第7章 热点强化18　化学反应历程　反应机理的分析与应用

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热点强化18　化学反应历程　反应机理的分析与应用1．大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应称为基元反应。如反应：H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O，通过大量实验提出它们微观过程如下：(1)H＋＋H2O2H3O(2)H3O＋Br－===H2O＋HOBr(3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br22．基元反应过渡态理论基元反应过渡态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC反应物　　 过渡态　　 反应产物过渡态是反应过程中具有最高能量的一种结构状态，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH3．活化能与反应机理使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且均比总反应的活化能低，故一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示：E1为总反应的活化能，E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。1．对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步　N2O5NO2＋NO3　快速平衡第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2　慢反应第三步　NO＋NO3―→2NO2　快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡。下列表述正确的是(　　)A．v(第一步的逆反应)<v(第二步反应)B．反应的中间产物只有NO3C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D．第三步反应活化能较高2．科学家结合实验与计算机模拟结果，研究出了均相催化的思维模型。总反应：A＋B―→AB(K为催化剂)，①A＋K―→AK　Ea1，②AK＋B―→AB＋K　Ea2。下列说法错误的是(　　)A．第①步为决速步骤B．升高温度，该反应的速率加快C．该反应的ΔH＝－Ea kJ·mol－1D．催化剂降低了活化能，加快了反应速率3．(2023·南昌模拟)二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的“清洁能源”，科学家研究在酸性条件下，用甲醇可合成二甲醚，反应历程中相对能量变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)A．循环过程中，催化剂参与了中间反应B．该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为1.31 kJ·mol－1C．制约总反应速率关键步骤的基元反应方程式为―→CH3OCH3＋H＋D．总反应方程式为2CH3OHCH3OCH3＋H2O4．我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是(　　)A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H发生断裂C．①→②放出能量并形成了C—CD．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率5.(2022·哈尔滨质检)已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.0 kJ·mol－1。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)ΔH＝＋313.2 kJ·mol－1过程Ⅱ：……下列说法不正确的是(　　)A．过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4转移2 mol电子B．过程Ⅱ的热化学方程式为3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)　ΔH＝＋128.9 kJ·mol－1C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是太阳能→化学能→热能D．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点6．(2021·湖南，14改编)铁的配合物离子(用[L-Fe-H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是(　　)A．该过程的总反应为HCOOHCO2↑＋H2↑B．H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C．该催化循环中Fe元素的化合价未发生变化D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定7．(2021·山东，14)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：＋OH－＋CH3O－，能量变化如图所示。已知为快速平衡，下列说法正确的是(　　).A．反应Ⅱ、Ⅲ为决速步B．反应结束后，溶液中存在18OH－C．反应结束后，溶液中存在CH318OHD．反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变8．(2022·辽宁实验中学模拟)均相芬顿反应原理是高级氧化技术的经典工艺之一，如图所示(k1和k2为速率常数)。下列说法错误的是(　　)A．相同条件下，基元反应Ⅰ比Ⅱ的活化能低B．基元反应Ⅰ中氧元素的化合价没有发生变化C．基元反应Ⅱ的化学方程式为H2O2＋Fe3＋===HO2·＋Fe2＋＋H＋D．芬顿反应进行的过程中，整个体系的pH会发生变化(忽略体积变化)9．如图是CH4与Zr形成过渡金属化合物的过程。下列说法正确的是(　　)A．加入合适的催化剂待反应完成时可增大过渡金属化合物的产率B．Zr＋CH4―→CH3—Zr…H的活化能为99.20 kJ·mol－1C．整个反应的快慢由状态1前→CH3—Zr…H的反应快慢决定D．Zr＋CH4―→CH—Zr…H3　ΔH＝－39.54 kJ·mol－110．我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是(　　)A．该历程中最小能垒的化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2＋OH*B．该历程中最大能垒(活化能)为2.16 eVC.该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－1.02 eV·mol－1D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，并增大DMF的平衡转化率11．[2019·全国卷Ⅰ，28(3)]我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝____eV，写出该步骤的化学方程式：______________________________________。