习题课1 催化机理循环图 催化能垒图
学习目标 知识网络
1. 会分析常见的催化机理循环图。2. 会分析常见的催化能垒图。
催化剂活性与温度
一般规律：随着反应温度的升高，催化剂的催化活性会增加，但是，图像中往往会出现拐点，即升高到一定温度时，催化剂的活性会下降。
例 在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体匀速通入装有催化剂M的反应器中发生反应。反应相同时间，NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。
(1) 反应在0～50 ℃范围内，NOx的去除率缓慢，主要原因：________________________________________________________________________。
(2) 反应在50～200 ℃范围内，随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升，主要原因：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) 反应在200～300 ℃范围内，随着温度的升高，NOx的去除率上升缓慢，主要原因：
________________________________________________________________________。
(4) 反应温度高于380 ℃时，随着温度的升高，NOx的去除率迅速下降，可能的原因：
________________________________________________________________________。
催化机理循环图与催化能垒图
1. 催化机理循环图
如图所示，根据箭头的方向，可判断各步反应的反应物、生成物、催化剂以及中间产物(若图中给出反应序号，还可判断反应的先后顺序)；根据反应过程中元素的化合价，判断是否发生了氧化还原反应等。
2. 催化机理能垒图
(1) 在催化机理能垒图中，有几个活化状态，就有几个基元反应。可以利用图中每步基元反应前后的活性物质，写出其热化学方程式。注意：如果纵坐标相对能量是电子伏特(eV)，焓变应转化成每摩尔。
(2) 每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小，能垒越大，反应速率越慢。
例 在Rh催化下，单分子甲酸分解制H2反应的过程如图所示。
其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为HCOOH*===HCOO*＋H*；甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－0.16NA eV/mol (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
类型1 催化机理循环图
常温下，将NO与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中，其物质的转化过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A. H＋为该转化过程的中间产物
B. 反应前后溶液中Ce3＋和Ce4＋的总数保持不变
C. 反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
D. 反应Ⅱ中每生成22.4 L N2，转移的电子数目为4×6.02×1023
类型2 反应能垒图
运用DFT计算研究HCOOH在不同催化剂(Pd和Rh)表面分解产生H2的部分反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“*”表示。下列说法错误的是( )
A. Pd和Rh作催化剂时，改变了HCOOH分解产生H2的ΔH
B. HCOO*＋H*===CO＋2H*是该历程的决速步骤
C. 该反应过程中存在C—H断裂和C===O的生成
D. HCOOH吸附在催化剂表面是一个放热过程
(2024·广州第五中学)实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展，该反应历程如图所示。下列说法错误的是( )
A. 容易得到的副产物有CO和CH2O，其中相对较多的副产物为CO
B. 上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快，主要降低*CO＋*OH―→*CO＋*H2O的能量变化
C. 该催化剂可提高该反应速率
D. 总反应焓变ΔH<0
三甲胺N(CH3)3是重要的化工原料。我国科学家实现了使用铜催化剂将N，N-二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO，简称DMF]转化为三甲胺的合成路线。结合实验与计算机模拟结果，研究单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*装示物质吸附在铜催化剂上)。
