熱點強化練9催化劑、活化能與化學反應(yīng)歷程1．(2020·安徽省亳州高三模擬)合成氣(CO和H2)是目前化工常用的原料，下面是用甲烷制備合成氣的兩種方法：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH1＝＋216kJ·mol－1；②2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)ΔH2＝－72kJ·mol－1。其中一個反應(yīng)的反應(yīng)過程與能量變化關(guān)系如圖所示。則下列說法正確的是()A．E1表示2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)的活化能B．E2表示CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的活化能C．該圖示為反應(yīng)②的反應(yīng)過程與能量變化示意圖D．一般情況下，加入催化劑，既能降低E1，也能降低E2，但不能改變E1與E2的差值答案D解析已知反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，而圖像所表達的是吸熱反應(yīng)即反應(yīng)①。所以E1表示CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的活化能，故A錯誤；E2表示CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)的活化能，因此B錯誤；該圖所示為反應(yīng)①的反應(yīng)過程與能量變化示意圖，故C錯誤；加入催化劑，正逆反應(yīng)的活化能都降低了，即E1、E2都降低，但二者的差值不變，所以D正確。2．(2020·北京平谷高三一模)中國科學家在合成氨(N2＋3H22NH3ΔH<0)反應(yīng)機理研究中取得新進展，首次報道了LiH－3d過渡金屬這一復(fù)合催化劑體系，并提出了“氮轉(zhuǎn)移”催化機理。如圖所示，下列說法不正確的是()A．轉(zhuǎn)化過程中有非極性鍵斷裂與形成B．復(fù)合催化劑降低了反應(yīng)的活化能C．復(fù)合催化劑能降低合成氨反應(yīng)的焓變D．低溫下合成氨，能提高原料轉(zhuǎn)化率答案C解析合成氨為可逆反應(yīng)，氮氣和氫氣在反應(yīng)過程中有消耗和生成，故轉(zhuǎn)化過程中有非極性鍵斷裂與形成，A項正確；催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，B項正確；催化劑不能改變反應(yīng)的焓變，焓變只與反應(yīng)物和生成物總能量的相對大小有關(guān)系，C項錯誤；合成氨的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正向移動，能提高原料轉(zhuǎn)化率，D項正確。3．(2020·山東泰安高三模擬)烯烴與氫氣混合在常溫常壓時不反應(yīng)，高溫時反應(yīng)很慢，但在適當?shù)拇呋瘎┐嬖跁r可與氫氣反應(yīng)生成烷烴，一般認為加氫反應(yīng)是在催化劑表面上進行。反應(yīng)過程的示意圖如圖：下列說法正確的是()A．乙烯和氫氣生成乙烷反應(yīng)的ΔH＞0B．有催化劑時的活化能E2比無催化劑時的活化能E1低，能減小反應(yīng)的ΔHC．催化加氫過程中金屬氫化物的一個氫原子和雙鍵碳原子先結(jié)合，得到中間體D．催化加氫過程中催化劑將較難發(fā)生的反應(yīng)分成了多個容易發(fā)生的反應(yīng)，可提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率答案C解析由圖可知乙烯和氫氣反應(yīng)生成乙烷的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則ΔH＜0，故A錯誤；由圖可知加入催化劑，反應(yīng)物與生成物的總能量差不變，則反應(yīng)熱不變，所以有催化劑時的活化能E2比無催化劑時的活化能E1低，不能減小反應(yīng)的ΔH，故B錯誤；根據(jù)化學反應(yīng)的歷程：催化加氫過程中金屬氫化物的一個氫原子和雙鍵碳原子先結(jié)合，得到中間體，故C正確；催化劑不影響平衡移動，不能改變轉(zhuǎn)化率，故D錯誤。4．(2020·全國高三專題練習)三元WO3/C3N4/Ni(OH)x光催化劑產(chǎn)氫機理如圖。下列說法正確的是()A．TEOA→TEOA＋為還原反應(yīng)B．Ni(OH)x降低了H＋→H2的活化能C．能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能→電能→化學能D．