适用于老高考旧教材2024版高考化学二轮复习热点提速练5反应机理及其分析（附解析）

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1.(2023·天津七校联考)我国学者利用催化剂催化丙烷氧化脱氢的过程如图(吸附在催化剂表面的物质用“*”标注)。下列说法正确的是( )
A.反应过程中第一步化学反应为决速步骤
B.催化剂改变了丙烷氧化脱氢的焓变(ΔH)
C.过渡态物质的稳定性:过渡态2小于过渡态1
D.吸附过程为吸热过程
2.(2023·湖北大学附中二模)“萨巴蒂尔反应”原理为CO2+4H2CH4+2H2O ΔH,部分反应过程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物质用“*”标注,TS表示过渡态。下列说法正确的是( )
A.ΔH=-2.05 eV· ml-1
B.该部分反应过程的决速步骤为*CO2+*H*HOCO
C.物质从吸附在催化剂表面到过渡态均放出能量
D.过程中存在极性键与非极性键的断裂与形成
3.(2023·广东东莞二模)我国科学家合成了一种新型Au15/MC材料,实现了低温催化水煤气变换。反应过程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注,TS指过渡态。下列有关说法不正确的是( )
A.温度一定时,加压无法提高平衡转化率
B.分子从催化剂表面脱附的过程都是吸热的
C.反应过程中活化能最大的一步为CO*+2H2O*CO*+H2O*+OH*+H*
D.该过程有极性键的断裂和生成
4.(2023·福建莆田二模)活泼自由基与氧气的反应一直是研究人员关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示,已知升高温度,活化能越大的反应速率增大的程度越大。下列说法正确的是( )
A.P1比P2稳定
B.升高温度,生成P1的反应速率增大的程度更大
C.该过程中最小正反应的活化能为4.52 kJ·ml-1
D.改变催化剂可以改变生成P2的反应焓变
5.(2023·陕西咸阳一模)乙烯在硫酸催化下水合生成乙醇的反应机理、能量与反应进程的关系如下图所示。下列说法正确的是( )
A.由图像可知总反应为放热反应,一定不需要加热就能自发进行
B.第①步反应中只有C—H键发生断裂
C.总反应速率由第①步反应决定
D.乙烯的能量高于乙醇的能量
命题角度2 “物质-循环”转化及分析
6.(2023·湖北高中名校联盟联考)科学家最近发现了一种利用水催化促进NO2和SO2转化的化学新机制。如图所示,电子传递可以促进HS中O—H的解离,进而形成中间体S,处于纳米液滴中的S或HS可以通过“水分子桥”将电子快速转移给周围的气相NO2分子。下列叙述错误的是( )
A.观察图可知“水分子桥”与氢键形成有关
B.转化过程中没有生成硫氧键
C.HS与NO2间发生的总反应的离子方程式为HS+2NO2+H2O2HNO2+HS
D.在标准状况下,5.6 L气相NO2分子在图示的转化过程中得到0.25 ml电子
7.(2023·湖南怀化二模)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应②的方程式为2NO+H2O2HONO
B.反应①中有氧氧键的断裂和氮氧键的形成
C.增大NO的量,可增大C3H8的平衡转化率
D.当主要发生包含①的历程时,最终生成的水减少
8.(2023·内蒙古呼和浩特调研)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,下列说法正确的是( )
A.①→②吸收能量并形成了碳碳单键
B.反应中催化剂有效改变反应的反应热
C.CH4→CH3COOH过程中,有极性键的断裂和非极性键的形成
D.生成CH3COOH总反应的原子利用率小于100%
9.(2023·湖南衡阳3月质检)据文献报道,某反应的反应过程如图所示:
下列有关该过程的说法正确的是( )
A.Ti4+…NH3是催化剂
B.Ti4+…NH2—NO是中间产物
C.总反应化学方程式为4NH3+3O22N2+6H2O
D.分解反应Ti4+…NH2—NOTi4++N2+H2O的反应过程中有氮氮键断裂
10.(2023·陕西渭南一模)炼油、石化等工业会产生含硫(-2价)废水,可通过催化氧化法进行处理,碱性条件下,催化氧化废水的机理如图所示。其中MnO2为催化剂,附着在催化剂载体聚苯胺的表面。下列说法错误的是( )
A.催化氧化过程中既有共价键的断裂又有离子键的断裂
B.转化Ⅰ中化合价发生变化的元素仅有S和O
C.催化氧化过程的总反应为O2+2H2O+2S2-4OH-+2S↓
D.催化剂使用一段时间后催化效率会下降,原因是生成的S覆盖在催化剂表面或进入催化剂内空位处
热点提速练5 反应机理及其分析
