2025年高考化学一轮复习课时检测四十九：反应机理与能垒图像（含解析）

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这是一份2025年高考化学一轮复习课时检测四十九：反应机理与能垒图像（含解析），共9页。试卷主要包含了乙烯与水通过加成反应可得乙醇，光解水制氢的关键步骤是水的氧化等内容，欢迎下载使用。

A．在酸性配位点上，NH3与H＋通过离子键形成NHeq \\al(＋,4)
B．增大压强有利于NO与O2吸附在Fe3＋配位点上形成NO2
C．反应物NH3和生成物H2O的杂化类型分别为sp3、sp2
D．催化剂表面发生的总反应为4NH3＋6NO===5N2＋6H2O
2．一定条件下，H2与HCOeq \\al(－,3)在活性Fe3O4－x表面转化为HCOO－，其部分反应机理如图所示：
下列说法正确的是( )
A．吸附在Fe3O4－x上的两个氢原子带相同电荷
B．生成1 ml HCOO－理论上转移2 ml电子
C．步骤Ⅰ中HCOeq \\al(－,3)发生氧化反应
D．反应过程中只有极性键的断裂与生成
3．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键发生断裂
C．①→②要放出能量
D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
4．(2024年1月·九省联考贵州卷)叔丁基溴可与硝酸银在醇溶液中反应：
(CH3)3C—Br＋AgNO3eq \(――→,\s\up7(C2H5OH))(CH3)3C—ONO2＋AgBr↓
反应分步进行：
①(CH3)3C—Br―→eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(CH33C…Br))―→
(CH3)3C＋＋Br－
②(CH3)3C＋＋NOeq \\al(－,3)―→eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(CH33C…ONO2))―→
(CH3)3C—ONO2
下图是该反应能量变化图。下列说法正确的是( )
A．选用催化剂可改变反应ΔH的大小
B．图中Ⅰ对应的物质是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(CH33C…ONO2))
C．其他条件不变时，NOeq \\al(－,3)的浓度越高，总反应速率越快
D．其他条件不变时，(CH3)3C—Br的浓度是总反应速率的决定因素
5．(2024·上海模拟预测)乙烯与水通过加成反应可得乙醇。反应机理、能量变化与反应进程的关系如图所示：
下列叙述正确的是( )
A．①②③三步均属于加成反应
B．H＋为反应的催化剂
C．①②③三步反应均为放热反应
D．总反应是放热反应，不需要加热就能发生
6．(2024·湖北武汉模拟)科学工作者探讨了在CO2 和H2 合成HCOOH过程中固载Ru基催化剂可能的反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A．固载Ru基催化剂可降低该反应的焓变
B．Ru配合物1、2、3、4中Ru的化合价不变
C．总反应的化学方程式为CO2＋H2eq \(――→,\s\up7(催化剂))HCOOH
D．CO2浓度过大可能会影响催化剂的实际催化效率
7．(2024·滨州模拟)1,3丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H＋进攻1,3丁二烯生成碳正离子()；第二步Br－进攻碳正离子完成1,2加成或1,4加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 ℃和40 ℃时，1,2加成产物与1,4加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法不正确的是( )
A．1,4加成产物比1,2加成产物稳定
B．与0 ℃相比，40 ℃时1,3丁二烯的转化率减小
C．从0 ℃升至40 ℃，1,2加成正反应速率增大，1,4加成正反应速率减小
D．从0 ℃升至40 ℃，1,2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
8．(2024·河北高三专题练习)二氧化碳选择性加氢制甲醇是解决温室效应、发展绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一。常温常压下利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应机理和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)，下列说法错误的是( )
A．催化剂能改变反应机理，加快反应速率，降低反应热
B．二氧化碳选择性加氢制甲醇是放热反应
C．该历程的决速步为HCOO*＋4H*===CH3O*＋H2O
D．总反应为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
9．(2023·北京海淀二模)光解水制氢的关键步骤是水的氧化。我国科学家用仿生催化剂[用Cu(H2O)eq \\al(2＋,2)表示]实现在NaHCO3溶液中高效催化水的氧化，该过程物质转化及反应能量变化示意图如下：
下列说法不正确的是( )
A．步骤①可表示为Cu(H2O)eq \\al(2＋,2)＋2HCOeq \\al(－,3)===Cu(H2O)(OH)(CO3)＋H2CO3
B．水的氧化反应为2H2O－4e－＋4HCOeq \\al(－,3)===O2↑＋4H2CO3
C．ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6