(1) 该历程中最大能垒(活化能)＝________eV，该步骤的化学方程式为_________________________ _______________________________________________。
(2) 写出由N，N-二甲基甲酰胺制备三甲胺的热化学方程式：__________________________________ ______________________________________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
1. 铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A. CH3COI是反应中间体
B. 反应过程中Rh成键数目保持不变
C. 存在反应：CH3OH＋HI===CH3I＋H2O
D. 甲醇羰基化反应使用CH3OH和CO制备CH3CO2H
2. 锰系氧化物催化降解甲醛具有去除效率高无二次污染等优点，其中一种催化机理如图所示。下列说法错误的是( )
A. HCO为中间产物
B. MnO2降低了反应①的活化能
C. 反应②中有碳氧键断裂
D. 该机理的总反应为HCHO＋O2CO2＋H2O
3. (2025·佛山期末)丙烷脱氢是制备丙烯的一种常见方法，Ga2O3催化该过程的反应历程及能量变化如图所示(X为丙烷，Y为丙烯)。下列说法正确的是( )
A. Ga2O3反应前后质量不变，未参与反应
B. 反应X(g)―→Y(g)＋H2(g) ΔH＝－167 kJ/mol
C. 该反应历程中主要包含了4步变化，其中第3步反应速率最慢
D. 1 mol丙烷的总键能小于1 mol丙烯与1 mol氢气的总键能之和
4. 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。下列说法不正确的是( )
A. 曲线a表示反应2的能量变化
B. 反应1和反应2都是放热反应
C. 反应1和反应2的决速步骤都是第Ⅰ步
D. 相同条件下，反应2的速率比反应1大
配套新练案
习题课1 催化机理循环图 催化能垒图
1. (2024·高州期末)二氧化碳甲烷化的研究对缓解能源危机意义重大。以LaNiO3催化二氧化碳甲烷化的反应机理如图所示(LaNiO3与H2作用生成La2O3和Ni)。下列说法正确的是( )
A. 催化剂在反应中参加了反应，降低了活化能，提高了平衡产率
B. La2O2CO3在反应中为催化剂
C. 若·H＋CO2·―→是反应的决速步，则该步的化学反应速率最快
D. 图示过程的总反应可表示为4H2＋CO22H2O＋CH4
2. 据文献报道，钒催化某反应的反应机理如图所示。下列叙述正确的是( )
A. H2O参与了该催化循环
B. 该反应利用了NH3的还原性除去NO，减少了空气污染
C. 该过程只断裂了极性共价键
D. 该催化循环过程中V的价态没有变化
3. (2025·广州协和学校)BASF高压法采用CH3OH和CO制备醋酸的循环过程如图所示。下列说法错误的是( )
A. HI在流程中起催化作用
B. 循环过程需不断补充CO和甲醇
C. 循环总过程不涉及氧化还原反应
D. 总反应为CH3OH＋CO―→CH3COOH
4. 研究表明：MgO基催化剂广泛应用于CH4的转化过程，我国科研工作者研究MgO与CH4作用最终生成Mg与CH3OH的物质相对能量与反应进程曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 反应中甲烷被氧化
B. 中间体OMgCH4比MgOCH4更稳定
C. 该反应的速率控制步骤对应的活化能是29.5 kJ/mol
D. MgOCH4转化为MgCH3OH的焓变为－145.1 kJ/mol
5. 我国科研人员提出了由小分子X、Y转化为高附加值产品M的催化反应历程，该历程可用如下示意图表示。下列说法不正确的是( )
A. ①→②过程属于放热反应
B. 由X、Y生成M的总反应原子利用率为100%
C. 反应过程中有C—H的断裂和C—C、O—H的生成
D. X的空间结构为正四面体形，Y的结构式为O—C—O、M为乙醇(C2H5OH)
6. 我国化学家研究的一种新型光催化剂(碳纳米点/氮化碳)可以利用太阳光高效实现分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 总反应为H2O2===H2＋O2
B. 水分解过程中，H2O2作催化剂
C. 若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ可能是吸热反应也可能是放热反应
D. 反应Ⅰ和反应Ⅱ均存在O—H的断裂
