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微专题：催化剂与反应历程图【主要考向】判断催化剂的判断、作用和选择；根据反应历程图分析断键与成键及能量变化；计算活化能（能垒）等。【温馨提示】催化剂是否参加化学反应？催化剂能做什么不能做什么？催化剂参加反应，反应前后质量不变；能通过改变反应路径、降低活化能而加快反应速率；催化剂的使用不能改变反应热、不能改变物质的键能、不能改变平衡常数、不能改变．平衡．转化率。1．（2020·河南高二月考）用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应时，每生成92g液态HCOOH放出62.4kJ的热量，下列说法正确的是（）A．图示中物质II为该反应的催化剂B．图示中参与循环的物质只有CO2和H2C．反应的活化能为62.4kJ·mol-1D．该反应的热化学方程式为H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l)△H=-31.2kJ·mol-12．（2020·北京高三）中国科学家在合成氨（N2+3H22NH3△H0）反应机理研究中取得新进展，首次报道了LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提出了“氮转移”催化机理。如图所示，下列说法不正确的是A．转化过程中有非极性键断裂与形成B．复合催化剂降低了反应的活化能C．复合催化剂能降低合成氨反应的焓变D．低温下合成氨，能提高原料转化率3．（2019·陕西高三）氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析不合理的是A．催化剂a表面发生了非极性共价键的断裂和极性共价键的形成B．催化剂不能改变反应焓变但可降低反应活化能C．在催化剂b表面形成氮氧键时，涉及电子转移D．催化剂a、b能提高反应的平衡转化率4．（2020·山东章丘四中高三月考）二氧化碳用不同催化剂催化生成一氧化碳的历程中能量的转变如图所示，(吸附在催化剂表面的用“·”表示）下列说法错误的是（）A．使用催化剂NiPc需要的条件更高B．·COOH经过还原反应得到COC．反应过程中存在极性键的断裂和生成D．相同微粒吸附在不同的催化剂时能量相同5．（2020·山东省莱西市第一中学高三月考，双选）废水对自然环境有严重的破坏作用，水污染治理刻不容缓，BMO（Bi2MoO6）是一种高效光催化剂，可用于光催化降解苯酚，原理如图所示。下列说法不正确的是（）A．该过程中O2-e-=O2-B．①和②中BMO+和O-都表现较强氧化性C．催化剂BMO能降低反应的反应热和活化能D．该过程为放热反应6．（2020·湖北高三）CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如图：下列说法中错误的是（）A．过程①→②是吸热反应B．Ni是该反应的催化剂C．过程①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成D．反应的总化学方程式可表示为：CH4+CO22CO+2H27．（2020·福建高三期末）氮及其化合物的转化过程如图所示，下列分析正确的是（）A．催化剂a表面只发生了非极性共价键的断裂和形成B．反应1中反应物的总键能低于生成物的总键能C．反应2实现了氮的固定D．在催化剂b表面形成氮氧键时，不涉及电子转移8．（2020·北京高三）我国科学家使用双功能催化剂（能吸附不同粒子）催化水煤气变换反应：CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H＜0．在低温下获得高转化率与高反应速率。反应过程示意图如图：下列说法正确的是A．图示显示：起始时的2个H2O最终都参与了反应B．使用催化剂降低了水煤气变换反应的△HC．过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程D．过程Ⅲ只生成了极性共价键9．（2020·山东济宁一中高三月考）近年来，利用电化学催化方法进行CO2转化的研究引起了世界范围内的高度关注。下图是以Cu作为催化剂CO2转化为甲酸的反应过程，下列有关说法不正确．．．的是A．过程①说明在催化剂作用下，O-C-O之间形成了一种特殊的化学键B．过程②和③吸收了能量并形成了O-H键和C-H键C．CO2和HCOOH中均只含有极性共价键D．