2023屆高考化學專項小練化學反應歷程或機理

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B．反應歷程中，生成過渡態(tài)I比過渡態(tài)II難C．該歷程中最大能壘(活化能)E正=2.02eV D．步驟⑤只有非極性鍵H-H鍵形成【答案】C【詳解】A項，由圖可知，生成物的總能量低于反應總能量的反應，則水煤氣變換反應為放熱反應，△H＜0，A錯誤；B項，在反應歷程中，生成過渡態(tài)I的能壘(活化能)為E正=(1.59eV+0.32eV)=1.91eV，而過渡態(tài)II的能壘(活化能)E正=(1.86eV+0.16eV)=2.02eV，可見過渡態(tài)I比過渡態(tài)II容易，B錯誤；C項，該歷程中最大能壘(活化能)即為步驟④，則E正=(1.86eV+0.16eV)=2.02eV，C正確；D項，由圖可知步驟⑤生成了CO2(g)和H2(g)，步驟⑤有非極性鍵H-H鍵、極性鍵C=O形成，D錯誤；故選C。12．科學家通過密度泛函理論研究甲醇與水蒸氣重整制氫反應機理時，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面發(fā)生解離時四個路徑與相對能量關系如圖所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物種用*標注。下列說法錯誤的是()A．②中包含C﹣H鍵的斷裂過程B．歷程中能壘(反應活化能)最小的是③C．該歷程中決定反應速率的方程式為：CH3O*+3H*→CO*+4H*D．由此歷程可知：CH3OH*→CO*+4H*為放熱過程【答案】C【詳解】A項，②中反應為CH3O*+H*＝CH2O*+2H*，CH3O*→CH2O*，包含C﹣H鍵的斷裂，故A正確；B項，活化能為反應物的總能量與過渡態(tài)能量之差，從圖中可以看出，過渡態(tài)③發(fā)生的反應活化能最小，故B正確；C項，總反應速率由反應速率最慢的那步歷程決定，由圖可知，歷程中能壘(反應活化能)最大的為①，所以制約反應速率的方程式為CH3OH*═CH3O*+H*，故C錯誤；D項，由圖可知，CH3OH*具有的相對能量為﹣40kJ/mol，CO*+4H*具有的相對能量為﹣110kJ/mol，所以CH3OH*→CO*+4H*的△H＝﹣70kJ/mol，為放熱過程，故D正確；故選C。13．我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了均相NO-CO的反應歷程，反應路徑中每一階段內各駐點的能量均為相對于此階段內反應物能量的能量之差，下列說法錯誤的是()A．2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH＞0B．均相NO—CO反應經(jīng)歷了三個過渡態(tài)和五個中間體C．整個反應分為三個基元反應階段，總反應速率由第一階段反應決定D．NO二聚體()比N2O分子更容易與CO發(fā)生反應【答案】A【分析】整個反應分為三個基元反應階段，①NO(g)+NO(g)=ΔH=+199.2kJ·mol-1,②+CO(g)=CO2(g)+N2O(g)ΔH=-513.5kJ·mol-1,③CO2(g)+N2O(g)+CO(g)=2CO2(g)+N2(g)ΔH=-307.6kJ·mol-1。A項，①+②+③得：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=+199.2kJ·mol-1-513.5kJ·mol-1-307.6kJ·mol-1=-621.9kJ·mol-1，故A錯誤；B項，均相NO—CO反應經(jīng)歷了TS1、TS2、TS3三個過渡態(tài)，TM1、、TM2、N2O、TM3、五個中間體，故B正確；C項，整個反應分為三個基元反應階段，①NO(g)+NO(g)=ΔH=199.2kJ·mol-1,②+CO(g)=CO2(g)+N2O(g)ΔH=-513.5kJ·mol-1,③CO2(g)+N2O(g)+CO(g)=2CO2(g)+N2(g)ΔH=-307.6kJ·mol-1，由于所需活化能最高，總反應速率由第一階段反應決定，故C正確；D項，從②+CO(g)=CO2(g)+N2O(g)ΔH=-513.5kJ·mol-1,③CO2(g)+N2O(g)+CO(g)=2CO2(g)+N2(g)ΔH=-307.6kJ·mol-1，②反應放出的能量更多，生成物能量更低，NO二聚體()比N2O分子更容易與CO發(fā)生反應，故D正確；故選A。