D．催化剂参与反应，降低活化能，加快反应速率
10．(2023·湖南等级考)N2H4是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某 Ru(Ⅱ)催化剂(用[LRu—NH3]＋表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4，其反应机理如图所示。
下列说法错误的是( )
A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配体NH3失去质子能力增强
B．M中Ru的化合价为＋3
C．该过程有非极性键的形成
D．该过程的总反应式：4NH3－2e－===N2H4＋2NHeq \\al(＋,4)
11.我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究C6H6(g)＋CH3OH(g)⥫⥬ C7H8(g)＋H2O(g)在固体酸(HB)催化剂表面进行的反应历程如图所示。其中吸附在固体酸(HB)表面的物种用*标注。
(1)该反应的ΔH＝________ kJ·ml－1。
(2)C6Heq \\al(*,6)在催化剂表面转化为C7Heq \\al(*,8)的反应方程式为
________________________________________________________________________。
(3)在固体酸(HB)催化作用下，测得该反应的速率方程为v＝k·p(C6H6)(k为速率常数)。在刚性容器中发生该反应，关于该反应的平衡常数(K)和反应速率(v)的叙述正确的是______________(填标号)。
A．升高温度，K和v均增大
B．增大p(C6H6)，K不变，v增大
C．降低温度，K和v均减小
D．增大p(CH3OH)，K不变，v增大
12．Ⅰ.我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能方式：
方式A：CH3OH* ―→CH3O* ＋H*
Ea＝＋103.1 kJ·ml－1
方式 B：CH3OH* ―→CHeq \\al(*,3) ＋OH*
Eb＝＋249.3 kJ·ml－1
由活化能E值推测，甲醇裂解过程主要历经的方式应为________(填“A”或“B”)。
下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：
氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)=== TiCl4(g)＋ O2(g)ΔH1＝＋175.4 kJ·ml－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝－220.9 kJ·ml－1
(1)沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)
工业上处理尾气中NO的方法为将NO与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中，其物质转化如图所示。写出图示转化的总反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时检测(四十九)
1．B 在酸性配位点上，NH3提供孤电子对，H＋提供空轨道，二者通过配位键形成NHeq \\al(＋,4)，A错误；增大压强能增大微粒间的作用力，有利于NO与O2吸附在Fe3＋配位点上，发生化合反应形成NO2，B正确；反应物NH3和生成物H2O的中心原子N、O的价层电子对数都为4，杂化类型都为sp3，C错误；从图中可以看出，反应物为NH3、NO、O2，生成物为N2、H2O，则在催化剂表面发生的总反应为4NH3＋4NO＋O2===4N2＋6H2O，D错误。
2．B 由题图可知，吸附在Fe3O4－x上的两个氢原子分别与Fe2＋、O2－结合，故带不同电荷，A错误；反应中HCOeq \\al(－,3)转化为HCOO－，根据碳元素化合价变化可知，生成1 ml HCOO－理论上转移电子2 ml，B正确；步骤Ⅰ中HCOeq \\al(－,3)失去氧，发生还原反应，C错误；反应过程中H2和HCOeq \\al(－,3)转化为HCOO－和H2O，存在氢氢键、氢氧键、碳氧键的断裂和氢氧键、碳氢键的生成，D错误。
3．D A项，生成CH3COOH的总反应为CH4＋CO2eq \(――→,\s\up7(催化剂))CH3COOH，原子利用率为100%；B项，CH4选择性活化变为①过程中，有1个C—H键发生断裂；C项，根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量；D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高平衡转化率。
4．D 催化剂可以通过改变活化能来改变化学反应速率，对ΔH无影响，A错误；由题中反应分步进行的式子可知，Ⅰ对应的物质是(CH3)3C＋，B错误；总反应速率主要由活化能最大的步骤决定，即(CH3)3C—Br―→eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(CH33C…Br))，其他条件不变时，NOeq \\al(－,3)的浓度越高，反应②速率越快，但对总反应速率的影响不大，C错误；由C可知，(CH3)3C—Br的浓度越大，该步骤反应速率越快，总反应速率越快，D正确。
