2021屆高考化學(xué)高頻考點(diǎn) 十 反應(yīng)機(jī)理

1、2021屆高考高頻考點(diǎn)十：反應(yīng)機(jī)理【題型特點(diǎn)】根據(jù)反應(yīng)歷程圖判斷催化劑、催化劑作用和選擇，分析斷鍵及能量變化；計(jì)算活化胡(能壘)等題型1：能量變化機(jī)理圖例1.理論研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)異構(gòu)化反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()QCHCN_反應(yīng)過(guò)程HCN比HNC穩(wěn)定該異構(gòu)化反應(yīng)的AH=+59.3kjmol-i正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能D使用催化劑，可以改變反應(yīng)的反應(yīng)熱【答案】D【解析】A對(duì)，HCN的能量低于HNC的能量，能量越低越穩(wěn)定；B對(duì)，根據(jù)題圖可知反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，該反應(yīng)的AH=+59.3kjmol-i；C對(duì)，正反應(yīng)的活化能為186.

2、5kjmol-i,逆反應(yīng)的活化能為186.5kJmol-i59.3kjmol-i=127.2kjmol-i,故正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能；D錯(cuò)，催化劑只能改變反應(yīng)速率，不影響反應(yīng)熱。題型2：催化反應(yīng)機(jī)理圖(一)直線圖式例1.pd/Al2O3催化氣還原CO2的機(jī)理示意圖如下。下列說(shuō)法不正確的是CHX+H:OC.中，CO被氧化為CHD.生成CH總反應(yīng)的化學(xué)方程式是44Pd/AlOCO+4HFCH+2HO2242【答案】C【解析】A.斷裂化學(xué)鍵吸收能量，則H-H的斷裂需要吸收能量，A正確；B.如圖所示，C=O鍵轉(zhuǎn)化為單鍵，為加成反應(yīng)，B正確；C.中，CO轉(zhuǎn)化為甲烷，C元素的化合價(jià)降低，得到電子

3、被還原，C錯(cuò)誤；D.由圖可知反應(yīng)正確。例2.氮及其化合物的轉(zhuǎn)化過(guò)程如圖所示。下列分析合理的是()催化劑a表面發(fā)生了極性共價(jià)鍵的斷裂和形成N與H反應(yīng)生成NH的原子利用率為100%223在催化劑b表面形成氮氧鍵時(shí)，不涉及電子轉(zhuǎn)移催化劑a、b能提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率【答案】B【解析A項(xiàng)，催化劑A表面是氮?dú)馀c氫氣生成氨氣的過(guò)程，發(fā)生的是同種元素之間非極性共價(jià)鍵的斷裂，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，N與H在催化劑a作用下反應(yīng)生成NH屬于化合反應(yīng)，無(wú)223副產(chǎn)物生成，其原子利用率為100%，正確；C項(xiàng)，在催化劑b表面形成氮氧鍵時(shí)，氨氣轉(zhuǎn)化為NO，N元素化合價(jià)由-3價(jià)升高到+2價(jià)，失去電子，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，催化劑a、b只改變化學(xué)反

4、應(yīng)速率，不能提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，錯(cuò)誤。例3.我國(guó)科學(xué)家使用雙功能催化劑(能吸附不同粒子)催化水煤氣變換反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)=CO(g)+H(g)AH0步驟的化學(xué)方程式為：8+0只+40）丸00只+電0步驟只有非極性鍵H-H鍵形成該歷程中最大能壘（活化能）E=1.70eV正【答案】B【解析】A項(xiàng)，圖象分析可知水煤氣的生成過(guò)程經(jīng)過(guò)了過(guò)渡態(tài)1和過(guò)渡態(tài)2,最后生成產(chǎn)物的能量低于反應(yīng)物，反應(yīng)的焓變AH小于0錯(cuò)誤；B項(xiàng)，結(jié)合此圖分析判斷，是發(fā)生的過(guò)渡反應(yīng)：CO+OH+H2O（g）=COOH+H2O，正確；C項(xiàng)，步驟中H-O鍵原反應(yīng)物中已經(jīng)存在，則形成的化學(xué)鍵包括極性鍵C=O,非極性鍵H-H鍵形