1.A 化学反应的决速步骤是慢反应,而活化能越大,反应的速率越慢,由题图可知能垒(活化能)最大的是C3到过渡态1的能量,故第一步化学反应为决速步骤,A正确;催化剂不能改变反应的焓变(ΔH),B错误;物质具有的能量越低越稳定,故过渡态2更稳定,C错误;由题图可知,吸附过程为放热过程,D错误。
2.B *CO2+H2(g)CO+H2O(g)的ΔH=-2.05eV·ml-1,该过程为部分反应过程的能量变化,A错误;慢反应决定总反应速率,该部分反应过程中*CO2+*HHOCO的活化能最大,反应速率最慢,故决速步骤为*CO2+*HHOCO,B正确;由题图可知,物质从吸附在催化剂表面到过渡态需要吸收能量,C错误;该部分过程中存在极性键的断裂和形成与非极性键的断裂,没有非极性键的形成,D错误。
3.B 该反应为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),该反应为等体积反应,温度一定时加压化学平衡不移动,平衡转化率不变,A正确;并不是所有分子从催化剂表面脱附的过程都是吸热的,如C+H2O*+2H*转化为CO2+H2O*+2H*的过程是放热的,B错误;过渡态TS1的相对能量最大,此时的活化能最大,因此反应过程中活化能最大的一步为CO*+2H2O*CO*+H2O*+OH*+H*,C正确;该过程中H2O中的O—H断裂,同时也有CO2中CO的生成,D正确。
4.C P1的能量更高,故其不如P2稳定,A错误;过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能,即题图中峰值越大则活化能越大,峰值越小则活化能越小,已知升高温度,活化能越大的反应速率增大的程度越大,结合图像可知,升高温度,生成P2的反应速率增大的程度更大,B错误;该过程中最小正反应的活化能为中间产物Z生成过渡态Ⅲ时的活化能,为4.52kJ·ml-1,C正确;改变催化剂可以改变反应过程,加快反应速率,但是不能改变生成P2的反应焓变,D错误。
5.C 从图中可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,所以总反应为放热反应,但反应第①步为吸热反应,需要加热来吸收能量,A错误;第①步反应断裂了碳碳双键、碳氢键,B错误;反应历程中活化能越大,反应越慢,决定总反应速率,上述反应中第①步反应的活化能最大,决定总反应速率,C正确;根据总反应可知,乙烯和水的总能量高于乙醇的能量,但乙烯的能量与乙醇的能量无法比较,D错误。
6.B N、O原子的电负性大,与周围其他分子(或离子)中的H原子之间形成氢键,A正确;生成的硫酸盐中有硫氧键的生成,B错误;HS与NO2间发生的总反应的离子方程式为HS+2NO2+H2O2HNO2+HS,C正确;在标准状况下,5.6LNO2的物质的量为0.25ml,1mlNO2转化为1mlHNO2得到1ml电子,则5.6LNO2在图示的转化过程中得到电子的物质的量为0.25ml,D正确。
7.B 含N分子参与的反应包括①的历程是将NO转化为NO2,②的历程是将NO和NO2转化为HONO,还包括HONO转化为NO的反应。反应②为NO+H2O+NO22HONO,A错误;反应①中·OOH转化为·OH有氧氧键的断裂,NO转化为NO2有氮氧键的形成,B正确;NO为催化剂,增大催化剂的量,平衡不移动,则C3H8的平衡转化率不变,C错误;无论反应经过①还是②,总反应都是丙烷和氧气生成丙烯和水,最终生成的水不变,D错误。
8.C ①→②过程中,生成物能量低于反应物能量,即放出能量,并形成了碳碳单键,A错误;催化剂改变反应速率,但不改变反应的反应热,B错误;由图可知,CH4→CH3COOH过程中,有C—H极性键的断裂和C—C非极性键的形成,C正确;由机理图可知,总反应为CH4+CO2CH3COOH,总反应的原子利用率为100%,D错误。
9.B Ti4+在整个反应过程中参与了反应,但反应前后质量和性质未改变,Ti4+是催化剂,A错误;加入NO后生成
Ti4+…NH2—NO,可知Ti4+…NH2—NO是中间产物,B正确;根据反应过程,参加反应的物质有NH3、NO、O2,总反应化学方程式为4NH3+2NO+2O23N2+6H2O,C错误;分解反应Ti4+…NH2—NOTi4++N2+H2O的反应过程中有氮氧键断裂,D错误。
10.B 二氧化锰为离子化合物,由图可知,转化Ⅰ中二氧化锰氧脱离生成空位,为离子键的断裂,水生成OH-存在共价键的断裂,A正确;转化Ⅰ中化合价发生变化的元素有S、O和Mn,B错误;由图可知,催化氧化过程的总反应为O2、H2O、S2-在催化作用下生成OH-和S:O2+2H2O+2S2-4OH-+2S↓,C正确;反应中生成硫单质,生成的S覆盖在催化剂表面或进入催化剂内空位处,阻碍了反应的进行,导致催化剂使用一段时间后催化效率会下降,D正确。