14．科學家通過密度泛函理論研究甲醇與水蒸氣重整制氫反應機理時，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面發(fā)生解離時四個路徑與相對能量關系如圖所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物種用*標注。下列說法不正確的是()A．該歷程中活化能最小的反應方程式CH2O*+2H*CHO*+3H*B．該歷程中能壘(反應活化能)最大的是①C．該歷程中制約反應速率的方程式為CH3OH*═CH3O*+H*D．由此歷程可知：△H<0【答案】D【詳解】A項，活化能為反應物的總能量與過渡態(tài)能量之差，從圖中可以看出，過渡態(tài)3發(fā)生的反應活化能最小，該過程的反應方程式為：CH2O*+2H*CHO*+3H*，A正確；B項，活化能為反應物的總能量與過渡態(tài)能量之差，從圖中可以看出，過渡態(tài)1發(fā)生的反應活化能最大，故該歷程中能壘(反應活化能)最大的是①，B正確；C項，總反應速率由反應速率最慢的那步歷程決定，由圖可知，歷程中能壘(反應活化能)最大的為①，所以制約反應速率的方程式為CH3OH*═CH3O*+H*，C正確；D項，由圖可知CH3OH(g)→CH3OH*，放出40kJ熱量，①～④過程中CH3OH*→CO*+4H*放出80kJ熱量，即CH3OH(g)→CO*+4H*放熱120kJ，但CO*+4H*→CO(g)+2H2(g)吸熱未知，所以不能據(jù)此確定CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的焓變△H，D錯誤；故選D。15．工業(yè)上可采用CH3OHCO＋2H2的方法來制取高純度的CO和H2。我國學者采用量子力學方法，通過計算機模擬，研究了在鈀基催化劑表面上甲醇制氫的反應歷程，其中吸附在鈀催化劑表面上的物種用*標注。甲醇(CH3OH)脫氫反應的第一步歷程，有兩種可能方式：方式A：CH3OH*→CH3O*＋H*Ea＝＋103.1kJ·mol－1方式B：CH3OH*→CH3*＋OH*Eb＝＋249.3kJ·mol－1(其中Ea、Eb為活化能)。圖為計算機模擬的各步反應的能量變化示意圖。下列說法錯誤的是()A．總反應的焓變(△H)大于0B．甲醇裂解過程主要歷經(jīng)的方式應為AC．該歷程中最小能壘(活化能)為70.7kJ·mol－1D．該歷程中，放熱最多的步驟的化學方程式為CHO*＋3H*＝CO*＋4H*【答案】C【詳解】A項，由圖可知，CH3OH的能量低于CO和2H2的總能量，反應CH3OHCO＋2H2為吸熱反應，△H大于0，故A正確；B項，催化劑能降低反應的活化能，加快反應速率，方式A的活化能低，說明甲醇裂解過程主要歷經(jīng)的方式應為A，故B正確；C項，由圖可知，該歷程中最小能壘(活化能)為(116.1-62.5)kJ·mol－1=53.6kJ·mol－1，故C錯誤；D項，由圖可知，反應CHO*＋3H*＝CO*＋4H*反應物的能量高于生成物的能量，且差別最大，是放熱最多的步驟，故D正確；故選C。16．HCOOH在Pd催化劑表面脫氫的反應機理、反應歷程與能量的關系如圖所示：下列說法不正確的是()A．在Pd催化劑表面HCOOH脫氫反應的H0B．在Pd催化劑表面離解O－H鍵比C－H鍵的活化能低C．在歷程Ⅰ～Ⅴ中，生成Ⅴ的反應速率最慢D．