应进程的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)A．Fe2＋是该反应的催化剂 B．第一步反应的能垒比第二步反应的小C．S2O82－在第一步反应中作还原剂 D．两步反应都是放热反应16、已知反应S2O82-(aq)+2I-(aq)2SO42-(aq)+I2(aq)，若往该溶液中加人含Fe3+的某溶液，反应机理：①2Fe3++(aq)+2I-(aq)I2(aq)+2Fe2+(aq)②2Fe2+(aq)+S2O82-(aq)2Fe3+(aq)+2SO42-(aq),下列有关该反应的说法不正确的是(　　)A．增大S2O82-浓度或I-浓度，反应①、反应②的反应速率均加快B．Fe3+是该反应的催化剂C．因为正反应的活化能比逆反应的活化能小，所以该反应是放热反应D．往该溶液中滴加淀粉溶液，溶液变蓝，适当升温，蓝色加深17、固体表面的化学过程研究对于化学工业非常重要。在Fe催化剂、一定压强和温度下合成氨的反应机理如下图所示。下列说法不正确的是(　　)A．N2和H2分子被吸附在铁表面发生反应B．吸附在铁表面的N2断裂了N≡N键C．NH3分子中的N-H键不是同时形成D．Fe催化剂可以有效提高反应物的平衡转化率  18、当1，3-丁二烯和溴单质1：1加成时，其反应机理及能量变化如下：不同反应条件下，经过相同时间测得生成物组成如下表：下列分析不合理的是(　　)A．产物A、B互为同分异构体，由中间体生成A、B的反应互相竞争B．相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快C．实验1测定产物组成时，体系己达平衡状态D．实验1在t min时，若升高温度至25℃，部分产物A会经活性中间体C转化成产物19、1，3-丁二烯在环已烷溶液中与溴发生加成反应时，会生成两种产物M和N(不考虑立体异构)，其反应机理如图1所示；室温下，M可以缓慢转化为N，能量变化如图2所示。下列关于该过程的叙述错误的是(　　)A．室温下，N的稳定性强于M               B．有机物N存在顺反异构C．任何时间段内M的产率一定低于N的产率    D．   △H=-(E2-E1)kJ·mol-120、多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图，我国学者发现T°C时，甲醇（CH3OH）在铜基催化剂上的反应机理如下，下列有关说法中正确的是(　　)反应I： CH3OH(g)＝CO(g)＋2H2 (g)            ∆H1＝a kJ/mol   反应Ⅱ： CO(g)＋H2O(g)＝CO2 (g)＋H2 (g)       ∆H2＝-b kJ/mol  (b>0)总反应： CH3OH(g)＋H2O(g)＝CO2 (g)＋3H2(g)   ∆H3＝ c kJ/mol  A．反应I是放热反应B．1mol CH3OH(g)和H2O(g)的总能量大于1mol CO2(g)和3mol H2(g)的总能量C．c>0D．优良的催化剂降低了反应的活化能，并减少∆H3，节约了能源【催化剂、活化能与反应历程(2)】答案1、D。解析：A选项，反应时BC断键，A∙∙∙B形成化学键，因此过程可表示为A + BC,（反应物）— →[A∙∙∙B∙∙∙C],（过渡态）— →AB + C,（生成物），故A正确；B选项，E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，故B正确；C选项，正反应的热效应是反应物活化能减去生成物活化能，因此ΔH = E1 – E2 < 0，所以正反应为放热反应，故C正确；D选项，此图中逆反应的热效应ΔH = E2 - E1 > 0，，所以逆反应为吸热反应，故D错误。综上所述，答案为D。2、D。解析：A.催化剂可以降低活化能,降低过渡态的能量,故不选A；B.根据图象可以知道,此反应的反应物的总能量大于生成物的总能量，故不选B；C.根据图象可以知道,此反应放热139kJ,热化学方程式为N2O(g)+NO(g)→N2(g)+NO2(g)+139kJ,故不选C；D.△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和＜0，故选D3、D。解析：A.由图像可知A+BC=AB+C，△H<0，但该反应熵变△S不一定大于0，所以该反应不一定能自发进行，A项正确；B.A+BC=AB+C，E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，即反应物成为活化分子所需的最低能量，就是正反应的活化能，B项正确；C.