7. 我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下：
下列说法不正确的是( )
A. 生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B. CH4→CH3COOH过程中，有C—H发生断裂
C. ①→②放出能量并形成了C—C
D. 该催化剂可有效降低该反应的反应热
8. (2024·湛江期末)甲醇(CH3OH)与CO催化制备乙酸(CH3COOH)的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 该过程涉及非极性键的形成
B. 反应iii为该历程的决速步骤
C. H2O为该反应的中间产物
D. 总反应的热化学方程式为CH3OH(l)＋CO(g)===CH3COOH(l) ΔH＝－3.05 kJ/mol
9. (2025·鹤山市第一中学)某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，其反应热ΔH＝－620.9 kJ/mol。一定条件下该反应经历3个基元反应阶段，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法不正确的是( )
A. 3个基元反应中只有①是吸热反应
B. NONO是该反应的中间产物
C. 该过程的总反应为2CO＋2NON2＋2CO2
D. ΔE＝306.6 kJ/mol
习题课1 催化机理循环图 催化能垒图
重难点1 例 (1) 温度较低，反应速率慢
(2) 催化剂的活性随着温度的升高而增大，与温度升高共同使去除NOx的反应速率迅速增大
(3) 只是温度升高使去除NOx的反应速率增大，此时催化活性减弱
(4) 催化剂的活性下降；NH3与O2反应生成了NO
分类举题
例1 D 【解析】由图可知，总反应为2NO＋2H2N2＋2H2O，Ce4＋为催化剂，反应物和产物中均无H＋，故H＋为该转化过程的中间产物，A正确；反应前后溶液中Ce3＋和Ce4＋的总数保持不变，B正确；反应Ⅰ为2Ce4＋＋H2===2Ce3＋＋2H＋，Ce4＋为氧化剂，H2为还原剂，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，C正确；气体所处的状态未知，故无法计算转移电子的数目，D错误。
例2 A 【解析】催化剂可以改变反应速率，不能改变反应的ΔH，A错误；由图可知，HCOO*＋H*===CO＋2H*的活化能最高，反应速率最慢，故为整个反应历程的决速步骤，B正确；HCOOH分子中碳原子形成了C—H、C—O和1个C===O，而CO2分子中碳原子形成2个C===O，不含C—H、C—O，故该反应过程中存在C—H断裂和C===O的生成，C正确；由图可知，HCOOH吸附在催化剂表面形成HCOOH*的过程能量降低，是放热过程，D正确。
例3 D 【解析】图中纵坐标是“相对能量差”，*CO―→CO的活化能为0.95 eV，*OCH2―→CH2O的活化能为2.73 eV，前者的活化能小，故相对较多的副产物为CO，A正确；*CO ＋*OH―→*CO ＋*H2O的能垒最大，要使反应速率加快，主要降低该步反应的能量变化，B正确；催化剂可提高化学反应速率，C正确；由图可知，总反应是吸热反应，则ΔH>0，D错误。
例4 (1) 1.19
N(CH3)3＋OH*＋H*===N(CH3)3(g)＋H2O(g)
(2) (CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g) ΔH＝－1.02NAeV/mol
【解析】(1) 如图所示，反应历程中反应物和生成物相对能量差值最大的为最大能垒，即N(CH3)3＋OH*＋H*===N(CH3)3(g)＋H2O(g)，反应过程中活化能最大，活化能＝2.21 eV－1.02 eV＝1.19 eV。(2) 根据图示可知，1分子的DMF和2分子的H2反应生成1分子的三甲胺和1分子H2O时释放的能量为1.02 eV，故该热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g) ΔH＝－1.02NAeV/mol。
质量评价
1. B 【解析】由图可知，CH3COI是反应中间体，A正确；整个过程中Rh配位键数目分别为4、6、5、6，即配位键数目发生了改变，因此反应过程中Rh成键数目发生了改变，B错误；反应过程中存在反应：CH3OH＋HI===CH3I＋H2O，C正确；甲醇羰基化反应中，反应物是CH3OH和CO，生成物是CH3CO2H，总反应为CH3OH＋CO===CH3CO2H，故该反应是使用CH3OH和CO制备CH3CO2H，D正确。
2. C 【解析】由图可知，HCO在反应过程先产生后又消耗，是中间产物，A正确；MnO2作为催化剂降低了反应①的活化能，B正确；反应②中HCHO转变成·CHO，醛基与所连的H之间化学键断裂，即碳氢键断裂，C错误；从图中箭头方向可以看出反应物为O2和HCHO，生成物为CO2和H2O，MnO2作催化剂，总反应为HCHO＋O2CO2＋H2O，D正确。