5、成，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該歷程中最大能壘（活化能）E正=1.86eV-（-0.16eV）=2.02eV,錯(cuò)誤。例9熱催化合成氨面臨的兩難問(wèn)題是：采用高溫增大反應(yīng)速率的同時(shí)會(huì)因平衡限制導(dǎo)致NH3產(chǎn)率降低。我國(guó)科研人員研制了Ti-H-Fe雙溫區(qū)催化劑（Ti-H區(qū)域和Fe區(qū)域的溫度差可超過(guò)100即。Ti-H-Fe雙溫區(qū)催化合成氨的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。下列說(shuō)法正確的是（）AM直繪衣呈A為氮氮三鍵的斷裂過(guò)程在低溫區(qū)發(fā)生，在高溫區(qū)發(fā)生為N原子由Fe區(qū)域向Ti-H區(qū)域的傳遞過(guò)程使用Ti-H-Fe雙溫區(qū)催化劑使合成氨反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)【答案】C【解析】A項(xiàng)，根據(jù)圖示，為氮分子的吸附

6、在催化劑表面的過(guò)程，氮氮三鍵沒(méi)有斷裂，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，在高溫區(qū)發(fā)生，提高反應(yīng)速率，在低溫區(qū)發(fā)生，促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)圖示為，N原子由Fe區(qū)域向Ti-H區(qū)域Vi的傳遞，正確；D項(xiàng)，反應(yīng)的焓變只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與催化劑無(wú)關(guān)，錯(cuò)誤?！窘忸}模型】對(duì)于反應(yīng)機(jī)理圖的分析，最基本的是判斷反應(yīng)物，產(chǎn)物以及催化劑；一般的，催化劑在機(jī)理圖中多是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的；反應(yīng)物則是通過(guò)一個(gè)箭頭進(jìn)入整個(gè)歷程的物質(zhì)；而產(chǎn)物一般多是通過(guò)一個(gè)箭頭最終脫離整個(gè)歷程的物質(zhì)?！菊骖}感悟】202新課標(biāo)I銠的配合物離子Rhg卜可催化甲醇羰基化，反應(yīng)過(guò)程如圖所示。列敘述錯(cuò)誤的是ACHCOI是反應(yīng)中間體3甲醇羰基化反應(yīng)為

7、CHOH+CO=CHCOH332反應(yīng)過(guò)程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變存在反應(yīng)CHOH+HI=CHI+HO3322020新課標(biāo)II據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：Fe(CO)催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。下列敘5述錯(cuò)誤的是OH-OH-參與了該催化循環(huán)B.該反應(yīng)可產(chǎn)生清潔燃料H2C.該反應(yīng)可消耗溫室氣體CO2D.該催化循環(huán)中Fe的成鍵數(shù)目發(fā)生變化3.2020天津卷理論研究表明，在1O1kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)異構(gòu)化反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是二c匸NHCN比HNC穩(wěn)定該異構(gòu)化反應(yīng)的AH=+59.3kJmol-1正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能使用催化劑，可以改變反應(yīng)的反應(yīng)熱4.2

8、018海南炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發(fā)現(xiàn)它可以活化氧分子，生成活化氧。活化過(guò)程的能量變化模擬計(jì)算結(jié)果如圖所示?；罨蹩梢钥焖傺趸疭02。下列說(shuō)法正確的是炭常和耗q氧阪了。廳阪了活化氧AMM擺&穽每活化一個(gè)氧分子吸收0.29eV能量水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.42eV氧分子的活化是00的斷裂與C-O鍵的生成過(guò)程炭黑顆粒是大氣中S02轉(zhuǎn)化為S03的催化劑2018北京我國(guó)科研人員提出了由C02和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3C00H的催化反應(yīng)歷程。該歷程示意圖如下。列說(shuō)法不正確的是C.通過(guò)分析可知，銠配合物在整個(gè)反應(yīng)歷程中，成鍵數(shù)目，配體種類等均發(fā)生了變化，C項(xiàng)不正確；通過(guò)分析可知，反應(yīng)

