第二講催化劑與反應(yīng)機(jī)理的微觀分析-（專題訓(xùn)練）-2022年高考化學(xué)二輪（化學(xué)反應(yīng)原理）專題突破講與練

2022年高考化學(xué)二輪（化學(xué)反應(yīng)原理）專題突破講與練板塊二化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二講催化劑與反應(yīng)機(jī)理的微觀分析1.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在稀燃和富燃條件下交替進(jìn)行，將尾氣中的NOx在催化劑上反應(yīng)脫除。其工作原理示意圖如下：下列說法錯(cuò)誤的是()A.稀燃過程中，Pt作催化劑，NO與氧氣反應(yīng)生成NO2B.稀燃過程中，NO2與BaO反應(yīng)生成NO和Ba(NO3)2C.富燃過程中，Pt催化下NO2被CO還原的反應(yīng)為：2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(Pt))N2＋4CO2D.富燃過程中，還原產(chǎn)物N2和CO2解析A.根據(jù)稀燃圖示可知，NO和氧氣在Pt的催化作用下反應(yīng)生成NO2，化學(xué)方程式為：2NO＋O2eq\o(=,\s\up7(Pt))2NO2，故A正確；B.在稀燃過程中，NO2被BaO吸收時(shí)，由于BaO無強(qiáng)氧化性和強(qiáng)還原性，故NO2發(fā)生歧化反應(yīng)，化學(xué)方程式應(yīng)為：BaO＋3NO2=NO＋Ba(NO3)2，故B正確；C.富燃過程中，NO2被CO還原為氮?dú)?，而CO被氧化為二氧化碳，故化學(xué)方程式為：2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(Pt))N2＋4CO2，故C正確；D.富燃過程中，還原產(chǎn)物為N2，CO2為氧化產(chǎn)物，故D錯(cuò)誤。答案D2.如圖為氟利昂(如CFCl3)破壞臭氧層的反應(yīng)過程示意圖，下列說法不正確的是()A.過程Ⅰ中斷裂極性鍵C—Cl鍵B.過程Ⅱ可表示為O3＋Cl=ClO＋O2C.過程Ⅲ中O＋O=O2是吸熱過程D.上述過程說明氟利昂中氯原子是破壞O3的催化劑解析A.過程Ⅰ中CFCl3轉(zhuǎn)化為CFCl2和氯原子，斷裂極性鍵C—Cl鍵，故A正確；B.根據(jù)圖示信息可知，過程Ⅱ可表示為：O3＋Cl=ClO＋O2，故B正確；C.O＋O=O2為原子結(jié)合成分子的過程，為放熱過程，故C錯(cuò)誤；D.上述過程說明，氟利昂中氯原子在反應(yīng)前后不變，是破壞O3的催化劑，故D正確。答案C3．我國科學(xué)家研究了活性炭催化條件下煤氣中的和Hg的協(xié)同脫除，部分反應(yīng)機(jī)理如圖(吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注)。有關(guān)該過程的敘述錯(cuò)誤的是A．產(chǎn)生清潔燃料 B．脫除率不是100%C．只被氧化 D．催化劑表面發(fā)生了極性共價(jià)鍵的斷裂【答案】C【詳解】A．由機(jī)理圖可知，H2S被吸附在催化劑活潑炭表面形成H原子，H原子與H原子成鍵生成清潔燃料H2，故A正確；B．由機(jī)理圖可知，H2S分解產(chǎn)生的H2和S會(huì)再次生成部分H2S，故H2S脫除率小于100%，故B錯(cuò)誤；C．由機(jī)理圖可知，H2S在催化過程中形成了SO2、單質(zhì)S、CS2和H2，S元素化合價(jià)升高被氧化，H元素化合價(jià)降低被還原，則H2S既被氧化又被還原，故C錯(cuò)誤；D．H2S被吸附在催化劑活潑炭表面形成H原子和S原子，斷裂的HS鍵是極性共價(jià)鍵，故D正確；4.(雙選)我國科學(xué)家在綠色化學(xué)領(lǐng)域取得新進(jìn)展。利用雙催化劑Cu和Cu2O，在水溶液中用H原子將CO2高效還原為重要工業(yè)原料之一的甲醇，反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是()A.CO2生成甲醇是通過多步氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的B.催化劑Cu結(jié)合氫原子，催化劑Cu2O結(jié)合含碳微粒C.該催化過程中只涉及化學(xué)鍵的形成，未涉及化學(xué)鍵的斷裂D.有可能通過調(diào)控反應(yīng)條件獲得甲醛等有機(jī)物解析A.由圖示反應(yīng)過程可知，CO2轉(zhuǎn)化為甲醇時(shí)，需經(jīng)過COOH→CO→CHO→CH2O→CH3O→CH3OH等一系列還原過程，選項(xiàng)錯(cuò)誤，A符合題意；B.