题型10 陌生反应机理图-高考化学二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）

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目 录
题型综述
解题攻略
题组01 基元反应及反应历程机理分析的正误判断
题组02 能垒图、过渡态理论及其反应机理分析的正误判断
题组03 催化剂、活化能及其反应机理分析的正误判断
题组04 循环反应机理图像分析的正误判断
高考练场
依据陌生反应机理图命题的试题在近几年高考中频繁出现。题目主要以图示的形式来描述某一化学变化所经历的全部反应，就是把一个复杂反应分解成若干个反应，然后按照一定规律组合起来，从而达到阐述复杂反应的内在联系的目的。陌生反应机理图像一般取材于实际科研成果，充分体现了化学反应的本质，高考常以此为载体考查反应原理、活化能、反应热、催化剂等知识，是近年高考的命题热点，由于陌生度高，思维转化大，且命题视角在不断地创新和发展，成为大多数考生的失分点，这类试题难点是需要学生能从陌生图像中提取有效信息进行解题，从机理类型不同，可将陌生反应机理图试题分为四个题组，一是基元反应及反应历程机理分析的正误判断：二是能垒图、过渡态理论及其反应机理分析的正误判断；三是催化剂、活化能及其反应机理分析的正误判断；四循环反应机理图像分析的正误判断。
题组01 基元反应及反应历程机理分析的正误判断
【例1-1】（2023·全国卷）“肼合成酶”以其中的配合物为催化中心，可将与转化为肼()，其反应历程如下所示。
下列说法错误的是
A．、和均为极性分子
B．反应涉及、键断裂和键生成
C．催化中心的被氧化为，后又被还原为
D．将替换为，反应可得
【例1-2】（2023·广东卷）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
【提分秘籍】
1.基元反应：
大多数的化学反应不能一步完成，在微观上是分几步完成的，这每一步反应都叫一个基元反应
如：反应H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O，通过大量实验提出它们微观过程如下：
①H＋＋H2O2H3Oeq \\al(＋,2)
②H3Oeq \\al(＋,2)＋Br－===H2O＋HOBr
③HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2
2．反应历程：
由基元反应构成的反应序列，又称反应机理。
（1）总反应：2NO+2H2N2+2H2O
（2）反应历程
①2NO+H2N2O+H2O（慢）
②2N2O2N2+O2（快）
③2H2+O22H2O（更快）
（3）决速反应：在反应历程中，反应速率最慢的基元反应
（4）决速浓度：最慢反应中反应物的浓度决定总反应的反应速率
（5）特点：
a．不同的化学反应，反应历程不同。
b．同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同。
c．反应历程的差别造成了化学反应速率的快慢差异。
d．对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定。
【变式演练】
【变式1-1】（2024·广东六校·联考）1，3-丁二烯与HBr发生加成反应机理如图。反应Ⅰ和反应Ⅱ都经过同一中间体，进一步发生基元反应②和基元反应③得到两种不同的加成产物。下列说法错误的是
A．基元反应①△H>0，基元反应②△HTS77
C．物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程
D．反应决速步的活化能为
【变式3-2】（24-25高三上·湖南·开学考试）近日，中国科学院化学研究所韩布兴院士/康欣晨研究员课题组使用原子分散的Fe-N-C材料为催化剂，以草酸和硝酸盐或氮氧化物为原料(N2和CO2分别为氮源和碳源)，进行了电催化C-N偶联制备甘氨酸。原理如图所示(OA为HOOC-COOH，GX为HOOC-CHO，GC为HOOC-CH2OH)。下列叙述正确的是
A．活化能：反应ⅱ>反应ⅲ
B．在阳极区生成甘氨酸
C．OA→GX反应式为
D．反应ⅳ的原子利用率等于100%
题组04 循环反应机理图像分析的正误判断
【例4-1】（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
【例4-2】（2023·湖南卷）是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某(Ⅱ)催化剂(用表示)能高效电催化氧化合成，其反应机理如图所示。
下列说法错误的是
A．(Ⅱ)被氧化至(Ⅲ)后，配体失去质子能力增强
B．M中的化合价为
C．该过程有非极性键的形成
D．该过程的总反应式：