9、中間體CHCOI與水作用生成的HI可以使甲醇轉(zhuǎn)化為CHI,方33程式可寫成：CHOH+HICHI+HO，D項(xiàng)正確；答案選C。3322【答案】C【解析】題干中明確指出，鐵配合物Fe(CO)充當(dāng)催化劑的作用。機(jī)理圖中，凡是出現(xiàn)在歷程中，進(jìn)5去的箭頭表示反應(yīng)物，出來(lái)的箭頭表示生成物，既有進(jìn)去又有出來(lái)的箭頭表示為催化劑或反應(yīng)條件，其余可以看成為中間物種。由題干中提供的反應(yīng)機(jī)理圖可知，鐵配合物Fe(CO)在5整個(gè)反應(yīng)歷程中成鍵數(shù)目，配體種類等均發(fā)生了變化；并且也可以觀察出，反應(yīng)過(guò)程中所需的反應(yīng)物除CO外還需要HO，最終產(chǎn)物是CO和H,同時(shí)參與反應(yīng)的還有0H-，故0H-也可以222看成是另一個(gè)催化劑或反應(yīng)

10、條件。從反應(yīng)機(jī)理圖中可知，0H-有進(jìn)入的箭頭也有出去的箭頭，說(shuō)明0H-參與了該催化循環(huán)，故A項(xiàng)正確；從反應(yīng)機(jī)理圖中可知，該反應(yīng)的反應(yīng)物為CO和HO，產(chǎn)物為H和CO，F(xiàn)e(CO)作為整個(gè)2225反應(yīng)的催化劑，而OH-僅僅在個(gè)別步驟中輔助催化劑完成反應(yīng)，說(shuō)明該反應(yīng)方程式為CQ+H2QFe(CQ)5CQ2+H2，故有清潔燃料H2生成，故B項(xiàng)正確；由B項(xiàng)分析可知，該反應(yīng)不是消耗溫室氣體CO，反而是生成了溫室氣體CO,故C項(xiàng)不22正確；從反應(yīng)機(jī)理圖中可知，F(xiàn)e的成鍵數(shù)目和成鍵微粒在該循環(huán)過(guò)程中均發(fā)生了變化，故D項(xiàng)正確；答案選C。3答案】D【解析】根據(jù)圖中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根據(jù)能量越低越

11、穩(wěn)定，因此HCN比HNC穩(wěn)定，故A正確；根據(jù)焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物總能量，因此該異構(gòu)化反應(yīng)的H=59.3kJ-mol-10=+59.3kJ-mol-1，故B正確；根據(jù)圖中信息得出該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能，故C正確；D使用催化劑，不能改變反應(yīng)的反應(yīng)熱，只改變反應(yīng)路徑，反應(yīng)熱只與反應(yīng)物和生成物的總能量有關(guān)，故D錯(cuò)誤。綜上所述，答案為D。4【答案】CD【解析】A.由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，因此是放出能量，故A不符合題意；由圖可知，水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.18eV，故B不符合題意；由圖可知，氧分子的活化是00的斷裂與C0鍵的生成過(guò)程，

12、故C符合題意；活化氧可以快速氧化S02，而炭黑顆?？梢曰罨醴肿?，因此炭黑顆?？梢钥醋鞔髿庵蠸02轉(zhuǎn)化為S03的催化劑，故D符合題意；故答案為CD。5【答案】D【解析】A項(xiàng)，根據(jù)圖示CH與C0在催化劑存在時(shí)生成CHCOOH，總反應(yīng)為CH+C0*42342CHCOOH，只有CHCOOH種生成物，原子利用率為100%,A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，CH選擇性活化334變?yōu)檫^(guò)程中，有1個(gè)CH鍵發(fā)生斷裂，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)圖示，的總能量高于的總能量，一放出能量，對(duì)比和，一形成CC鍵，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，催化劑只影響化學(xué)反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡，不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選D。點(diǎn)睛：本題考查原子利用率、化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響，解題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確分析示意圖中的信息。注意催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，催化劑不能改變AH、不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。6.答案小于2.02C00H*+H*+