由圖示反應(yīng)過程可知，催化劑Cu結(jié)合氫原子，Cu2O結(jié)合含碳微粒，選項(xiàng)正確，B不符合題意；C.任何化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，都伴隨著化學(xué)鍵的斷裂與形成的過程，選項(xiàng)錯(cuò)誤，C符合題意；D.由于轉(zhuǎn)化過程中形成CHO、COOH，因此通過控制反應(yīng)條件，可獲得甲醛、甲酸等有機(jī)物，選項(xiàng)正確，D不符合題意。答案AC5.某科研團(tuán)隊(duì)研制出“TM-LiH(TM表示過渡金屬)”雙催化劑體系，顯著提高了在溫和條件下氮?dú)夂蜌錃夂铣蒒H3的效率，原理示意如下：下列分析不合理的是()A.狀態(tài)Ⅰ，吸收能量并有N≡N鍵發(fā)生斷裂B.合成NH3總反應(yīng)的原子利用率是100%C.“TM-LiH”能降低合成氨反應(yīng)的ΔHD.生成NH3：2LiNH＋3H2=2LiH＋2NH3解析A.狀態(tài)Ⅰ為氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮原子的過程，N≡N鍵發(fā)生斷裂要吸收能量，故A正確；B.由流程可知氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)，生成物只有氨氣，原子利用率為100%，故B正確；C.催化劑可降低反應(yīng)的活化能，但不能降低反應(yīng)物和生成物的總能量，不能改變反應(yīng)熱，故C錯(cuò)誤；D.由狀態(tài)Ⅲ可知生成NH3：2LiNH＋3H2=2LiH＋2NH3，故D正確。答案C6.用H2消除酸性廢水中的致癌物NOeq\o\al(－,2)，其反應(yīng)過程示意圖如圖所示，下列說法不正確的是()A.Pd上發(fā)生的電極反應(yīng)為：H2－2e－=2H＋B.Fe(Ⅱ)與Fe(Ⅲ)的相互轉(zhuǎn)化起到了傳遞電子的作用C.反應(yīng)過程中NOeq\o\al(－,2)被Fe(Ⅱ)還原為N2D.用該法處理后水體的pH降低解析A.Pd上發(fā)生的電極反應(yīng)為：H2－2e－=2H＋，故不選A；B.由圖中信息可知，F(xiàn)e(Ⅱ)與Fe(Ⅲ)是該反應(yīng)的催化劑，其相互轉(zhuǎn)化起到了傳遞電子的作用，故不選B；C.反應(yīng)過程中NOeq\o\al(－,2)被Fe(Ⅱ)還原為N2，故不選C；D.總反應(yīng)為3H2＋2NOeq\o\al(－,2)＋2H＋=N2↑＋4H2O。用該法處理后由于消耗水體中的氫離子，pH升高，故選D。答案D7.大氣中氮氧化物和碳?xì)浠衔锸茏贤饩€作用可產(chǎn)生二次污染物光化學(xué)煙霧，其中某些反應(yīng)過程如圖所示。下列說法正確的是()A.丙烯發(fā)生氧化反應(yīng)生成甲醛和乙醛B.生成O3的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)C.反應(yīng)Ⅰ屬于復(fù)分解反應(yīng)D.該過程中O2作催化劑解析A.丙烯轉(zhuǎn)化成甲醛和乙醛，是丙烯中的雙鍵發(fā)生斷裂，此反應(yīng)屬于氧化反應(yīng)，故A正確；B.根據(jù)示意圖，O2→O3，化合價(jià)沒有發(fā)生變化，因此生成O3的反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C.反應(yīng)Ⅰ中NO轉(zhuǎn)化成NO2，化合價(jià)升高，即反應(yīng)Ⅰ為氧化還原反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D.有O2參與反應(yīng)，但后面沒有O2的生成，因此O2不作催化劑，故D錯(cuò)誤。答案A8.Pd/Al2O3催化H2還原CO2的機(jī)理示意如圖。下列說法不正確的是()A.H—H的斷裂需要吸收能量B.①→②，CO2發(fā)生加成反應(yīng)C.④中，CO被氧化為CH4D.生成CH4的總反應(yīng)方程式是CO2＋4H2eq\o(→,\s\up7(Pd/Al2O3))CH4＋2H2O解析A.拆開化學(xué)鍵要吸收能量，H－H的斷裂需要吸收能量，故A正確；B.①→②，CO2中一個(gè)碳氧雙鍵斷裂，與羥基發(fā)生加成反應(yīng)，故B正確，C.④中，CO被還原為CH4，故C錯(cuò)誤；D.根據(jù)質(zhì)量守恒，生成CH4的總反應(yīng)方程式是CO2＋4H2eq\o(→,\s\up7(Pd/Al2O3))CH4＋2H2O，故D正確。答案C9.二氧化碳捕獲技術(shù)用于去除氣流中的二氧化碳或者分離出二氧化碳作為氣體產(chǎn)物，其中CO2催化合成甲酸是原子利用率高的反應(yīng)，且生成的甲酸是重要化工原料。