每1molCO2完全转化为甲酸需得2mole-10．（2020·合肥市第六中学高一开学考试）我国学者研制了一种纳米反应器，用于催化草酸二甲醋(DMO)和氢气反应获得EG。反应过程如下。下列说法正确的是（）A．氢气在该反应中作为催化剂B．DMO分子中只有碳氧双键发生了断裂C．反应产物除了EG还有甲醇D．EG和甲醇互为同系物11．（2020·湖南雅礼中学高三月考）我国科学家在绿色化学领域取得新进展。利用双催化剂Cu和Cu2O，在水溶液中用H将CO2高效还原为重要工业原料之一的甲醇，其反应机理如图所示。则下列有关说法不正确的是（）A．CO2生成甲醇是通过多步氧化反应实现的B．该催化反应过程中涉及了化学键的形成及断裂C．有可能通过调节控制反应条件获得甲醛等有机物D．催化剂Cu结合氢原子，催化剂Cu2O结合含碳微粒12．（双选）电催化N2还原制NH3的一种反应机理如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示，下列说法不正确的是A．N2生成NH3是通过多步还原反应实现的B．两个氮原子上的加氢过程同时进行C．析氢反应（H*+H*→H2）不会影响NH3的生成D．NH3的及时脱附有利于增加催化剂活性位13．（2020·广东高三月考）研究发现Pd2团簇可催化CO的氧化，在催化过程中路径不同可能生成不同的过渡态和中间产物（过渡态已标出），下图为路径1和路径2催化的能量变化。下列说法．错误．的是A．CO的催化氧化反应为2CO+O2=2CO2B．反应路径1的催化效果更好C．路径1和路径2第一步能量变化都为3.22eVD．路径1中最大能垒（活化能）E正=1.77eV14．（2020·山东师范大学附中高三月考，双选）乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如图所示。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。下列有关说法正确的是（）A．吸附反应为放热反应B．该正反应历程中最大能垒(活化能)为85kJ·mol-1C．Pd为固体催化剂，其表面积大小对催化效果无影响D．C2H+H*→C2H只有化学键的形成过程15．（2020·全国高三）如图是Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni三种催化剂在合金团簇上WGSR最佳反应路径的基元反应能量图，反应能垒（活化能）最_______（填“高”或“低”）的步骤，为整个反应的速控步骤；三种催化剂催化反应的速控步骤__________（填“相同”或“不相同”）；三种催化剂中，___________在合金团簇上的WGSR各基元反应能垒较小，对WGSR表现出较好的催化活性。16．（2020·湖南高三月考）据前人研究发现乙炔在7Pd团簇表面催化加氢反应的部分历程如图所示，其中吸附在7Pd表面上的物种用*标注。推测乙烯在7Pd表面上的吸附为__________(填“放热”或“吸热”)过程。图中历程中最大能垒(活化能)E正=______-1kJmol，该步骤的化学方程式为_____________________________17．（2020·临沂商城实验学校高三月考）我国科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在铁掺杂W18O49纳米反应器催化剂表面上实现常温低电位合成氨，获得较高的氨产量和法拉第效率。反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。（1）需要吸收能量最大的能垒（活化能）E=_____ev，该步骤的化学方程式为__________18．（2020·广东高三月考）碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题：(1)乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如图，其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。上述反应为_____（填“放热”或“吸热”）反应，历程中最小能垒（活化能）为_____kJ/mol，该步骤的化学方程式为______________________________________微专题：催化剂与反应历程图参考答案1．D。