催化剂的“一变二不变”是化学反应速率与平衡相关的重要考点，在高考选择题中常结合实验分析、反应机理、能量变化等情境进行考查。以下是其典型应用场景及解题要点：

一、基础概念类选择题

核心考点：催化剂的定义与性质

常见题型：

1. 判断正误：

  • 正确选项特征：
  • “催化剂改变化学反应速率，但不影响产物的平衡浓度”。
  • “催化剂在反应前后质量和化学性质不变，但物理性质可能改变”。
  • 错误选项特征：
  • “催化剂参与反应并被消耗”或“催化剂能提高生成物的总产量”。

    • 示例：

    > （2024·北京卷）关于催化剂的叙述，正确的是：

    > A. 催化剂在反应后质量减少

    > B. 催化剂能改变化学反应速率

    > C. 二氧化锰是唯一催化剂

    > D. 催化剂化学性质改变

    > 答案：B

    二、反应机理与图像分析题

    核心考点：催化剂改变反应路径，降低活化能。

    典型应用：

    1. 反应机理图分析：

  • 催化剂通过参与中间步骤再生，如某机理图中催化剂先被消耗后又生成。
  • 催化剂的选择性：不同催化剂可能生成不同产物（如环氧乙烷与乙醛的选择性生成）。

    • 2. 能量变化图分析：

  • 催化剂降低正、逆反应的活化能，但总反应的焓变（ΔH）不变。
  • 正确区分催化剂存在时不同步骤的活化能大小。

    • 示例：

    > （2024·甘肃卷）甲烷催化氧化反应的能量变化图显示步骤1活化能高于步骤2。下列说法错误的是：

    > A. 步骤1为决速步骤

    > B. 催化剂降低总反应的ΔH

    > C. 步骤2为放热反应

    > 答案：B

    三、实验探究题

    核心考点：催化剂的验证与比较。

    解题关键：

    1. 控制变量法：

  • 对比实验需保证单一变量（如浓度、温度相同，仅改变催化剂种类）。
  • 通过生成气体的速率或时间判断催化效果。

    • 2. 实验现象分析：

  • 催化剂可重复使用（如多次添加过氧化氢后仍能加速反应）。

    • 示例：

    > （2024·安徽卷）比较淀粉与MnO₂对H₂O₂分解的催化效果，需记录的“待测数据”是：

    > A. 溶液pH变化

    > B. 生成40mL O₂所需时间

    > C. 最终O₂体积

    > 答案：B

    四、化学平衡与速率综合题

    核心考点：催化剂不影响平衡移动，但缩短达到平衡的时间。

    典型应用：

    1. 速率-时间图像：

  • 加入催化剂时，正、逆反应速率同倍数增大，平衡点不变。

    • 2. 平衡转化率与产率分析：

  • 催化剂不影响平衡转化率，仅加快反应速率。

    • 示例：

    > （2023·湖南卷）合成氨反应使用催化剂后，下列说法正确的是：

    > A. 平衡时NH₃浓度增大

    > B. 正反应速率增大倍数等于逆反应

    > C. 催化剂选择性提高产率

    > 答案：B

    五、综合应用题

    核心考点：结合工业流程或环保情境考查催化剂的实际应用。

    典型情境：

    1. 工业催化：

  • 如合成氨、硫酸工业中催化剂的作用及中毒现象分析。

    • 2. 环境治理：

  • 汽车尾气处理（三元催化剂）、臭氧层破坏（氟氯烃催化分解）等。

    • 示例：

    > （2024·福建卷）汽车尾气处理中，催化剂表面发生反应：2NO + 2CO → N₂ + 2CO₂。下列说法正确的是：

    > A. 催化剂提高NO的平衡转化率

    > B. 反应中催化剂参与电子转移

    > C. 催化剂表面积影响反应速率

    > 答案：C

    总结与答题技巧

    1. 口诀记忆：

  • “一变”：改变反应速率（加快或减慢）；
  • “二不变”：质量与化学性质不变。

    • 2. 关键排除法：

  • 选项中涉及“改变平衡产率”“催化剂被消耗”等表述可直接排除。

    • 3. 图像分析三步法：

  • 一看坐标（速率、浓度、时间），二比斜率（催化剂使速率突变），三判平衡（催化剂不影响平衡点）。

    • 掌握以上应用场景与技巧，可高效应对高考中催化剂相关选择题！