下列說法不正確的是()A.二氧化碳的電子式：B.在捕獲過程，二氧化碳分子中的共價(jià)鍵完全斷裂C.N(C2H5)3能夠協(xié)助二氧化碳到達(dá)催化劑表面D.CO2催化加氫合成甲酸的總反應(yīng)式：H2＋CO2eq\o(=,\s\up7(催化劑))HCOOH解析A.二氧化碳分子中含有兩個(gè)碳氧雙鍵，其電子式為，故A正確；B.在捕獲過程中，二氧化碳分子中兩個(gè)C=O鍵中，仍然有1個(gè)C＝O鍵保留在甲酸中，二氧化碳分子中的共價(jià)鍵沒有完全斷裂，故B錯(cuò)誤；C.N(C2H5)3能夠協(xié)助二氧化碳到達(dá)催化劑表面，然后中間產(chǎn)物與氫氣反應(yīng)生成甲酸和N(C2H5)3，故C正確；D.根據(jù)圖示可知，CO2催化加氫合成甲酸的總反應(yīng)式為H2＋CO2eq\o(=,\s\up7(催化劑))HCOOH，故D正確。答案B10.磺酸樹脂催化下的烯烴二羥化反應(yīng)歷程的示意圖如下：(R1、R2、R3、R4均表示烴基或H原子。)下列說法不正確的是()A.過程①中，H2O2作氧化劑B.過程②中，有碳碳鍵、碳?xì)滏I斷裂C.過程③中反應(yīng)的原子利用率為100%D.在反應(yīng)歷程中，有水參與反應(yīng)解析A.過程①中H2O2中的氧元素由－1價(jià)降低到－2價(jià)得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2O，H2O2作氧化劑，故A正確；B.過程②中和生成和，斷裂的是中的碳碳鍵和中的硫氧鍵、氧氧鍵，故B錯(cuò)誤；C.過程③中只生成了，沒有其他物質(zhì)生成，原子利用率為100%，故C正確；D.過程③中有水參與反應(yīng)，故D正確。答案B11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表面發(fā)生了極性共價(jià)鍵的斷裂和形成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)化率解析A.催化劑A表面是氮?dú)馀c氫氣生成氨氣的過程，發(fā)生的是同種元素之間非極性共價(jià)鍵的斷裂，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B.N2與H2在催化劑a作用下反應(yīng)生成NH3屬于化合反應(yīng)，無副產(chǎn)物生成，其原子利用率為100%，B項(xiàng)正確；C.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，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.催化劑a、b只改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B12.(雙選)中國化學(xué)家研究的一種新型復(fù)合光催化劑碳納米點(diǎn)(CQDs)/氮化碳(C3N4)納米復(fù)合物可以利用太陽光實(shí)現(xiàn)高效分解水，其原理如圖所示。下列說法正確的是()A.C3N4中C的化合價(jià)為＋4價(jià)B.反應(yīng)的兩個(gè)階段轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等C.階段Ⅱ中，H2O2既是氧化劑，又是還原劑D.通過該反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能向太陽能的轉(zhuǎn)化解析A.化合物C3N4中氮元素的化合價(jià)為－3價(jià)，結(jié)合化合物中元素化合價(jià)代數(shù)和為0可得，碳元素的化合價(jià)為＋4價(jià)，A符合題意；B.由于兩個(gè)過程中，參與反應(yīng)的量未知，因此無法比較轉(zhuǎn)移電子數(shù)的大小，B不符合題意；C.階段Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H2O2=2H2O＋O2↑，H2O2中氧元素由－1價(jià)變?yōu)椋?價(jià)和0價(jià)，因此H2O2既是氧化劑，又是還原劑，C符合題意；D.該反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)了太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，D不符合題意。答案AC13.(雙選)我國在CO2催化加氫制取汽油方面取得突破性進(jìn)展，CO2轉(zhuǎn)化過程示意圖如下：下列說法不正確的是()A.反應(yīng)①的產(chǎn)物中含有水B.反應(yīng)②中只有碳碳鍵形成C.汽油主要是C5～C11的烴類混合物D.