高考复习难点25高考题中催化剂与反应历程。。。

　　2017年高考化学考试说明中特别增加了一条：了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。2018年的与2017年一样，没有改变，2019年也没有变化。
　　高考题中通过反应历程图考查催化剂是一个什么的演变过程，下面通过一系列的高考题就可以看出一点端倪。
　　一、题源教材中的示意图
　　1、苏教版如图：
　　图中：Ea为正反应的活化能，Ea为逆反应的活化能，
　　反应热为HEaEa。
　　注意：图中使用催化剂时的活化能为Ea1。示意图中有两个峰。
　　参考陕西单晓海老师文章
　　2、人教版、鲁科版
　　二、高考题考查的演变
　　1、（2011全国大纲卷，T9）反应ABC（H0）分两步进行：
　　ABX（H0），XC（H0）。
　　下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是
　　【答案】D
　　【解析】由反应ABC（H0）分两步进行ABX（H0）XC（H0）可以看出，ABC（H0）是放热反应，
　　A和B的能量之和C，由ABX（H0）可知这步反应是吸热反应，XC（H0）是放热反应，故X的能量大于AB；AB的能量大于C，X的能量大于C。
　　2、（2011江苏卷，T4）某反应的反应过程中能量变化如图1所示（图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能）。下列有关叙述正确的是
　　A该反应为放热反应
　　B催化剂能改变该反应的焓变
　　C催化剂能降低该反应的活化能
　　D逆反应的活化能大于正反应的活化能
　　【答案】C
　　【解析】A项，从图中看，反应物的总能量低于生成物的能量，故为吸热反应，错；B项，焓变是指反应物与生成物之间的能量差值，与反应过程无关，错；C项，加入催化剂之后，E2变小，说明活化能减小了，正确；D项，正、逆反应的活化能大小不变，错。
　　3、（2014海南单科化学卷，T8）某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是
　　A、反应过程a有催化剂参与
　　B、该反应为放热反应，热效应等于H
　　C、改变催化剂，可改变该反应的活化能
　　D、有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1E2
　　【答案】BC
　　【解析】A、由图可知，反应过程a需要的活化能比b要高，所以a没有催化剂参与，A错误；
　　B、由图可知，该反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应，反应的热效应等于反应物与生成物能量之差，即H，B正确；
　　C、使用催化剂，改变了反应进行的途径，降低了反应的活化能，C正确。
　　有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1，D错误；
　　4、（2014北京卷，T9）最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下；下列说法中正确的是
　　A、CO和O生成CO2是吸热反应
　　B在该过程中，CO断键形成C和O
　　CCO和O生成了具有极性共价键的CO2
　　D状态状态表示CO与O2反应的过程
　　【答案】C
　　【解析】根据能量反应过程的图像知，状态I的能量高于状态III的能量，故该过程是放热反应，A错误；
　　根据状态I、II、III可以看出整个过程中CO中的C和O形成的化学键没有断裂，故B错误；由图III可知，生成物是CO2，具有极性共价键，故C正确；
　　状态状态表示CO与O反应的过程，故D错误。
　　5、（2015海南单科化学卷，T16）由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1molN2，其HkJmol1。
　　（3）根据图像可知N2O与NO反应生成氮气和二氧化氮的反应热为（209348）kJmol109kJmol。
　　6、（2015海南单科化学卷，T11）由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是（）
　　A由XY反应的HE5E2
　　B由XZ反应的H0
　　C降低压强有利于提高Y的产率
　　D升高温度有利于提高Z的产率
　　【答案】BC
　　【解答】解：A根据化学反应的实质，由XY反应的HE3E2，故A错误；
　　B由图象可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即由反应的H0，故B正确；
　　C根据化学反应2X（g）3Y（g），该反应是气体系数和增加的可逆反应，降低压强，平衡正向移动，有利于提高Y的产率，故C正确；
　　D由B分析可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，Z的产率降低，故D错误
　　7、（2018北京卷，T7）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
　　BCH4CH3COOH过程中，有CH键发生断裂
　　C放出能量并形成了CC键
　　D该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
　　【答案】D
　　【解析】A。CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4CO2CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100，A正确；
　　CH4选择性活化变为的过程中，有1个CH键断裂，B正确；
　　C根据图示，的总能量高于的总能量，放出能量；对比和，形成CC键，C正确；
　　D。催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D错误。
　　8、（2018海南卷，T12）炭黑是雾霾中和重要颗粒物，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右图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法正确的是
　　A每活化一个氧分子吸收0。29eV的能量
　　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OO的断裂与CO键的生成过程
　　D炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
　　【答案】CD
　　解析：由活化过程的能量变化模拟图可知，每活化一个氧分子放出0。29eV的能量，A项错误；
　　水可使氧分子活化反应的活化能降低包括两部分，类似前面示意图中的两个峰，但是活化能变化是第一个。所以炭黑与氧气生成中间产物使活化能降低0。18eV，
　　B项错误；结合图示，比较反应物与目标物质的结构可知，C项正确；
　　根据“活化氧可以快速氧化二氧化硫”可以判定，D项正确。
　　9、（2019全国1卷，T28）（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。
　　可知水煤气变换的H0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正eV，写出该步骤的化学方程式。
　　（3）由题中图示可知水煤气变换时反应前相对能量0eV，反应后相对能量0。72eV，反应为放热反应，故H小于零。该历程中最大的能垒（活化能）应是COOHHH2OCOOH2HOH反应时由相对能量0。16eV升至1。86eV的过渡态2再降至1。41eV。E正1。86（0。16）2。02（ev）。
　　题中设问“该历程中最大能垒（活化能）”，需要对活化能加深认知，为能量上升阶段，（爬坡阶段）可知最大的活化能为0。16到1。86阶段。
　　10、（2020北京新高考测试题5）
　　选B
　　11。（2020山东新高考测试）热催化合成氨面临的两难问题是：釆用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了TiHFe双温区催化剂（TiH区域和Fe区域的温度差可超过100C）。TiHFe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用标注。下列说法正确的是（）
　　A。为氮氮三键的断裂过程
　　B。在高温区发生，在低温区发生
　　C。为N原子由Fe区域向TiH区域的传递过程
　　D。使用TiHFe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应
　　【答案】BC
　　【解析】
　　A选项，经历过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，所以A错误。
　　B选项，为催化剂吸附N2的过程，为形成过渡态的过程，为N2解离为N的过程，以上都需要在高温时进行。在低温区进行是为了增加平衡产率，所以B正确。
　　C选项，由题中图示可知，过程完成了TiHFeN到TiHNFe两种过渡态的转化，N原子由Fe区域向TiH区域传递。C正确。
　　D选项，化学反应不会因加入催化剂而改变吸放热情况，所以D错误。
　　三、启示
　　1、反应示意图由简单变复杂。前面只考查反应物生成物相对能量的大小，判断放热吸热反应。通过示意图波峰高低来判断有无催化剂。
　　2、单峰变双峰。考查我们哪个峰才是催化剂改变的活化能。
　　3、示意图与物质的分子模型结合，加大信息的干扰作用。
　　4、示意图由定性判断变成定量计算焓变。
　　5、示意图变成能垒图，通过相对能量来计算活化能。
　　我们是不是通过上面一系列演变，可以找到一些备考方向。
　　但是20届各地高考模拟题在这个上面大做文章。个人观点认为没有必要，高考命题专家的水平我们还是要敬佩的，不会被这些铺天盖地的模拟题所左右。
　　所以我们在备考时，在这个知识点上不要太纠结，也不要浪费太多精力，把文章上面的例题过一下就可以。