5．B 不饱和碳原子与其他原子直接结合形成新的化合物为加成反应，反应①②为加成反应，故A项错误；反应前加入H＋，反应后又产生了H＋，所以H＋为催化剂，B项正确；反应①中反应物能量低于生成物，该反应为吸热反应，②③反应的反应物能量均高于生成物的能量，这两步反应均为放热反应，C项错误；对于总反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应为放热反应，但反应是否加热与反应热无关，D项错误。
6．A 催化剂降低反应活化能，不影响反应的焓变，故A错误；Ru配合物1、2、3、4中Ru所连的键没有变化，所以Ru的化合价不变，故B正确；在有Ru基催化剂存在的条件下，CO2与H2合成HCOOH，根据原子守恒，发生的反应为CO2＋H2催化剂,HCOOH，故C正确；CO2浓度过大将减小催化剂与H2之间的接触，从而影响催化剂的实际催化效率，故D正确。
7．C 结合图像可知，1,4加成产物的能量比1,2加成产物的能量低，即1,4加成产物比1,2加成产物稳定，A正确；从题图可以看出反应物比2种产物能量都高，属于放热反应，0 ℃→40 ℃升高温度，平衡向逆反应方向移动，1,3丁二烯的转化率降低，B正确；温度升高，1,2加成反应和1,4加成反应的正反应速率均加快，C错误；由0 ℃升温至40 ℃时，1,3丁二烯发生的反应由以1,2加成为主变为以1,4加成为主，即1,2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，D正确。
8．A 催化剂能改变反应机理，加快反应速率，不能改变反应热，A错误；由反应历程图可知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，B正确；HCOO*＋4H*===CH3O*＋H2O的活化能最大，是该历程的决速步，C正确；该反应的反应物是CO2和H2，生成物是CH3OH和H2O，则总反应为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，D正确。
9．A 若步骤①表示为Cu(H2O)eq \\al(2＋,2)＋2HCOeq \\al(－,3)===Cu(H2O)(OH)(CO3)＋H2CO3，则H原子不守恒，A错误；由题干图示信息可知，水的氧化反应(总反应)方程式为2H2O－4e－＋4HCOeq \\al(－,3)===O2↑＋4H2CO3，B正确；根据盖斯定律结合题干图示信息可知，ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6，C正确；根据碰撞理论可知，催化剂参与反应，通过降低活化能，提高活化分子百分含量，从而加快反应速率，D正确。
10．B 依题意分析：
据图像分析可知，Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，[LRu—NH3]2＋可与NH3反应生成[LRu—NH2]＋和NHeq \\al(＋,4)，配体NH3失去质子能力增强，A项正确；结合题图可知，[LRu—NH3]2＋→[LRu—NH2]＋失去1个H，所带电荷数减1，则Ru化合价不变，与[LRu—NH2]＋相比，M中N含有1个单电子，所以Ru的化合价不是＋3，B项错误；据图像分析可知，反应过程中有N—N非极性键的形成，C项正确；结合题图可知，总反应为4NH3－2e－===N2H4＋2NHeq \\al(＋,4)，D项正确。
11．解析：(1)ΔH＝生成物相对能量－反应物相对能量＝(－61.4－0)kJ·ml－1＝－61.4 kJ·ml－1。(2)由题图可知，C6Heq \\al(*,6)在催化剂表面转化为C7Heq \\al(*,8)的反应方程式为C6Heq \\al(*,6)＋CH3B===C7Heq \\al(*,8)＋HB。(3)由反应C6H6(g)＋CH3OH(g)C7H8(g)＋H2O(g) ΔH＝－61.4 kJ·ml－1可知，该反应为放热反应，该体系反应前后气体分子数目不变；升高温度，化学平衡逆向移动，则K减小，升高温度反应速率v增大，故A 错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K不变，增大p(C6H6)，根据v＝k·p(C6H6)(k为速率常数)，则反应v增大，故B正确；降低温度，化学平衡正向移动，则K增大，降低温度反应速率v减小，故C错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K不变，增大p(CH3OH)，根据v＝k·p(C6H6)(k为速率常数)，反应速率不变，故D错误。
答案：(1)－61.4 (2)C6Heq \\al(*,6)＋CH3B===C7Heq \\al(*,8)＋HB (3)B
12．解析：Ⅰ.方式A中活化能小，则由活化能E值推测，甲醇裂解过程主要历经的方式应为A。该历程中，放热最多为41.9 kJ·ml－1→－65.7 kJ·ml－1，该步骤的化学方程式为CHO*＋3H*===CO*＋4H*或CHO*===CO*＋H*。
Ⅱ.(1)已知：
①TiO2(s)＋2Cl2(g)=== TiCl4(g)＋ O2(g)ΔH1＝＋175.4 kJ·ml－1
②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝－220.9 kJ·ml－1
依据盖斯定律①＋②即得到沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH＝－45.5 kJ·ml－1。
(2)根据示意图可判断反应物是氢气和NO，生成物是氮气，依据原子守恒可知还有水生成，则图示转化的总反应的化学方程式为2H2＋2NO===N2＋2H2O。
答案：Ⅰ.A CHO*＋3H*===CO*＋4H*(或CHO*===CO*＋H*)
Ⅱ.(1)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH＝－45.5 kJ·ml－1 (2)2H2＋2NO===N2＋2H2O