圖中a的名稱是3-甲基丁烷解析A項(xiàng)，根據(jù)原子守恒，可知，CO2＋H2=CO＋H2O，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)②中還有碳?xì)滏I、氫氧鍵的形成，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，汽油主要是C5～C11的烴類混合物，正確；D項(xiàng)，圖中a的名稱是2-甲基丁烷，錯(cuò)誤。答案BD14.(雙選)NH3催化還原NO是重要的煙氣脫硝技術(shù)，其反應(yīng)過程與能量關(guān)系如左圖；研究發(fā)現(xiàn)在以Fe2O3為主的催化劑上可能發(fā)生的反應(yīng)過程如右圖。下列說法正確的是()A.NH3催化還原NO為吸熱反應(yīng)B.過程Ⅰ中NH3斷裂極性鍵C.過程Ⅱ中NO為氧化劑，F(xiàn)e2＋為還原劑D.脫硝的總反應(yīng)為：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)eq\o(=,\s\up7(催化劑))4N2(g)＋6H2O(g)解析A.反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，故NH3催化還原NO為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B.NH3斷裂極性鍵，故B正確；C.NO→N2，化合價(jià)由＋2價(jià)→0價(jià)，化合價(jià)降低，得電子作氧化劑，F(xiàn)e2＋在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化，故作催化劑，故C錯(cuò)誤；D.由圖像得，脫硝的總反應(yīng)為：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)eq\o(=,\s\up7(催化劑))4N2(g)＋6H2O(g)，故D正確。答案BD15．CO2在某催化劑表面與氫氣作用制備甲醇的反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．CO2的電子式為B．催化劑可以降低該反應(yīng)過程中的活化能C．該催化循環(huán)中共產(chǎn)生了5種中間粒子D．總反應(yīng)方程式為【答案】C【詳解】A．CO2分子中C原子與兩個(gè)O原子分別共用兩對電子，電子式為，A項(xiàng)正確；B．催化劑可以改變反應(yīng)路徑，降低反應(yīng)過程中的活化能，B項(xiàng)正確；C．由流程可知，催化循環(huán)中產(chǎn)生了氫原子和5種含碳離子等共6種中間粒子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．由圖可知反應(yīng)物為CO2和H2，最終產(chǎn)物為CH3OH和H2O，總反應(yīng)方程式為：，D項(xiàng)正確；綜上所述答案為C。16．已知反應(yīng)，若往該溶液中加入含的某溶液，反應(yīng)機(jī)理：①②下列說法錯(cuò)誤的是A．是該反應(yīng)的催化劑，加入后降低了該反應(yīng)的活化能B．往該溶液中滴加淀粉溶液，溶液變藍(lán)，適當(dāng)升溫，藍(lán)色加深C．步驟①中和的總能量低于和的總能量D．增大濃度或濃度，反應(yīng)①、反應(yīng)②的反應(yīng)速率均加快【答案】B【詳解】A.從反應(yīng)過程中鐵離子參與反應(yīng)，最后又生成鐵離子，所以鐵離子為該反應(yīng)的催化劑，加入鐵離子后反應(yīng)的活化能降低，故A正確，不符合題意；B.該反應(yīng)生成碘單質(zhì)，所以滴加淀粉顯藍(lán)色，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以加熱使平衡逆反應(yīng)方向移動(dòng)，碘單質(zhì)濃度減小，藍(lán)色變淺，故B錯(cuò)誤，符合題意；C.從圖分析，步驟①中和的總能量低于和的總能量，故C正確，不符合題意；D.增大濃度，反應(yīng)①速率加快，生成的亞鐵離子濃度增大，使反應(yīng)②的速率加快，若增大濃度反應(yīng)，反應(yīng)②的反應(yīng)速率加快，生成的鐵離子濃度增大，使反應(yīng)①的速率加快，故D正確，不符合題意。故選B。17．鎳基La2O3催化CO2甲烷化反應(yīng)機(jī)理，如下圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是A．是反應(yīng)的中間體B．在鎳基La2O3催化下，明顯被活化C．在鎳基La2O3催化下，H2分子中的HH斷裂D．