2022屆高考化學(xué)二輪教學(xué)案-命題區(qū)間九專項(xiàng)特訓(xùn)(九)　催化機(jī)理專練

專項(xiàng)特訓(xùn)(九)催化機(jī)理專練(15分鐘)1．(2020·全國卷Ⅰ，10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反應(yīng)過程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．CH3COI是反應(yīng)中間體B．甲醇羰基化反應(yīng)為CH3OH＋CO=CH3CO2HC．反應(yīng)過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變D．存在反應(yīng)CH3OH＋HI=CH3I＋H2O答案C解析由反應(yīng)過程可知，CH3COI在反應(yīng)過程中生成，后又參與后續(xù)反應(yīng)而消耗，屬于反應(yīng)中間體，A項(xiàng)正確；觀察反應(yīng)過程圖示可得甲醇羰基化反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3OH＋CO=CH3CO2H，B項(xiàng)正確；觀察反應(yīng)過程圖示可看出Rh的成鍵數(shù)目有4、5、6，C項(xiàng)錯(cuò)誤；觀察反應(yīng)過程圖示可知存在反應(yīng)CH3OH＋HI=CH3I＋H2O，D項(xiàng)正確。2．(2020·全國卷Ⅱ，11)據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：Fe(CO)5催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．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)生變化答案C解析根據(jù)題圖中信息可知，OH－參與了該催化循環(huán)過程，A正確；由題圖中箭頭方向可知有H2生成，所以該反應(yīng)可以產(chǎn)生清潔燃料H2，B正確；由題圖中箭頭方向可知，在催化反應(yīng)過程中釋放出CO2，CO2是生成物，C錯(cuò)誤；根據(jù)題圖中信息可知，轉(zhuǎn)化為和H2的過程中，鐵的成鍵數(shù)目發(fā)生了變化，D正確。3．(2021·河北承德高三模擬)工業(yè)合成三氧化硫的反應(yīng)為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1，反應(yīng)過程可用如圖模擬(表示O2，表示SO2，表示催化劑)。下列說法正確的是()A．過程Ⅰ和過程Ⅳ決定了全部反應(yīng)進(jìn)行的程度B．過程Ⅱ?yàn)榉艧徇^程，過程Ⅲ為吸熱過程C．催化劑可降低反應(yīng)的活化能，從而使ΔH減小D．1molSO2和1molO2反應(yīng)，放出的熱量小于99kJ答案D解析過程Ⅱ中發(fā)生SO2、O2中的共價(jià)鍵的斷裂，要吸收能量，過程Ⅲ中形成SO3中的共價(jià)鍵，要放出能量，B錯(cuò)誤；使用催化劑，可降低反應(yīng)的活化能，同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，但不能改變焓變，C錯(cuò)誤；該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以1molSO2和1molO2反應(yīng)，放出的熱量小于99kJ，D正確。4．(2021·天津耀華中學(xué)高三模擬)甲硫醇是一種重要的原料和化工試劑，硫化氫與甲醇合成甲硫醇的催化過程如下。下列說法不正確的是()A．CH3SH中碳元素化合價(jià)為－2價(jià)B．過程⑤中，形成了O—H鍵和C—H鍵C．該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率D．硫化氫與甲醇合成甲硫醇的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)答案C解析CH3SH中硫顯－2價(jià)，氫為＋1價(jià)，根據(jù)化合物中元素的化合價(jià)之和等于0可知，碳元素化合價(jià)為－2價(jià)，故A正確；過程⑤中，生成了CH3SH和H2O，由圖示可知，O—H鍵和C—H鍵是新形成的，故B正確；該催化劑只能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，故C錯(cuò)誤；硫化氫與甲醇合成甲硫醇的反應(yīng)方程式為H2S＋CH3OH→CH3SH＋H2O，—SH取代甲醇中的—OH，反應(yīng)類型為取代反應(yīng)，故D正確。5．(2021·大連市高三模擬)氮及其化合物的轉(zhuǎn)化過程如圖所示。下列分析合理的是()A．催化劑a降低了N2的鍵能，加快了反應(yīng)速率B．N2與H2反應(yīng)生成NH3的原子利用率為100%C．在催化劑b表面形成氮氧鍵時(shí)，不涉及電子轉(zhuǎn)移D．催化劑a、b能提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率答案B解析催化劑a催化N2與H2反應(yīng)生成NH3，降低了該反應(yīng)的活化能，并不能改變鍵能，故A錯(cuò)誤；N2與H2反應(yīng)生成NH3的反應(yīng)為N2＋3H2eq\o(=,\s\up7(催化劑a))2NH3，該反應(yīng)為化合反應(yīng)，原子利用率為100%，故B正確；在催化劑b表面發(fā)生NH3轉(zhuǎn)化為NO的反應(yīng)，反應(yīng)中N元素化合價(jià)發(fā)生變化，存在電子轉(zhuǎn)移，故C錯(cuò)誤；催化劑a、b只是減小反應(yīng)的活化能，并不能改變平衡轉(zhuǎn)化率，故D錯(cuò)誤。