根据能量转化图可知A+BC=AB+C的反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，所以正反应的反应热△H=－(E2-E1)=E1－E2，E2>E1，△H<0，C项正确；D.加入合适催化剂可以降低正、逆反应的活化能，即E1、E2均减小，D项错误；答案选D。4、D。解析：A.Y的质量不变时其他物质的浓度也会保持不变，该反应达到平衡状态，选项A正确；B.该反应为可逆反应，不会反应完全，所以反应达到平衡时，放出的热量应小于，选项B正确；C.加入催化剂会降低活化能，所以曲线b为加入催化剂时该反应的反应历程图，选项C正确；D.平衡后向恒容容器中再充入，X的浓度增大，平衡向右移动，则达到新平衡时，Z的体积分数变大，选项D错误；答案选D。5、D。解析：A、反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，选项A正确；B、催化剂不能改变反应的反应热，选项B正确；C、催化剂通过降低反应的活化能改变反应历程，选项C正确； D、催化剂同时降低正、逆反应的活化能，同等程度加快正、逆反应速率，选项D错误；答案选D。6、D。解析：A. 由能量变化示意可知，①→②能量增大，故该过程吸收能量，A项正确；B. 由能量变化示意可知，②→③生成氨气，氮原子和氢原子之间形成了键，B项正确；C. 由能量变化示意可知，该反应生成物总能量比反应物总能量低，则该反应为放热反应，C项正确；D. 催化剂只能降低化学反应的活化能，提高反应速率，但是不会引起平衡移动，故无法提高的平衡产率，D项错误；答案选D。7、B。解析：A．化学反应的焓变等于旧键断裂吸收的能量和新键生成释放的能量之差，1molN≡N键能与3molH−H键能之和小于6molN−H键能，所以反应为放热，故A错误；B．氮气和氢气合成氨的反应是放热反应，反应物和产物的能量差值越大，则反应放出的热量越多，则Q2＞Q1，故B正确；C．催化剂只能改变反应速率，不会引起热效应的改变,选择合适的催化剂，Q1值也不会改变，故C错误；D．氮气和氢气合成氨的反应是放热反应，反应物的能量大于产物的能量，即2mol氨气的能量低于1mol氮气和3mol氢气的能量之和，故D错误；答案选B。8、C。解析：A.反应热取决于反应物和生成物的总能量，与反应过程无关，A错误； B.活化能小则反应速率大，反应速率：过程Ⅱ>过程I，B错误；  C.反应物总能量低于生成物总能量，因此该反应为吸热反应，C正确；    D.催化剂降低反应的活化能，加快反应速率，过程Ⅱ使用了催化剂，D错误；答案选C。9、D。解析：A．反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，故A错误；B．催化剂不能改变化学反应的热效应，故B错误；C．催化剂改变反应的途径，降低反应的活化能，故C错误；D．催化剂能降低反应的活化能，增大反应物中活化分子百分数，增大了有效碰撞几率，使反应速率增大，即催化剂改变了化学反应速率，故D正确；故选：D。10、A。解析：①使用催化剂降低反应所需活化能，活化能越低，所需能量越低，因此使用催化剂可降低生产能耗，故①正确；②从图中可以得出该反应是放热反应，放出热量为600kJ−508 kJ=92 kJ，因此该反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+92kJ，故②正确；③该反应是放热反应，因此相同状况下，lmol氮气和3mol氢气总能量高于2mol氨气的总能量，故③正确；④放热反应，反应物总键能小于生成物总键能，因此相同状况下，lmol氮气和3mol氢气总键能低于2mol氨气的总键能，故④正确；因此①②③④都正确；故A正确。综上所述，答案为A。11、B。解析：试题分析：A．此反应是放热反应，ΔH= -（E2－E1），错误；B．实验中，M需要的能量更多，催化效率低于N，正确；C．加入催化剂M、N，降低了反应的活化能，错误；D．在有催化剂时，该反应历程活化能降低；故选B12、D。解析：A. 催化剂能够降低反应的活化能，但不改变反应热，因此图中虚线表示加入了催化剂，故A正确；B.根据图像，图中虚线表示的反应I、反应II的反应物的总能量都大于生成物的总能量，均为放热反应，故B正确；C. 根据图像，加入催化剂，原来的反应分为两个阶段反应，改变了反应历程，故C正确；D. 