09 反应机理—高考（化学）一轮复习 知识点+练习+测试

专题09  反应机理

一、考情分析

二、考点分布

三、考点剖析

考点1：不断创新演变的反应历程中的能量变化图像

1、题在书外，理在书中。通过选编以下教材中的经典图示，让学生理清图示信息，打牢基本知能

2、变形考查——源于教材高于教材

传统高考命题以知识立意为重，前几年的高考对此知识点的考查大多是教材的变形考查

3、不断创新——真情境考查真应用

核心素养时代，高考命题由知识立意转向素养立意，高考讲究真情境考查真应用

4、解题流程——三步突破能量变化能垒图

考点2：催化剂的催化反应机理分析

1．催化剂具有的三大特征

催化剂是通过降低反应活化能，从而改变了反应的途径，此即催化剂加速化学反应的主要原因所在。总结起来，催化剂的特征主要表现在这样几个方面：

第一，催化剂可以改变反应速率，但其自身在反应前后的组成、质量和化学性质不变。

第二，催化剂不改变化学平衡。即催化剂既能加快正向反应的速率，也能加快逆向反应的速率，从而缩短化学反应达到平衡的时间。

第三，催化剂具有特殊的选择性，不同类型的反应，需要选择不同的催化剂。同一种反应物，使用不同的催化剂，可以得到不同的产物。

2．认识催化剂的四大误区

3．探究催化剂的催化机理

从催化剂的组成入手，结合常见化学反应，探究相关催化剂的催化机理。

(1)金属单质催化剂

金属催化剂是一类重要的工业催化剂，主要包括块状催化剂，分散或者负载型的金属催化剂。几乎所有的金属催化剂都是过渡金属，这与金属的结构、表面化学键有关。

乙醇在氧气环境下加热(250 ℃～350 ℃)，以金属单质铜作为催化剂，可以收集获得产物乙醛这一反应，其反应方程式如下：

2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O

在有充足氧气的条件下，由于乙醇结构中α碳上的氢较为活泼，铜(Cu)与氧气(O2)加热条件下得到的弱氧化剂氧化铜(CuO)可以将其转化成醛：

(2)酸催化剂

酸催化剂催化是指催化剂与反应物分子之间，通过给出质子或接受电子对作用，形成活泼的正碳离子中间化合物(活化的主要方式)，继而分解为产物的催化过程。中学阶段接触最多的酸催化剂是稀硫酸和浓硫酸。

乙醇(CH3CH2OH)和乙酸(CH3COOH)在加热的条件下生成乙酸乙酯，反应催化剂是浓硫酸，具体反应方程式为

CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O

催化剂浓硫酸主要有两方面作用，一方面，浓硫酸质子化羰基，加强了羰基碳的缺电子性，促使乙醇作为亲核试剂进攻，形成四面体过渡态：

浓硫酸的另一个作用是具有吸水性，吸收反应中的生成物水，使得反应向正向推进。

[思维建模]　催化反应机理的分析思维模型

【典例剖析】

1.（2021·湖北）甲烷单加氧酶(s—mmo)含有双核铁活性中心，是氧化生成的催化剂，反应过程如图所示。下列叙述错误的是(   )

A. 基态Fe原子的核外电子排布式为

B. 步骤③有非极性键的断裂和极性键的形成

C. 每一步骤都存在铁和氧元素之间的电子转移

D. 图中的总过程可表示为：

【答案】C

【解析】

A.F是26号元素，基态原子的核外电子排布式为，简写为，故A正确； B.步骤③有O一O非极性键的断裂和O一F极性键的形成，故B正确； C.步骤⑥铁的化合价改变是由于外界提供了两个电子，氧的化合价没变，不存在铁和氧元素之间的电子转移，故C错误； D该反应的总反应反应物为氧气和甲烷，生成物为甲醇和水，化学方程式为，故D正确；故选：C。

2.（2021·山东）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

C. 反应结束后，溶液中存在

D. 反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变

【答案】B

【解析】

A．一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图可知，反应I和反应IV的活化能较高，因此反应的决速步为反应I、IV，故A错误；

B．反应I为加成反应，而与为快速平衡，反应II的成键和断键方式为或，后者能生成18OH-，因此反应结束后，溶液中存在18OH-，故B正确；

C．反应III的成键和断键方式为或，因此反应结束后溶液中不会存在CH318H，故C错误；

D．该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量，总反应为放热反应，因此和CH3O-的总能量与和OH-的总能量之差等于图示总反应的焓变，故D错误；