6．(2021·福建寧德市高三一模)在金屬Pt、Cu和Ir(銥)的催化作用下，密閉容器中的H2可高效轉(zhuǎn)化酸性溶液中的硝態(tài)氮(NOeq\o\al(－,3))以達(dá)到消除污染的目的，其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．Ir表面反應(yīng)的反應(yīng)物是H2和N2O氣體B．導(dǎo)電基體中Pt上既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)C．若導(dǎo)電基體上只有Cu，難以消除含氮污染物D．若導(dǎo)電基體上的Cu顆粒增多，能提高硝態(tài)氮(NOeq\o\al(－,3))的平衡轉(zhuǎn)化率答案D解析根據(jù)圖像可知，Ir表面反應(yīng)的反應(yīng)物是H2和N2O氣體，生成物為N2和H2O，A說法正確；導(dǎo)電基體中Pt上氫氣失電子生成氫離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，NO得電子生成N2O，發(fā)生還原反應(yīng)，則Pt上既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，B說法正確；根據(jù)圖像可知，硝酸根離子得電子與氫離子反應(yīng)生成氮的氧化物和水，則若導(dǎo)電基體上只有Cu，氫氣不能失電子生成氫離子，難以消除含氮污染物，C說法正確；若導(dǎo)電基體上的Cu顆粒增多，消耗硝酸根離子的速率增大，但對硝態(tài)氮(NOeq\o\al(－,3))的平衡轉(zhuǎn)化率無影響，D說法錯(cuò)誤。7．(2021·陜西安康市高三模擬)實(shí)現(xiàn)溫和條件下氨的高效合成一直是催化領(lǐng)域的重要研究課題，硼簇修飾碳納米管原位負(fù)載的納米金表面電催化合成氨的反應(yīng)機(jī)理如圖。下列說法不正確的是()A．上述轉(zhuǎn)化過程中涉及非極性鍵的斷裂和極性鍵的生成B．生成NH3的電極總反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3C．使用納米金作催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，從而提高化學(xué)反應(yīng)速率D．當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LN2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，可得到2molNH3答案D解析由機(jī)理圖可知，反應(yīng)過程中N2分子內(nèi)的非極性鍵斷裂，生成NH3和N2H4分子的極性鍵，A正確；通過機(jī)理圖可知，1個(gè)N2分子轉(zhuǎn)化為2個(gè)NH3的過程中得到6個(gè)電子，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得出其電極總反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3，B正確；催化劑可降低反應(yīng)的活化能，從而提高反應(yīng)速率，C正確；標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LN2的物質(zhì)的量為eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)＝1mol，由機(jī)理圖可知，N2轉(zhuǎn)化為NH3的過程中，有副產(chǎn)物N2H4生成，根據(jù)N元素守恒可知，反應(yīng)中消耗1molN2時(shí)，不能完全得到2molNH3，D錯(cuò)誤。8．(2020·河北廊坊高中聯(lián)合體聯(lián)考)工業(yè)合成氨反應(yīng)在催化劑表面的反應(yīng)歷程及能量變化如圖所示，下列說法正確的是()A．增大壓強(qiáng)，①→②之間的能量差值減小B．合成氨的正、逆反應(yīng)的焓變相同C．合成氨的過程是吸熱反應(yīng)D．若使用催化劑，生成等量的NH3需要的時(shí)間更短答案D解析A項(xiàng)，壓強(qiáng)不影響反應(yīng)的活化能，只有催化劑影響活化能，所以增大壓強(qiáng)，①→②之間的能量差值不變，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，合成氨中正、逆反應(yīng)的焓變絕對值大小相等，但是正反應(yīng)和逆反應(yīng)的焓變互為相反數(shù)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)圖知，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，所以合成氨的過程為放熱反應(yīng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，催化劑能增大活化分子百分?jǐn)?shù)而增大化學(xué)反應(yīng)速率，所以生成等量的NH3需要的時(shí)間更短，正確。