高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题6 题型专训(一) “机理”图像的分析与应用（含解析）

题型专训(一)　“机理”图像的分析与应用

1．(2020·江西省九校高三联考)热催化合成氨面临的两难问题是：釆用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了Ti－H－Fe双温区催化剂(Ti－H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃)。Ti－H－Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是(　　)

A．①为氮氮三键的断裂过程

B．①②③在低温区发生，④⑤在高温区发生

C．使用Ti－H－Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应

D．④为N原子由Fe区域向Ti－H区域的传递过程

答案　D

解析　经历①过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，①过程中氮氮三键没有断裂，故A错误；①为催化剂吸附N2的过程，②为形成过渡态的过程，③为N2解离为N的过程，以上都是吸热反应，需要在高温时进行，而④⑤为了增大平衡产率，需要在低温下进行，故B错误；催化剂只影响化学反应速率，化学反应不会因加入催化剂而改变反应热，故C错误；由题中图示可知，过程④完成了Ti－H－Fe－*N到Ti－H－*N－Fe两种过渡态的转化，N原子由Fe区域向Ti－H区域传递，故D正确。

2．(2020·河北省枣强中学高三试题)合成氨反应N2(g)＋ H2(g)NH3(g) 　ΔH 的反应机理如图所示，图中“吸”表示各气态物质在催化剂表面吸附。下列说法错误的是(　　)

A．该反应的ΔH＝－46 kJ·mol－1

B．该反应机理中最大活化能为79 kJ·mol－1

C．升高温度，该反应过渡态的能量会增大

D．该反应达到平衡后增大压强反应正向进行

答案　C

解析　ΔH与始态和终态有关，与过程无关，ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。由图可知，ΔH＝－46 kJ·mol－1，故A说法正确；该反应的机理中的活化能即为每一步骤的过渡态的总能量减去该步骤的反应物的总能量，由图可知，过渡态2步骤的活化能最高，为79 kJ·mol－1，故B说法正确；该反应过渡态的能量不会随着温度的改变而改变，故C说法错误；该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，反应向右进行，故D说法正确。

3．一氧化碳甲烷化反应为：CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)。下图是使用某种催化剂时转化过程中的能量变化(部分物质省略)。

下列说法不正确的是(　　)

A．步骤①只有非极性键断裂

B．步骤②的原子利用率为100%

C．过渡态Ⅱ能量最高，因此其对应的步骤③反应速率最慢

D．该方法可以清除剧毒气体CO，从而保护环境

答案　C

解析　步骤①是H2断键，CO未断键，因此只有非极性键断裂，故A正确；步骤②反应物全部变为生成物，因此原子利用率为 100%，故B正确；根据图中信息，过渡态Ⅰ的能量差最高，因此其对应的步骤①反应速率最慢，故C错误；根据反应的历程可知，有毒气体一氧化碳与氢气反应最终转化为无毒的甲烷，该方法可以清除剧毒气体CO，从而保护环境，故D正确。

4．我国科学家利用计算机模拟计算，分别研究反应CH3OH(g)＋SO3(g)===CH3OSO3H(g)　ΔH＝－63.4 kJ·mol－1在无水和有水条件下的反应历程，如图所示，其中分子间的静电作用力用“…”表示。

(1)分子间的静电作用力最强的是__________(填“a”“b”或“c”)。

(2)水将反应的最高能垒由______eV降为______eV。

(3)d到f转化的实质为质子转移，该过程断裂的化学键为________(填字母)。

A．CH3OH中的氢氧键   B．CH3OH中的碳氧键

C．H2O中的氢氧键   D．SO3中的硫氧键

答案　(1)a　(2)20.93　6.62　(3)ACD

解析　(1)a处的分子能量更低，更稳定，分子间静电作用更强。(2)无水时，反应ii的最高能垒为19.59 eV－(－1.34 eV)＝20.93 eV，有水时，反应ⅱ的最高能垒为3.66 eV－(－2.96 eV)＝6.62 eV，即水将反应ⅱ的最高能垒由20.93 eV降为6.62 eV。(3)由图可知，水中的氢氧键、甲醇中的氢氧键、三氧化硫中的硫氧键都发生了断裂，A、C、D符合。

5．CO2与H2合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒，在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展，该反应历程如图所示。

容易得到的副产物有CO和CH2O，其中相对较多的副产物为________；上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快，主要降低下列变化中________的能量变化。(填字母)

A．*CO＋*OH―→*CO＋*H2O

B．*CO―→*OCH

C．*OCH2―→*OCH3

D．*OCH3―→*CH3OH

答案　CO　A

解析　由图可知生成副产物CH2O的能量变化大，即能垒高，反应进行难，生成的量少，所以其中相对较多的副产物为CO；由图可知生成甲醇的过程中，能垒最高的变化为*CO＋*OH―→*CO＋*H2O，该反应速率最慢，所以要想提高整个反应速率，应该降低该反应的能垒。