用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的產(chǎn)物都有HD和CO2【答案】B【詳解】A項，由圖可知，在Pd催化劑表面HCOOH脫氫反應為放熱反應，H小于0，故A正確；B項，由圖可知，在Pd催化劑表面離解O－H鍵的活化能較高，解離C－H鍵的活化能低，故B錯誤；C項，在歷程Ⅰ～Ⅴ中，生成Ⅴ的活化能最高，反應速率最慢，故C正確；D項，由圖可知，HCOOH脫氫是生成氫氣和二氧化碳，所以用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的產(chǎn)物都有HD和CO2，故D正確；故選B。17．一種雙功能結構催化劑能同時活化水和甲醇，用以解決氫氣的高效存儲和安全運輸。下圖是甲醇脫氫轉化的反應歷程(表示過渡態(tài))下列說法不正確的是()A．CH3OH的脫氫反應是分步進行的B．甲醇脫氫反應歷程的最大能壘(活化能)是0.95eVC．甲醇脫氫反應中斷裂了極性鍵和非極性鍵D．該催化劑的研發(fā)為醇類重整產(chǎn)氫的工業(yè)應用提供了新思路【答案】C【詳解】A項，讀圖知，CH3OH的脫氫反應是分步進行的，故A正確；B項，能壘是發(fā)生某步反應需要克服的能量，1.30-0.94=0.36、2.15-1.60=0.55，2.53-2.28=0.25、2.69-2.02=0.67、3.11-2.16=0.95，最大能壘(活化能)是0.95eV,故B正確；C項，該歷程為CH3OH(g)=CO(g)+4H，沒有非極性鍵斷裂，故C錯誤；D項，該催化劑的成功研發(fā)，對工業(yè)上的醇類重整產(chǎn)氫有重要的啟示，對促進我國制氫工業(yè)的節(jié)能減排和氫能升級提供了新思路，故D正確。故選C。18．工業(yè)上可采用CH3OHCO+2H2的方法來制取高純度的CO和H2。我國學者采用量子力學方法，通過計算機模擬，研究了在鈀基催化劑表面上甲醇制氫的反應歷程，其中吸附在鈀催化劑表面上的物種用*標注。下圖為計算機模擬的各步反應的能量變化示意圖，下列說法正確的是()A．CH3OH脫氫反應的第一步歷程為CH3OH*=CH3*＋OH*B．該歷程中最大活化能E正=-179.6kJ?mol－1C．該歷程中，放熱最多的步驟的化學方程式為CHO*+4H*=CO*＋2H2(g)D．CH3OH*=CO*＋2H2(g)△H=65.7kJ?mol－1【答案】D【詳解】A項，圖中可以看出CH3OH脫氫反應的第一步歷程為CH3OH*=CH3O*＋H*，故A錯誤；B項，圖像中可以看出，CO*+4H*=CO*＋2H2的過程中，活化能最大，數(shù)值等于113.9-(-65.7)=179.6kJ?mol－1，故B錯誤；C項，該歷程中Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ是吸熱的，Ⅲ、Ⅳ是放熱的，放熱最多的步驟是CHO*+3H*=CO*＋4H*(g)，故C錯誤；D項，圖像可以看出，CH3OH*=CO*＋2H2(g)是吸熱反應，甲醇的相對能量為0，生成物相對能量為65.7kJ?mol－1，故△H=65.7kJ?mol－1，CH3OH*=CO*＋2H2(g)△H=65.7kJ?mol－1，故D正確；故選D。19．水煤氣變換反應為：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)。我國研究人員結合實驗與計算機模擬結果，揭示了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程(如圖所示)，其中吸附在金催化劑表面上的物質用·標注。下列說法正確的是()A．水煤氣變換反應的△H0B．該歷程中最大能壘(活化能)E正=1.70eVC．步驟⑤只有H-H鍵和H-O鍵形成D．