9．(2020·淄博一模)以TiO2為催化劑的光熱化學(xué)循環(huán)分解CO2反應(yīng)為溫室氣體減排提供了一個(gè)新途徑，該反應(yīng)的機(jī)理及各分子化學(xué)鍵完全斷裂時(shí)的能量變化如下圖所示。下列說法正確的是()A．過程①中鈦氧鍵斷裂會釋放能量B．該反應(yīng)中，光能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．使用TiO2作催化劑可以降低反應(yīng)的焓變，從而提高化學(xué)反應(yīng)速率D．CO2分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)ΔH＝＋30kJ·mol－1答案B解析過程①中鈦氧鍵斷裂會吸收能量，A錯(cuò)誤；根據(jù)圖示，該反應(yīng)中，光能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；催化劑通過降低反應(yīng)的活化能提高化學(xué)反應(yīng)速率，催化劑不能降低反應(yīng)的焓變，C錯(cuò)誤；反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能＝焓變，CO2分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)ΔH＝(1598×2－1072×2－496)kJ·mol－1＝＋556kJ·mol－1，D錯(cuò)誤。10．(2021·廣東梅州市高三模擬)科研人員提出CeO2催化合成DMC需經(jīng)歷三步反應(yīng)，示意圖如下。下列說法正確的是()A．反應(yīng)過程中反應(yīng)①②③中均有O—H鍵生成B．生成DMC總反應(yīng)的原子利用率為100%C．CeO2可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率D．DMC與過量NaOH溶液反應(yīng)生成Na2CO3和甲醇答案D解析B項(xiàng)，反應(yīng)中有水分子生成，生成DMC總反應(yīng)的原子利用率小于100%，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，催化劑的使用不影響化學(xué)反應(yīng)平衡，不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，DMC的結(jié)構(gòu)中有酯基，能與過量NaOH溶液發(fā)生水解反應(yīng)生成Na2CO3和甲醇，正確。11．(2020·山東濰坊模擬)燃煤工業(yè)鍋爐煙氣中含有1%～3%的CO和0.02%～0.04%的NO，在新型催化劑作用下可消除CO和NO兩種有害氣體，反應(yīng)機(jī)理如圖所示，在反應(yīng)過程中CO可被O2氧化。下列說法正確的是()A．溫度越高越有利于有害氣體消除B．O2濃度越大催化除雜效果越好C．催化反應(yīng)的速率由氧化吸附過程決定D．總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO＋2CO=N2＋2CO2答案C解析根據(jù)題給機(jī)理圖可知，兩步反應(yīng)分別為2NO＋O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2NO2,2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4CO2。在一定溫度下，催化劑的活性能達(dá)到最大限度，有利于有害氣體的消除，若溫度過高，催化劑失去活性，不利于有害氣體的消除，A錯(cuò)誤；O2濃度適度增大，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，但濃度太大會把一氧化碳氧化，不利于有害氣體的消除，B錯(cuò)誤；催化反應(yīng)的速率由慢反應(yīng)決定，即由氧化吸附過程決定，C正確；根據(jù)兩步反應(yīng)，①2NO＋O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2NO2，②2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4CO2，①＋②得到總反應(yīng)為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4CO2，D錯(cuò)誤。12．在MoO3作用下，HOCH2CH(OH)CH3發(fā)生反應(yīng)的歷程如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．MoO3改變反應(yīng)途徑，提高了單位時(shí)間原料轉(zhuǎn)化率B．反應(yīng)過程中Mo形成的共價(jià)鍵數(shù)目始終保持不變C．總反應(yīng)為2HOCH2CH(OH)CH3eq\o(→,\s\up7(MoO3))HCHO↑＋CH3CHO＋CH3CH=CH2↑＋2H2OD．如果原料為乙二醇，則主要有機(jī)產(chǎn)物是甲醛和乙烯答案B解析A項(xiàng)，由圖示知，MoO3對該反應(yīng)起催化作用，催化劑可以加快反應(yīng)速率，單位時(shí)間內(nèi)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高，