综上所述，正确的是B项，故答案为B。

3.（2021·浙江）制备苯甲酸甲酯的一种反应机理如图（其中Ph—代表苯基）。下列说法不正确的是（    ）

A.可以用苯甲醛和甲醇为原料制备苯甲酸甲酯     

B.反应过程涉及氧化反应

C.化合物3和4互为同分异构体                

D.化合物1直接催化反应的进行

【答案】D

【解析】

本题考查反应历程的判断。由题图可知，苯甲醛和甲醇参与催化循环，最终转化为苯甲酸甲酯，A项正确；化合物4被氧化为化合物5，该反应过程发生氧化反应，B项正确；化合物3和4的分子式相同但结构不同，二者互为同分异构体，C项正确；化合物1在NaH作用下形成化合物2，化合物2再参与催化循环，因此化合物1间接催化反应的进行，D项错误。

4.（2021·新乡一中高考名师押题卷）中科院大连化物所报道，通过控制光沉积的方法构建型复合材料光催化剂，其中和渗透 Nafion膜可协同分别反应，构建了一个人工光合作用体系，其反应机理如图。下列说法错误的是(   )

A.总反应为

B.该反应能量转化形式为光能→化学能

C.图中a、b分别代表

D.反应过程中涉及非极性共价键、极性共价键的断裂和形成

【答案】D

【解析】

选项A，分析题图知，总反应为，A正确。选项B，由“人工光合作用体系”可知，该反应能量转化形式为光能转化为化学能，B正确。选项C，观察图中变化知，b代表，用于氧化，a代表，用于还原，C正确。选项D，反应过程中不涉及非极性共价键的断裂，D错误。

5.（2021·广东上学期12月综合能力测试）利用与丙烷反应生成丙烯和水蒸气的反应机理如图所示。下列说法错误的是(   )

A．是还原剂  B．作催化剂

C．是反应的中间体 D．增大压强有利于提高的转化率

【答案】D

【解析】

A.中C元素化合价升高，是还原剂，故A正确；B.根据图示，CrO3循环利用，作催化剂，故B正确；C.被还原成，又被氧化为，所以是反应的中间体，故C正确； D.反应，反应前后气体系数和相等，增大压强，平衡不移动，的转化率不变，故D错误

6.（2022·太原五中四模）含硫煤燃烧会产生大气污染物，为防治该污染，某工厂设计了新的治污方法，同时可得到化工产品，该工艺流程如图所示，下列叙述不正确的是(   )

A.该过程中可得到化工产品

B.该工艺流程的目的是除去煤燃烧时产生的

C.该过程中化合价发生改变的元素只有Fe和S

D.图中涉及的反应之一为

【答案】C

【解析】

根据工艺流程图可知，该过程中溶液吸收生成和，反应的化学方程式为，该工艺不仅吸收了二氧化硫，还得到了化工产品硫酸，A、D正确；根据A中分析可知该工艺流程的目的是除去煤燃烧时产生的，B正确；该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫，C错误。

7.（2022·山东泰安十九中高三上学期阶段性监测）多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图，我国学者发现 T°C 时，甲醇在铜基催化剂上的反应机理如下(该反应为可逆反应)：

下列有关说法正确的是(   )

A. 反应Ⅰ和反应Ⅱ相比，反应Ⅱ更容易发生 

B. 反应Ⅰ

C. 通过控制催化剂的用量可以控制反应的速率和反应进行的程度

D. 与在高温条件下更容易反应

【答案】AD

【解析】略

8.（2021·山东临沂费县高三适应性考试）氯代叔丁烷[(CH3)3C—Cl]的水解反应进程与能量的关系如图所示。下列说法正确的是（   ）

A．氯代叔丁烷水解的正反应活化能大于逆反应活化能

B．化学键发生异裂时，可以产生正、负离子

C．H2O分子亲核进攻碳正离子时吸收能量

D．过渡态1、中间体和过渡态2中，过渡态1最稳定

【答案】BC

【解析】

由图像可知，反应物总能量高于生成物总能量，即正反应为放热反应，则正反应活化能小于逆反应活化能，A错误；图中过渡态1发生化学键异裂生成了中间体碳正高子和氯离子，即化学键发生异裂时，产生了正、负离子，B正确：图中分子亲核进攻碳正离子后生成了能显更高的过波态2，即本过程需要吸收能量，C正确：过渡态1、中间体、过渡态2中，过波态1能量最高，最不稳定，中间体能量最低，最稳定，D错误。