存在反應(yīng)La2O3CO3=+La2O3【答案】B【分析】根據(jù)反應(yīng)機(jī)理，可知CO2與La2O3生成La2O3CO3，La2O3CO3反應(yīng)得到+La2O3，最終生成CH4，因此反應(yīng)的總反應(yīng)為CO2+4H2CH4+2H2O，據(jù)此分析解答。【詳解】A．根據(jù)機(jī)理，生成又被消耗，是反應(yīng)的中間體，A正確；B．在鎳基La2O3催化下，CO2轉(zhuǎn)化為，C原子被活化與H結(jié)合形成，B錯(cuò)誤；C．在鎳基La2O3催化下，H2分子中的HH斷裂，H與結(jié)合得到，C正確；D．由機(jī)理圖可知，在鎳基La2O3催化下，發(fā)生反應(yīng)La2O3CO3=+La2O3，D正確；答案選B。18．二氧化碳甲烷化對緩解能源危機(jī)意義重大，二氧化碳在催化劑的作用下與氫氣作用制備甲烷的反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．Ni和是該反應(yīng)的催化劑B．的過程為放熱過程C．催化劑不能改變該反應(yīng)的總體熱效應(yīng)D．該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為【答案】B【詳解】A．由圖可知該循環(huán)中Ni和是該反應(yīng)的催化劑，故A正確；B．為斷鍵的過程，該過程為吸熱過程，故B錯(cuò)誤；C．催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，但不能改變該反應(yīng)的總體熱效應(yīng)，故C正確；D．根據(jù)圖中信息得到該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為，故D正確。綜上所述，答案為B。19．（雙選）乙烯在酸催化下水合制乙醇的反應(yīng)機(jī)理及能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是A．總反應(yīng)為放熱反應(yīng)故此反應(yīng)不需要加熱就能發(fā)生B．①②反應(yīng)屬于加成反應(yīng)C．總反應(yīng)速率由第①步反應(yīng)決定D．第②步反應(yīng)的中間體比第①步反應(yīng)的中間體穩(wěn)定【答案】CD【詳解】A．根據(jù)反應(yīng)物與生成物的能量關(guān)系可知，反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，但反應(yīng)條件是否加熱與反應(yīng)熱無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．只有反應(yīng)①存在碳碳雙鍵生成碳碳單鍵，則只有反應(yīng)①為加成反應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．第①步反應(yīng)活化能最大，故其反應(yīng)速率較小，屬于反應(yīng)過程中的慢反應(yīng)，故總反應(yīng)速率由第①步反應(yīng)決定，選項(xiàng)C正確；D．第②步反應(yīng)的中間體比第①步反應(yīng)的中間體能量低，能量越低越穩(wěn)定，所以第②步反應(yīng)的中間體較穩(wěn)定，選項(xiàng)D正確；答案選CD。20．鋅配合物催化CO2和環(huán)氧丙烷反應(yīng)的機(jī)理如圖所示，由機(jī)理可知下列反應(yīng)不能實(shí)現(xiàn)的是A．B．+O=C=OC．O=C=O+D．+I【答案】D【詳解】通過分析反應(yīng)機(jī)理圖，可得到A、B、C三個(gè)反應(yīng)的方程式，而D選項(xiàng)中反應(yīng)物中缺少一個(gè)正電荷，生成物中I應(yīng)該是I?，選項(xiàng)D不能實(shí)現(xiàn)，故答案為D。21．硫酸鹽(含SO，HSO)氣溶膠是PM2.5的成分之一、近期科研人員提出了霧霾微顆粒中硫酸鹽生成的轉(zhuǎn)化機(jī)理，其主要過程示意圖如圖：下列說法不正確的是A．該過程中有氧氫鍵斷裂B．NO2是該機(jī)理的催化劑C．該機(jī)理總反應(yīng)為：SO+2NO2+H2O=HSO+NO+HNO2D．控制SO2和NOx的排放是治理霧霾的有效措施之一【答案】B【分析】圖中過程從左至右依次表示和NO2反應(yīng)生成和，反應(yīng)方程式為①+NO2=+，和NO2加入一個(gè)水分子轉(zhuǎn)化為HNO2和，反應(yīng)方程式為②+NO2+H2O=HNO2+，由此分析。【詳解】A．根據(jù)圖示轉(zhuǎn)化過程中，由轉(zhuǎn)化為，根據(jù)圖示對照，有水分子中的氧氫鍵的斷裂，故A正確；B．根據(jù)圖示的轉(zhuǎn)化過程，NO2轉(zhuǎn)化為HNO2，N