3. C 【解析】Ga2O3作催化剂，参与反应，A错误；生成物总能量大于反应物总能量，该反应的ΔH应为＋167 kJ/mol，B错误；由图可知，反应历程中有4个过渡态，其中生成过渡态3时，反应的活化能最大，该步反应速率最慢，C正确；该反应为吸热反应，ΔH＝反应物总键能－生成物总键能>0，所以1 mol丙烷的总键能大于1 mol丙烯与1 mol氢气的总键能之和，D错误。
4. A 【解析】能量越低越稳定，主反应的生成物能量更低，故曲线b表示反应2的能量变化，A错误；由图可知，反应1和反应2都是放热反应，B正确；第Ⅰ步反应的活化能高于第Ⅱ步，活化能越高，反应速率越慢，反应1和反应2的决速步骤都是第Ⅰ步，C正确；由图可知，反应1的活化能高于反应2，活化能越高，反应速率越慢，相同条件下，反应2的速率比反应1大，D正确。
配套新练案
习题课1 催化机理循环图 催化能垒图
1. D 【解析】催化剂在反应中参加了反应，降低了活化能，加快反应速率，但化学平衡不移动，不能提高平衡产率，A错误；由图可知，La2O2CO3是反应的中间产物，B错误；反应的决速步骤是化学反应速率最慢的慢反应，C错误；二氧化碳甲烷化的总反应为4H2＋CO22H2O＋CH4，D正确。
2. B 【解析】由图可知，V5＋===O是反应的催化剂，NH3、NO和O2是反应物，N2和H2O是生成物，总反应为4NH3＋2NO＋2O23N2＋6H2O。水为反应的生成物，没有参与催化循环，A错误；反应中NH3中氮元素的化合价升高，NH3表现还原性，将NO转化为N2，减少空气污染，B正确；非金属单质氧气为反应物，反应中断裂了非极性共价键，C错误；该催化循环过程中钒元素的价态变化为＋5→＋4→＋5，D错误。
3. C 【解析】结合图中信息可知，HI参与了反应转化为碘甲烷，但碘甲烷又可以转化为HI，故其为催化剂，A正确；该循环的总反应为CO＋CH3OH―→CH3COOH，此循环中CH3OH、CO是反应物，需要不断补充，B、D正确；该反应中碳元素化合价发生变化，故涉及氧化还原反应，C错误。
4. C 【解析】该过程的总反应为MgO＋CH4―→Mg＋CH3OH，CH4中C元素化合价升高，CH4作还原剂，被氧化，A正确；能量越低越稳定，中间体OMgCH4的能量比MgOCH4更低，则OMgCH4比MgOCH4更稳定，B正确；该反应的反应速率取决于活化能最大的步骤，活化能最大的步骤是HOMgCH3到过渡态2的步骤，故该步骤的活化能为299.8 kJ/mol，C错误；MgOCH4转化为MgCH3OH的焓变为－149.4 kJ/mol－(－4.3 kJ/mol)＝－145.1 kJ/mol，D正确。
5. D 【解析】①→②过程中，反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应，A正确；X、Y生成M的总反应为CH4＋CO2CH3COOH，原子利用率为100%，B正确；根据反应的历程示意图和总反应可知，反应过程中有C—H的断裂和C—C、O—H的生成，C正确；CH4的分子结构是正四面体形，Y的结构式为O===C===O、M为乙酸，D错误。
6. D 【解析】过程Ⅰ是H2O分解为H2和H2O2，过程Ⅱ是H2O2分解为O2和H2O，总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，A错误；H2O2是中间产物，不是催化剂，B错误；水分解是吸热反应，在此过程中，水分解分两步进行，若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定是吸热反应，不可能是放热反应，C错误；过程Ⅰ和过程Ⅱ均存在O—H的断裂，D正确。
7. D 【解析】由图可知，该总反应为CH4＋CO2CH3COOH，故总反应的原子利用率为100%，A正确；甲烷在催化剂作用下经过选择性活化，其中甲烷分子中碳原子会与催化剂形成新的共价键，必有C—H发生断裂，B正确；①→②的焓变值降低，过程为放热过程，有C—C形成，C正确；催化剂可以降低反应的活化能，不能降低反应的反应热即焓变，D错误。
8. D 【解析】该过程涉及碳碳键(非极性键)的形成，A正确；反应iii的活化能最高，为该历程的决速步骤，B正确；根据反应机理可知H2O为该反应的中间产物，C正确；每分子甲醇的转化放出能量为3.05eV，D错误。
9. D 【解析】3个基元反应中只有①的反应物总能量小于生成物总能量，属于吸热反应，A正确；CO和NO是反应物、N2和CO2是生成物，是中间产物，B正确；该总反应为2CO＋2NON2＋2CO2，C正确；反应的ΔE＝(248.3 kJ/mol＋306.6 kJ/mol)＝544.9 kJ/mol，D错误。(共47张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