WO3沒有參與制氫反應(yīng)過程答案B解析TEOA→TEOA＋為失去電子的反應(yīng)，是氧化反應(yīng)，故A錯誤；如圖所示，Ni(OH)x是H＋→H2的催化劑，故其可以降低該反應(yīng)的活化能，故B正確；如圖所示，能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能→化學能，故C錯誤；如圖所示W(wǎng)O3作為催化劑，參與了制氫反應(yīng)過程，故D錯誤。5．(2020·天津紅橋模擬)如圖已知反應(yīng)S2Oeq\o\al(2－,8)(aq)＋2I－(aq)2SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋I2(aq)，若向該溶液中加入含F(xiàn)e3＋的某溶液，反應(yīng)機理如下：①2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)I2(aq)＋2Fe2＋(aq)②2Fe2＋(aq)＋S2Oeq\o\al(2－,8)(aq)2Fe3＋(aq)＋2SOeq\o\al(2－,4)(aq)下列有關(guān)該反應(yīng)的說法不正確的是()A．Fe3＋是該反應(yīng)的催化劑B．S2Oeq\o\al(2－,8)(aq)＋2I－(aq)2SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋I2(aq)是放熱反應(yīng)C．加入Fe3＋后降低了該反應(yīng)的活化能D．向該溶液中滴加淀粉溶液，溶液變藍，適當升溫，藍色加深答案D解析由方程式可知，反應(yīng)①中Fe3＋是反應(yīng)物，反應(yīng)②中Fe3＋是生成物，則Fe3＋是該反應(yīng)的催化劑，故A正確；由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故B正確；催化劑能降低反應(yīng)的活化能，F(xiàn)e3＋是該反應(yīng)的催化劑，則加入Fe3＋后降低了該反應(yīng)的活化能，故C正確；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，碘單質(zhì)濃度減小，藍色變淺，故D錯誤。6．(2020·山東肥城高三模擬)最近，中國科學院大連化物所“CO2催化轉(zhuǎn)化為CO的研究”獲得新進展。如圖是使用不同催化劑(NiPc和CoPc)時轉(zhuǎn)化過程中的能量變化，下列說法不合理的是()A．·CO2經(jīng)還原反應(yīng)得到·COOHB．該研究成果將有利于緩解溫室效應(yīng)，并解決能源轉(zhuǎn)化問題C．相同基團的物種分別吸附在NiPc和CoPc表面，其能量可能不同D．催化劑可以改變CO2轉(zhuǎn)化為CO反應(yīng)的焓變答案D解析·CO2轉(zhuǎn)化為·COOH的過程中，碳元素的化合價降低，因此·CO2到·COOH是還原反應(yīng)，A正確；該過程中，CO2轉(zhuǎn)化為CO，可減少空氣中的CO2的含量，緩解溫室效應(yīng)，同時反應(yīng)生成CO具有可燃性，可解決能源轉(zhuǎn)化危機，B正確；由圖可知，·COOHNiPc中的能量高于吸附在CoPc上的能量，因此吸附在相同基團的物種分別吸附在NiPc和CoPc表面，其能量不同，C正確；催化劑只影響反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)焓變，D錯誤。7.(2021·1月湖南普高校招生適應(yīng)性考試，7)據(jù)文獻報道，某反應(yīng)的反應(yīng)歷程如圖所示：下列有關(guān)該歷程的說法錯誤的是()A.總反應(yīng)化學方程式為4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2N2＋6H2OB.Ti4＋…NH2－N=O是中間產(chǎn)物C.Ti4＋是催化劑D.Ti4＋…NH2－N=O→Ti4＋＋N2＋H2O屬于分解反應(yīng)答案A解析根據(jù)反應(yīng)歷程，參加反應(yīng)的物質(zhì)有NH3、NO、O2，因此總反應(yīng)化學方程式為4NH3＋2NO＋2O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))3N2＋6H2O，故A錯誤；根據(jù)題中信息得到Ti4＋…NH2—N=O是中間產(chǎn)物，故B正確；Ti4＋在整個反應(yīng)過程中參與了反應(yīng)，但反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)未變，因此Ti4＋是催化劑，故C正確；分解反應(yīng)是一種物質(zhì)反應(yīng)生成兩種或兩種以上新物質(zhì)，因此Ti4＋…NH2—N=O→Ti4＋＋N2＋H2O屬于分解反應(yīng)，故D正確。