根据图示，发生反应CO2＋H2=HCOOH，氢气和物质Ⅰ作用生成水，CO2与物质Ⅱ作用生成物质Ⅲ，物质Ⅲ和水反应生成甲酸和物质Ⅰ。可知反应物是H2和CO2，催化剂为物质Ⅰ，其他为中间产物。A．根据分析物质Ⅰ是催化剂，而物质Ⅱ是H2与催化剂反应生成的中间产物，A错误；B．参与循环的物质除了CO2、H2，还有H2O，B错误；C．该反应每生成92g液体HCOOH，即2molHCOOH，放出热量62.4kJ，而不是该反应的活化能是62.4kJ·mol－1，C错误；D．该反应每生成92g液体HCOOH，即2molHCOOH，放出热量62.4kJ，可写出热化学方程式H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l)△H=-31.2kJ·mol-12．C。A.合成氨为可逆反应，氮气和氢气在反应过程中有消耗和生成，故转化过程中有非极性键断裂与形成，A项正确；B.催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，B项正确；C.催化剂不能改变反应的焓变，焓变只与反应物和生成物总能量的相对大小有关系，C项错误；D.合成氨的正反应为放热反应，降低温度，平衡向正向移动，能提高原料转化率，D项正确；3．D。A.催化剂a表面是氢气和氮气反应生成氨气，催化剂a表面发生了非极性共价键的断裂和极性键的形成，故A合理；B.催化剂可降低反应活化能，改变反应速率，但不能改变反应焓变，故B合理；C.催化剂b表面是氨气催化氧化生成NO的反应，发生的是氧化还原反应，涉及电子转移，故C合理；D.催化剂a、b改变反应速率，不改变化学平衡，不能提高反应的平衡转化率，故D不合理4．D。A.由图可知，使用催化剂NiPc的相对能量更高，需要的条件更高，A项正确；B.整个过程中，C的化合价下降，故·COOH经过还原反应得到CO，B项正确；C.·CO2转变为·COOH存在极性键的生成，·COOH转变为·CO存在极性键的断裂，C项正确；D.由图可知，COOH、CO吸附在不同的催化剂时，能量不相同，D项错误5．BD。A．O2变成O2-，O的化合价从0价降低为-12，得电子，A错误；B．①和②都是苯酚(C6H6O)变成CO2和H2O，C元素化合价从-23升高到+4价，被氧化，所以BMO+和O-都表现较强氧化性，B正确；C．催化剂BMO能降低反应的活化能，加快反应速率，根据盖斯定律可知，反应热和反应途径无关，所以催化剂不能降低反应热,C错误；D．由C分析可知，该反应的H与苯酚燃烧的H一样，而苯酚燃烧是放热反应，所以该反应必为放热反应，D正确。6．A。A．①→②中能量降低，放出热量，故A错误；B．Ni在该反应中做催化剂，改变反应的途径，不改变反应物、生成物，故B正确；C．由反应物、生成物可知，①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成，故C正确；D．由分析可知，反应的总化学方程式可表示为：CH4+CO2Ni⎯⎯→2CO+2H2，故D正确；7．B。A.催化剂a表面是氮气和氢气反应生成氨气，非极性共价键断裂，极性共价键形成，A错误；B.合成氨反应，是放热反应，因此反应物的总键能小于生成物的总键能，B正确；C.氮的固定是把游离态的氮转变成含氮化合物的过程，反应2是氨的催化氧化，C错误；D.氨的催化氧化是氧化还原反应，D错误；8．A。A．根据图知，过程Ⅰ和过程Ⅱ存在水分子中的化学键断裂，过程Ⅲ中生成水分子，所以起始时的2个H2O最终都参与了反应，故A正确；B．催化剂能改变活化能，但不改变焓变，所以使用催化剂降低了该反应的活化能，但不改变焓变，故B错误；C．反应过程中键断裂吸收能量，形成化学键放出能量；根据图示，过程I、II水分子的化学键发生断裂，化学键断裂是吸热过程，故C错误；D．过程III中CO、氢氧原子团和H原子形成了CO2、水和H2，H2中的化学键为非极性键，故D错误；9．B。A.根据图示可知在CO2催化转化为HCOOH的过程①中，在O－C－O之间形成了一种特殊的化学键，A正确；B.断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，所以在过程②中CO2结合H+形成了O—H键，在过程③中-COOH与H+结合形成H-C键是释放能量，B错误；C.在CO2分子中含有C=O极性共价键，在HCOOH中含有C-H、H-O、C-O、C=O极性共价键，C正确；D.在CO2中C为+4价，在HCOOH中C为+2价，所以每1molCO2完全转