习题课1 催化机理循环图 催化能垒图
目 标 导 航
学习目标 知识网络
1. 会分析常见的催化机理循环图。 2. 会分析常见的催化能垒图。
核心笔记
一般规律：随着反应温度的升高，催化剂的催化活性会增加，但是，图像中往往会出现拐点，即升高到一定温度时，催化剂的活性会下降。
例 在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体匀速通入装有催化剂M的反应器中发生反应。反应相同时间，NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。
催化剂活性与温度
1
(1) 反应在0～50 ℃范围内，NOx的去除率缓慢，主要原因：________________ __________。
(2) 反应在50～200 ℃范围内，随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升，主要原因：________________________________________________________________ __________________。
(3) 反应在200～300 ℃范围内，随着温度的升高，NOx的去除率上升缓慢，主要原因：______________________________________________________________。
(4) 反应温度高于380 ℃时，随着温度的升高，NOx的去除率迅速下降，可能的原因：_______________________________________________。
温度较低，反应速率慢
催化剂的活性随着温度的升高而增大，与温度升高共同使去除NOx的反应速率迅速增大
只是温度升高使去除NOx的反应速率增大，此时催化活性减弱
催化剂的活性下降；NH3与O2反应生成了NO
1. 催化机理循环图
如图所示，根据箭头的方向，可判断各步反应的反应物、生成物、催化剂以及中间产物(若图中给出反应序号，还可判断反应的先后顺序)；根据反应过程中元素的化合价，判断是否发生了氧化还原反应等。
催化机理循环图与催化能垒图
2
2. 催化机理能垒图
(1) 在催化机理能垒图中，有几个活化状态，就有几个基元反应。可以利用图中每步基元反应前后的活性物质，写出其热化学方程式。注意：如果纵坐标相对能量是电子伏特(eV)，焓变应转化成每摩尔。
(2) 每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小，能垒越大，反应速率越慢。
例 在Rh催化下，单分子甲酸分解制H2反应的过程如图所示。
其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为HCOOH*=====HCOO*＋H*；甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为HCOOH(g)=====CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－0.16NA eV/mol (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
分类举题
类型1 催化机理循环图
常温下，将NO与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中，其物质的转化过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A. H＋为该转化过程的中间产物
B. 反应前后溶液中Ce3＋和Ce4＋的总数保持不变
C. 反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
D. 反应Ⅱ中每生成22.4 L N2，转移的电子数目为4×6.02×1023
1
D
类型2 反应能垒图
运用DFT计算研究HCOOH在不同催化剂(Pd和Rh)表面分解产生H2的部分反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“*”表示。下列说法错误的是( )
2
A
(2024·广州第五中学)实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展，该反应历程如图所示。下列说法错误的是( )
3
A. 容易得到的副产物有CO和CH2O，其中相对较多的副产物为CO
B. 上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快，主要降低*CO＋*OH――→*CO＋*H2O的能量变化
C. 该催化剂可提高该反应速率
D. 总反应焓变ΔH<0
D