8．(2020·廣東東莞高三零模)科研工作者結(jié)合實驗與計算機模擬來研究釕催化劑表面不同位點上合成氨反應(yīng)歷程，如圖所示，其中實線表示位點A上合成氨的反應(yīng)歷程，虛線表示位點B上合成氨的反應(yīng)歷程，吸附在催化劑表面的物種用*標注。下列說法錯誤的是()A．由圖可以判斷合成氨反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)B．氮氣在位點A上轉(zhuǎn)變成2N*速率比在位點B上的快C．整個反應(yīng)歷程中活化能最大的步驟是2N*＋3H2→2N*＋6H*D．從圖中知選擇合適的催化劑位點可加快合成氨的速率答案C解析據(jù)圖可知，始態(tài)*＋N2＋3H2的相對能量為0eV，生成物*＋2NH3的相對能量約為－1.8eV，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以為放熱反應(yīng)，故A正確；圖中實線標示出的位點A最大能壘(活化能)低于圖中虛線標示出的位點B最大能壘(活化能)，活化能越低，有效碰撞幾率越大，化學反應(yīng)速率越大，故B正確；由圖像可知，整個反應(yīng)歷程中2N*＋3H2→2N*＋6H*活化能幾乎為零，為最小，故C錯誤；由圖像可知氮氣活化在位點A上活化能較低，速率較快，故D正確。9．(2020·山東聊城高三二模)科學工作者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究了在Pt/SiO2催化劑表面上CO2與H2的反應(yīng)歷程，前三步歷程如圖所示，其中吸附在Pt/SiO2催化劑表面上的物種用“·”標注，Ts表示過渡態(tài)。下列有關(guān)敘述正確的是()A．前三步總反應(yīng)的ΔH＞0B．·HOCO轉(zhuǎn)化為·CO和·OH為吸熱過程C．催化劑通過參與化學反應(yīng)，能降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率D．歷程中活化能(能壘)最小的反應(yīng)方程式為·CO＋·OH＋·H＋3H2(g)=·CO＋3H2(g)＋H2O(g)答案D解析由圖像分析可知，前三步總反應(yīng)，反應(yīng)物能量高，生成物能量低，故反應(yīng)放熱，ΔH＜0，A錯誤；根據(jù)圖像，·HOCO轉(zhuǎn)化為·CO和·OH是圖中的第三步反應(yīng)，是放熱過程，B錯誤；催化劑只能增大反應(yīng)速率，不會影響平衡，對轉(zhuǎn)化率無影響，C錯誤；根據(jù)圖像分析可知，Ts3活化能最小，D正確。10．(2020·河北張家口市高三模擬)汽車尾氣污染是由汽車排放的廢氣造成的環(huán)境污染。主要污染物為一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物等，對人類和動、植物危害甚大。解決汽車尾氣問題的主要方法是研究高效催化劑促使尾氣中的一氧化碳和氮氧化物反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成無污染的氮氣和二氧化碳。在Co＋的催化作用下，CO(g)還原N2O(g)的反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示(逸出后物質(zhì)認為狀態(tài)不發(fā)生變化，在圖中略去)。已知總反應(yīng)的化學方程式為：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)。該反應(yīng)分兩步進行：第一步：Co＋(s)＋N2O(g)CoO＋(s)＋N2(g)ΔH1＝＋15.9kJ·mol－1；笫二步：____________________________________________________；ΔH2＝________；(1)填寫第二步反應(yīng)的熱化學方程式，并根據(jù)反應(yīng)歷程圖計算ΔH2的數(shù)值。(2)該反應(yīng)的最高能壘(活化能)為________。答案(1)CoO＋(s)＋CO(g)Co＋(s)＋CO2(g)－374.5kJ·mol－1(2)143.8kJ·mol－1解析(1)總反應(yīng)方程式為CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)；第一步反應(yīng)為Co＋(s)＋N2O(g)CoO＋(s)＋N2(g)ΔH1＝＋15.9kJ·mol－1；第二