【提分秘籍】
1．循环机理图中物质的判断
（1）有进有出的物质参与反应，常作催化剂；
（2）只进不出的为反应物、原料；
（3）不进只出的物质为生成物、产品。
2．循环转化机理图像的解读
对于“循环”反应过程图像，位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”的物质为生成物，如②和③。在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质，(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图中，MO3则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物质均为中间产物。
3.循环机理图题的解题思路
（1）通览全图，找准一“剂”三“物”
①催化剂：催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上
②反应物：通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物；
③生成物：通过一个箭头最终脱离整个历程的物质多是产物；
④中间体：通过一个箭头脱离整个历程，但又生成的是中间体，通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[ ]”标出。
（2）逐项分析得答案：根据第一步由题给情境信息，找出催化剂、反应物、生成物、中间体，再结合每一选项设计的问题逐项分析判断，选出正确答案
【变式演练】
【变式4-1】（2025·浙江·联考）伯醇(记为)和叔醇(记为)发生酯化反应的机理如下图所示。下列说法不正确的是
A．用标记醇羟基，可以分析叔丁醇与乙醇在酯化反应中的断键情况
B．两个历程中均起到催化剂的作用
C．两个历程中均有碳原子的杂化轨道类型发生改变
D．两种酯化反应的机理均为羧基中的羟基与醇羟基的氢原子结合成水
【变式4-2】（2024·湖南怀化·二模）一种利用和直接合成的反应历程如下图所示。下列说法中错误的是
A．总反应的原子利用率理论上可达100%
B．步骤2中，若完全反应，则理论上转移电子数目为2NA
C．降低了反应的活化能，加快了反应速率
D．和中Pd的化合价不相同
1．（2024·广东卷）对反应(I为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度，增大，减小。基于以上事实，可能的反应历程示意图(——为无催化剂，------为有催化剂)为
A．B．C．D．
2．（2024·山东日照·二模）在催化作用下，与反应转化为和的反应历程和相对能量变化关系如图所示(逸出后物质状态不发生变化，在图中略去)。
下列说法错误的是
A．该反应的
B．生成的反应是决速步骤
C．反应历程中存在极性键、非极性键的断裂和形成
D．使用高活性催化剂可以降低反应的最大能垒(活化能)
3．（2021·重庆卷）“天朗气清，惠风和畅。”研究表明，利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO，简化中间反应进程后，相对能量变化如图所示。已知CO(g)的燃烧热∆H = -283 kJ·ml-1，则2N2O(g)=2N2(g) + O2(g)的反应热∆H (kJ·ml-1)为
A．-152B．-76C．+76D．+152
4．（2024·黑龙江·三模）某高校合成了一种共掺杂多孔碳纳米管负载的钼单原子位点，该材料在室温下能将高效电还原为，相关机理如图2所示(图1为碳纳米管)。下列叙述错误的是
A．该材料中非金属元素的第一电离能最大的是氮元素
B．碳纳米管掺杂B、N的过程中没有化学键的断裂和生成
C．该材料能降低成为活化分子所需要的能量
D．M位点被B和N原子共同固定在纳米管上
5．（2024·安徽·一模）与环氧丙烷()在催化剂作用下生成的反应原理如图：
下列有关说法正确的是
A．反应过程中C原子的杂化方式没有发生改变
B．反应过程中有极性键和非极性键的断裂
C．催化剂能改变反应历程，改变反应的活化能和反应热，使反应快速达到平衡
D．该反应的催化剂为和
6.(2025·上海·期中考试)NCl3和SiCl4均可发生水解反应，其中NCl3的水解机理示意图如下。下列说法正确的是( )
A．NH3和NCl3分子中各原子均满足8电子稳定结构。
B．CCl4与水混合微热就能发生水解反应
C．NCl3的水解过程中N原子的杂化轨道类型发生了变化
D．NCl3和SiCl4的水解反应机理不同
7.（2024·广东东莞·三模）1，3-丁二烯与HBr发生加成反应机理如图。反应Ⅰ和反应Ⅱ都经过同一中间体，进一步发生基元反应②和基元反应③得到两种不同的加成产物。下列说法错误的是
A．基元反应①△H>0，基元反应②△H反应Ⅱ
B．反应活化能：反应I