【解析】 图中纵坐标是“相对能量差”，*CO――→CO的活化能为0.95 eV，*OCH2――→CH2O的活化能为2.73 eV，前者的活化能小，故相对较多的副产物为CO，A正确；*CO ＋*OH――→*CO ＋*H2O的能垒最大，要使反应速率加快，主要降低该步反应的能量变化，B正确；催化剂可提高化学反应速率，C正确；由图可知，总反应是吸热反应，则ΔH>0，D错误。
三甲胺N(CH3)3是重要的化工原料。我国科学家实现了使用铜催化剂将N，N-二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO，简称DMF]转化为三甲胺的合成路线。结合实验与计算机模拟结果，研究单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*装示物质吸附在铜催化剂上)。
4
(1) 该历程中最大能垒(活化能)＝________ eV，该步骤的化学方程式为_____________________________________________。
(2) 写出由N，N-二甲基甲酰胺制备三甲胺的热化学方程式：_________________________________________________________________________ (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
【解析】 (1) 如图所示，反应历程中反应物和生成物相对能量差值最大的为最大能垒，即N(CH3)3＋OH*＋H*=====N(CH3)3(g)＋H2O(g)，反应过程中活化能最大，活化能＝2.21 eV－1.02 eV＝1.19 eV。(2) 根据图示可知，1分子的DMF和2分子的H2反应生成1分子的三甲胺和1分子H2O时释放的能量为1.02 eV，故该热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)=====N(CH3)3(g)＋H2O(g) ΔH＝－1.02NAeV/mol。
1.19
N(CH3)3＋OH*＋H*===N(CH3)3(g)＋H2O(g)
(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g) ΔH＝－1.02NAeV/mol
质量评价
1. 铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A. CH3COI是反应中间体
B. 反应过程中Rh成键数目保持不变
C. 存在反应：CH3OH＋HI=====CH3I＋H2O
D. 甲醇羰基化反应使用CH3OH和CO制备CH3CO2H
B
【解析】 由图可知，CH3COI是反应中间体，A正确；整个过程中Rh配位键数目分别为4、6、5、6，即配位键数目发生了改变，因此反应过程中Rh成键数目发生了改变，B错误；反应过程中存在反应：CH3OH＋HI=====CH3I＋H2O，C正确；甲醇羰基化反应中，反应物是CH3OH和CO，生成物是CH3CO2H，总反应为CH3OH＋CO=====CH3CO2H，故该反应是使用CH3OH和CO制备CH3CO2H，D正确。
2. 锰系氧化物催化降解甲醛具有去除效率高无二次污染等优点，其中一种催化机理如图所示。下列说法错误的是( )
C
3. (2025·佛山期末)丙烷脱氢是制备丙烯的一种常见方法，Ga2O3催化该过程的反应历程及能量变化如图所示(X为丙烷，Y为丙烯)。下列说法正确的是( )
A. Ga2O3反应前后质量不变，未参与反应
B. 反应X(g)――→Y(g)＋H2(g) ΔH＝－167 kJ/mol
C. 该反应历程中主要包含了4步变化，其中第3步反应速率最慢
D. 1 mol丙烷的总键能小于 1 mol丙烯与1 mol氢气的总键能之和
C
【解析】 Ga2O3作催化剂，参与反应，A错误；生成物总能量大于反应物总能量，该反应的ΔH应为＋167 kJ/mol，B错误；由图可知，反应历程中有4个过渡态，其中生成过渡态3时，反应的活化能最大，该步反应速率最慢，C正确；该反应为吸热反应，ΔH＝反应物总键能－生成物总键能>0，所以1 mol丙烷的总键能大于 1 mol丙烯与1 mol氢气的总键能之和，D错误。
4. 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。下列说法不正确的是( )
A. 曲线a表示反应2的能量变化
B. 反应1和反应2都是放热反应
C. 反应1和反应2的决速步骤都是第Ⅰ步
D. 相同条件下，反应2的速率比反应1大
A
【解析】 能量越低越稳定，主反应的生成物能量更低，故曲线b表示反应2的能量变化，A错误；由图可知，反应1和反应2都是放热反应，B正确；第Ⅰ步反应的活化能高于第Ⅱ步，活化能越高，反应速率越慢，反应1和反应2的决速步骤都是第Ⅰ步，C正确；由图可知，反应1的活化能高于反应2，活化能越高，反应速率越慢，相同条件下，反应2的速率比反应1大，D正确。
配套新练案
