高考化学二轮复习专项分层特训练18 化学反应历程与反应机理图像分析 含答案

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下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（ ）
A.进程Ⅰ是放热反应
B.平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ
C.生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ
D.进程 Ⅳ 中，Z没有催化作用
2.[2021·重庆卷]“天朗气清，惠风和畅。”研究表明，利用Ir＋可催化消除大气污染物N2O和CO，简化中间反应进程后，相对能量变化如图所示。已知CO（g）的燃烧热ΔH＝－283 kJ·ml－1，则2N2O（g）===2N2（g）＋O2（g）的反应热ΔH（kJ·ml－1）为（ ）
A.－152 B．－76
C.＋76 D．＋152
3.[2021·山东卷]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
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CH eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(3)) OH
D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
4.[2021·湖南卷]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
HCOOH eq \(=====,\s\up7(催化剂)) CO2↑＋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元素的化合价发生了变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
5.[2022·山东泰安期末]我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了均相NO—CO的反应历程，该反应经历了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个过渡态。图中显示的是反应路径中每一阶段内各驻点（过滤态）的能量相对于此阶段内反应物能量的差值。下列说法正确的是（ ）
A.N2O比更容易与CO发生反应
B.整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大
C.2NO（g）＋2CO（g）⇌N2（g）＋2CO2（g）ΔH>0
D.其他条件不变，增大压强或使用催化剂均可以增大反应速率，提高反应物平衡转化率
6.[2022·山东德州月考]（双选）研究发现Pd2团簇可催化CO的氧化，在催化过程中不同路径生成不同的过渡态和中间产物（过渡态已标出），如图为路径1和路径2催化的能量变化。下列说法不正确的是（ ）
A.反应主要通过反应路径2进行
B.决定路径1速率快慢的活化能E＝1.77 eV
C.该过程中只有极性键的断裂和生成
D.整个反应的热化学方程式为2CO（g）＋O2（g） eq \(=====,\s\up7(Pd2)) 2CO2（g） ΔH＝－6.28 kJ·ml－1
7.[2022·山东烟台二中考试]LnFe（Ⅲ）—Cl配合物能够受光激发产生高活性的氯自由基（Cl·），Cl·可将烷烃中难以活化的C（sp3）—H键转化为C—N，反应机理变化情况如图所示：
下列说法错误的是（ ）
A.HCl是反应过程的中间产物
B.催化循环过程中铁元素的化合价不发生变化
8.[2022·山东枣庄二模]（双选）一定条件下HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应机理、反应历程与能量的关系如图所示。
下列说法错误的是（ ）
A.HCOOH催化脱氢反应在该温度下能自发进行
B.在状态Ⅰ～Ⅴ中，由Ⅳ到Ⅴ的反应为决速步
C.由反应历程可得出HCOOH中第2个H原子更易脱去
D.在该反应历程中，HCOOH所有的化学键均发生断裂
9.[2022·河北石家庄质检]（双选）科研工作者通过计算机模拟和数学计算，设计出三条在含[Pt—O]结构的化合物中插入CO的反应路径，其相对能量变化如图所示：
下列说法错误的是（ ）
A.该反应为放热反应
B.通过对图像的分析得出，该反应按照路径Ⅲ进行
C.反应过程中Pt的成键数目不变
D.图中M与N互为同分异构体
10.[2022·山西柳林期中]甲烷在光照条件下发生的氯代反应历程如图所示。下列说法错误的是（ ）
（1）Cl—Cl―→2Cl·
（2）Cl·＋CH3—H―→CH3·＋H—Cl
（3）CH3·＋Cl—Cl―→CH3—Cl＋Cl·
A.反应Cl·＋CH3—H―→CH3·＋H—Cl
ΔH＝＋7.5 kJ·ml－1
B.反应Cl·＋CH3—H―→CH3·＋H—Cl的活化能Ea＝＋16.7 kJ·ml－1
C.反应（2）比反应（3）更容易进行
D.CH4（g）＋Cl2（g）===CH3Cl（g）＋HCl（g）
ΔH＝－105.4 kJ·ml－1
练18 化学反应历程与反应机理图像分析
1．答案：AD
解析：
2．答案：A
解析：根据题中信息可依次书写出热化学方程式：
①CO（g）＋ eq \f(1,2) O2（g）===CO2（g） ΔH1＝－283 kJ·ml－1；