反应热=反应物的活化能-生成物的活化能= (E1-E2) kJ/mol，故D错误；故选D。13、B。解析：A. 催化剂能改变反应活化能，不同催化剂催化效果不同，催化剂反应历程不同，故A正确；B. 催化剂只改变活化能和反应速率（达到平衡的时间），不会对反应的产生影响，故B错误；C. 8h后，的产率还在增大，说明反应2未达平衡状态，还在改变，反应1也未处于平衡状态，故C正确；D. 降低活化能，能提高反应速率，会提高相同时间段的产率，故D正确14、B。解析：A．催化剂不能改变反应的△H，故A选项错误。B．过程Ⅰ中1个水分子中的化学键断裂，为吸热过程，过程Ⅲ中形成了新的化学键，为放热过程，故B选项正确。C．过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气，H2中的化学键为非极性键，二氧化碳中的化学键为极性共价键，故C选项错误。D．过程Ⅰ中1个水分子中的化学键断裂，过程Ⅱ另一个水分子中的化学键断裂的过程，过程Ⅲ中形成了新的水分子，因此起始时的2个H2O最终都参与了反应，故D项正确错误。故答案选B。15、A。解析：A项、由图可知，反应的总离子方程式为S2O82－+2I—2SO42－+I2，反应中Fe2＋做催化剂，故A正确；B项、反应的能垒实际上是反应物的活化能，由图可知，第一步反应的能垒（活化能）比第二步反应的大，故B错误；C项、由图可知第一步反应为S2O82－与Fe2+反应生成SO42－和Fe3+，S2O82－在反应中作氧化剂，故C错误；D项、由图可知第一步反应的反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，第二步反应反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故D错误；故选A。反应的能垒实际上是反应物的活化能，由图可知第一步反应能垒大于第二步。16、D。解析：A. 增大S2O82－浓度或I－浓度，增加反应物浓度，因此反应①、反应②的反应速率均加快，故A正确；B. Fe3+在反应中是中间过程，参与反应但质量不变，因此是该反应的催化剂，故B正确；C. 因为正反应的活化能比逆反应的活化能小，因此该反应是放热反应，故C正确；D. 往该溶液中滴加淀粉溶液，溶液变蓝，适当升温，平衡逆向移动，单质碘减少，蓝色加浅，故D错误。综上所述，答案为D。17、D。解析：A、由3可知N2和H2分子被吸附在铁表面，而4、5表示发生反应，所以N2和H2分子被吸附在铁表面发生反应，故A正确；B、由图4可知氮气吸附在铁表面，并断裂了N≡N键，故B正确；C、由图5、6、7可知，NH3分子中的N-H键不是同时形成，故C正确；D、催化剂只改变反应速率，平衡不移动，所以不能提高反应物的平衡转化率，故D错误；答案选D。18、C。解析：A. 产物A、B互为同分异构体，由中间体生成A、B的反应互相竞争，A正确；B. 由中间体生成A的活化能较低，故相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快，B正确；C. 实验1测定产物组成时，无法判断体系己达平衡状态，C不合理；D. 由图像可知，由C生成A和B的反应皆为放热反应，由表中数据可知，在较高的温度下，C转化为B有竞争优势，故实验1在t min时，若升高温度至25℃，部分产物A会经活性中间体C转化成产物B，D正确。综上所述，分析不合理的是C，本题选C。19、C。解析：A. 室温下，M可以缓慢转化为N，物质都有趋向于生成稳定的状态，因此N的稳定性强于M，故A正确；B. 有机物N碳碳双键左右两边的碳上方都为氢，则为顺式异构，碳上方一边为氢，一边为碳，则为反式异构，故B正确；C. 从题知和信息中无法得出M的产率与N的产率谁高谁低，在室温下M的产率较高，故C错误；D. 从物质能量分析，反应的△H= (E1 −E2) kJ‧mol−1 =− (E2−E1) kJ‧mol−1，故D正确。综上所述，答案为C。20、C。解析：A选项，根据图象可知反应I是生成物能量大于反应物能量，因此为吸热反应，故A错误；B选项，根据图象可知1mol CH3OH(g)和H2O(g)的总能量小于1mol CO2(g)和3mol H2(g)的总能量，故B错误；C选项，1mol CH3OH(g)和H2O(g)的总能量小于1mol CO2(g)和3mol H2(g)的总能量，是吸热反应，因此c>0，故C正确；D选项，优良的催化剂降低了反应的活化能，焓变不变，焓变只能由反应物和生成物总能量决定，故D错误。综上所述，答案为C。