1. (2024·高州期末)二氧化碳甲烷化的研究对缓解能源危机意义重大。以LaNiO3催化二氧化碳甲烷化的反应机理如图所示(LaNiO3与H2作用生成La2O3和Ni)。下列说法正确的是( )
D
2. 据文献报道，钒催化某反应的反应机理如图所示。下列叙述正确的是( )
A. H2O参与了该催化循环
B. 该反应利用了NH3的还原性除去NO，减少了空气污染
C. 该过程只断裂了极性共价键
D. 该催化循环过程中V的价态没有变化
B
3. (2025·广州协和学校)BASF高压法采用CH3OH和CO制备醋酸的循环过程如图所示。下列说法错误的是( )
A. HI在流程中起催化作用
B. 循环过程需不断补充CO和甲醇
C. 循环总过程不涉及氧化还原反应
D. 总反应为CH3OH＋CO――→CH3COOH
C
【解析】 结合图中信息可知，HI参与了反应转化为碘甲烷，但碘甲烷又可以转化为HI，故其为催化剂，A正确；该循环的总反应为CO＋CH3OH――→CH3COOH，此循环中CH3OH、CO是反应物，需要不断补充，B、D正确；该反应中碳元素化合价发生变化，故涉及氧化还原反应，C错误。
4. 研究表明：MgO基催化剂广泛应用于CH4的转化过程，我国科研工作者研究MgO与CH4作用最终生成Mg与CH3OH的物质相对能量与反应进程曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 反应中甲烷被氧化
B. 中间体OMgCH4比MgOCH4更稳定
C. 该反应的速率控制步骤对应的活化能是29.5 kJ/mol
D. MgOCH4转化为MgCH3OH的焓变为－145.1 kJ/mol
C
【解析】 该过程的总反应为MgO＋CH4――→Mg＋CH3OH，CH4中C元素化合价升高，CH4作还原剂，被氧化，A正确；能量越低越稳定，中间体OMgCH4的能量比MgOCH4更低，则OMgCH4比MgOCH4更稳定，B正确；该反应的反应速率取决于活化能最大的步骤，活化能最大的步骤是HOMgCH3到过渡态2的步骤，故该步骤的活化能为299.8 kJ/mol，C错误；MgOCH4转化为MgCH3OH的焓变为 －149.4 kJ/mol－(－4.3 kJ/mol)＝－145.1 kJ/mol，D正确。
5. 我国科研人员提出了由小分子X、Y转化为高附加值产品M的催化反应历程，该历程可用如下示意图表示。下列说法不正确的是( )
A. ①→②过程属于放热反应
B. 由X、Y生成M的总反应原子利用率为100%
C. 反应过程中有C—H的断裂和C—C、O—H的生成
D. X的空间结构为正四面体形，Y的结构式为O—C—O、M为乙醇(C2H5OH)
D
6. 我国化学家研究的一种新型光催化剂(碳纳米点/氮化碳)可以利用太阳光高效实现分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 总反应为H2O2=====H2＋O2
B. 水分解过程中，H2O2作催化剂
C. 若反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ可能是吸热反应也可能是放热反应
D. 反应Ⅰ和反应Ⅱ均存在O—H的断裂
D
7. 我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下：
下列说法不正确的是( )
A. 生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B. CH4→CH3COOH过程中，有C—H发生断裂
C. ①→②放出能量并形成了C—C
D. 该催化剂可有效降低该反应的反应热
D
8. (2024·湛江期末)甲醇(CH3OH)与CO催化制备乙酸(CH3COOH)的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如图所示。下列说法不正确的是( )
D
A. 该过程涉及非极性键的形成
B. 反应iii为该历程的决速步骤
C. H2O为该反应的中间产物
D. 总反应的热化学方程式为CH3OH(l)＋CO(g)=====CH3COOH(l)
ΔH＝－3.05 kJ/mol
【解析】 该过程涉及碳碳键(非极性键)的形成，A正确；反应iii的活化能最高，为该历程的决速步骤，B正确；根据反应机理可知H2O为该反应的中间产物，C正确；每分子甲醇的转化放出能量为3.05eV，D错误。
9. (2025·鹤山市第一中学)某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，其反应热ΔH＝－620.9 kJ/mol。一定条件下该反应经历3个基元反应阶段，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法不正确的是( )
D
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