②N2O（g）＋CO（g）===N2（g）＋CO2（g） ΔH2＝－（330＋229－123－77） kJ·ml－1＝－359 kJ·ml－1；根据盖斯定律，2×（②－①）得反应2N2O（g）===2N2（g）＋O2（g），ΔH＝2（ΔH2－ΔH1）＝－152 kJ·ml－1，故选A。
3．答案：B
解析：根据18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解的部分反应历程的能量变化图可知，正反应中过程Ⅰ所需活化能最大，则该步反应速率最慢，是决速步，A项错误；结合题给已知信息和反应历程Ⅱ可知，反应结束后，溶液中存在18OH－，B项正确；由题给信息可知：有机物中的18O－仅和—OH发生互换，不与—OCH3互换，则不可能存在CH eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(3)) OH，C项错误；反应Ⅰ与反应Ⅲ活化能之和与反应Ⅱ与反应Ⅳ活化能之和的差值等于图示总反应的焓变，D项错误。
4．答案：D
解析：分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOH eq \(=====,\s\up7(催化剂)) CO2↑＋H2↑，A说法正确；H＋浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO－浓度减小，会降低Ⅰ→Ⅱ步骤的反应速率，H＋浓度过小，会降低Ⅲ→Ⅳ步骤反应速率，故H＋浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B说法正确；由Ⅱ→Ⅲ过程中，脱去CO2，碳元素化合价升高，则Fe元素化合价降低，C说法正确；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能Ea＝86.1 kJ·ml－1，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为Ⅳ→Ⅰ步骤，D说法错误。
5．答案：B
解析：由题图可知，与CO反应的活化能比N2O与CO反应的活化能低，则比N2O更容易与CO发生反应，故A错误；由图可知，整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大，为451 kJ·ml－1，故B正确；由题图可知，反应②、③放出的热量大于反应①吸收的热量，则总反应为放热反应，ΔH<0，故C错误；2NO（g）＋2CO（g）⇌N2（g）＋2CO2（g）为气体物质的量减小的反应，则其他条件不变，增大压强，平衡正向移动，可提高反应物的转化率，但是使用催化剂可以同等程度地增大正、逆反应速率，平衡不移动，不能提高反应物的转化率，故D错误。
6．答案：CD
解析：由题图可知，反应路径2最大的能垒（活化能）为（－5.63 eV）－（－6.77 eV）＝1.14 eV，反应路径1的最大能垒（活化能）为（－3.96 eV）－（－5.73 eV）＝1.77 eV，反应路径2的能垒（活化能）小，反应速率快，催化效果好，故反应主要通过反应路径2进行，活化能最大的步骤决定反应的快慢，A、B正确；一氧化碳分子断裂碳氧极性键，氧气分子断裂氧氧非极性键，产物二氧化碳中形成了碳氧极性键，整个过程中有非极性键的断裂，C错误；由题图可知，纵坐标能量单位是eV，D错误。
7．答案：B
解析：根据流程分析，HCl在基元反应Cl·＋R—H―→R·＋HCl中生成，又与LnFe（Ⅱ）反应生成LnFe（Ⅲ）—Cl而被消耗，故为中间产物，A项正确；循环过程中铁元素有＋2和＋3价的转化，B项错误；根据流程图示，存在基元反应Cl·＋R—H―→R·＋HCl，C项正确；LnFe（Ⅲ）—Cl受光激发产生高活性的氯自由基Cl·参与反应，使Bc—N===N—Bc和R—H反应转化为，D项正确。
8．答案：CD
解析：由反应历程图可知，状态Ⅰ的相对能量高于状态Ⅴ，则HCOOH脱氢反应为放热反应，ΔH<0，脱氢反应可写成HCOOH eq \(=====,\s\up7(Pd)) CO2＋H2，ΔS>0，由ΔH－TΔS<0，则在该温度下能自发进行，A正确；根据反应历程图，Ⅳ→Ⅴ的活化能最高，则Ⅳ到Ⅴ的反应速率最慢，为决速步，故B正确；由反应历程可知，反应脱去第一个H的活化能为12.8 kcal·ml－1－（－1.4 kcal·ml－1）＝14.2 kcal·ml－1，小于脱去第二个H的活化能（36.7 kcal·ml－1－8.9 kcal·ml－1＝27.8 kcal·ml－1），活化能越大，反应越难进行，可知HCOOH中第1个H原子更易脱去，故C错误；根据反应机理图可得HCOOH中的两个H原子被解离出来形成H2，只有O—H键和C—H键断裂，C===O键不断裂，故D错误。
9．答案：BC
解析：由题图知反应物的总能量高于生成物N的总能量，该反应为放热反应，故A正确；相对于路径Ⅱ、Ⅲ的最大活化能，路径Ⅰ的活化能最小，有利于反应进行，则该反应按照路径Ⅰ进行，故B错误；M中Pt的成键数目（5）和生成物N中Pt的成键数目（4）不同，说明反应过程中Pt的成键数目发生变化，故C错误；M和生成物N的分子式相同，结构不同，两者互为同分异构体，故D正确。
10．答案：C
解析：由图可知，Cl·和CH3—H的能量比CH3·和H—Cl的能量低7.5 kJ·ml－1，因此反应Cl·＋CH3—H―→CH3·＋H—Cl的ΔH＝＋7.5 kJ·ml－1，A正确；反应Cl·＋CH3—H―→CH3·＋H—Cl的活化能Ea＝Eal＝＋16.7 kJ·ml－1，B正确；反应（2）的活化能为16.7 kJ·ml－1，反应（3）的活化能为8.3 kJ·ml－1，反应（3）更容易进行，C错误；由图可知1 ml CH4转化为CH3Cl放出105.4 kJ能量，则CH4（g）＋Cl2（g）===CH3Cl（g）＋HCl（g） ΔH＝－105.4 kJ·ml－1，D正确。