步驟③的轉化關系可表示為：CO·+OH·+H2O(g)=COOH·+H2O·【答案】D【詳解】A項，根據(jù)圖象分析可知：水煤氣的生成過程經(jīng)過了過渡態(tài)1和過渡態(tài)2，最后生成產(chǎn)物的能量低于反應物，則該反應為放熱，反應的△H<0，A錯誤；B項，該歷程中最大能壘(活化能)E正=1.86eV-(-0.16eV)=2.02eV，B錯誤；C項，步驟⑤除非極性鍵H-H鍵形成，還有H-O鍵及C=O的形成，C錯誤；D項，結合圖分析判斷，對照CO?+OH?+H?+H2O(g)，COOH?+H?+H2O?，可知步驟③發(fā)生的反應：CO·+OH·+H2O(g)=COOH·+H2O·，D正確；故選D。20．近日，北京航空航天大學教授團隊與中科院高能物理研究所合作，合成了Y、Sc(Y1／NC，Sc1／NC)單原子催化劑，用于常溫常壓下的電化學催化氫氣還原氮氣的反應。反應歷程與相對能量模擬計算結果如圖所示(*表示稀土單原子催化劑)。下列說法錯誤的是()A．Sc1／NC比Y1／NC更有利于吸附氮氣B．實際生產(chǎn)中將催化劑的尺寸處理成納米級顆?？商岣甙睔獾钠胶廪D化率C．使用Sc1／NC單原子催化劑的反應歷程中，最大能壘的反應過程可表示為*N2+H→*NNHD．升高溫度不一定可以提高氨氣單位時間內的產(chǎn)率【答案】B【詳解】A項，從圖中可以看出，使用Sc1／NC吸附氮氣的活化能更低，更有利于吸附氮氣，A正確；B項，催化劑只能改變反應速率，不能影響化學平衡移動，故實際生產(chǎn)中將催化劑的尺寸處理成納米級顆粒不能提高氨氣的平衡轉化率，B錯誤；C項，從圖中可以看出，使用Sc1／NC單原子催化劑的反應歷程中，最大能壘的反應過程可表示為*N2+H→*NNH，C正確；D項，從圖中可知，合成氨的反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，且溫度越高，催化劑吸附N2更困難，故升高溫度雖然可以加快反應速率，但不一定可以提高氨氣單位時間內的產(chǎn)率，D正確；故選B。21．合成氨反應N2(g)+H2(g)?NH3(g)是目前最有效工業(yè)固氮的方法，解決數(shù)億人口生存問題?？茖W家研究利用鐵觸媒催化合成氨的反應歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用“ad”表示。下列說法錯誤的是()A．該合成氨反應的△H=-46kJ/molB．活化能最大的一步反應的方程式為Nad+Had=NHadC．升高溫度、增大壓強均能提高原料的平衡轉化率D．加入催化劑能降低反應活化能，加快正反應速率【答案】C【詳解】A項，合成氨反應中，反應物的總能量高于生成物的總能量，所以反應為放熱反應，放熱反應的ΔH＜0，故A正確；B項，從圖中可以看出，活化能最大的一步反應是Nad+Had=NHad，活化能高于106kJ/mol，故B正確；C項，合成氨反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，降低原料的平衡轉化率；合成氨反應是氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，可以提高原料的平衡轉化率，故C錯誤；D項，催化劑能降低反應的活化能，加快正逆反應速率，故D正確；故選C。22．科研工作者結合實驗與計算機模擬來研究釕催化劑表面不同位點上合成氨反應歷程，如圖所示，其中實線表示位點A上合成氨的反應歷程，虛線表示位點B上合成氨的反應歷程，吸附在催化劑表面的物種用*標注。下列說法錯誤的是()A．由圖可以判斷合成氨反應屬于放熱反應B．氮氣在位點A上轉變成2N*速率比在位點B上的快C．整個反應歷程中活化能最大的步驟是2N*+3H2→2N*+6H*D．從圖中知選擇合適的催化劑位點可加快合成氨的速率【答案】C【詳解】A項，據(jù)圖可知，始態(tài)*N2+3H2的相對能量為0eV，生成物*+2NH3的相對能量約為-1.8eV，反應物的能量高于生成物，所以為放熱反應，故A正確；B項，圖中實線標示出的位點A最大能壘(活化能)低于圖中虛線標示出的位點B最大能壘(活化能)，活化能越低，有效碰撞幾率越大，化學反應速率越大，故B正確；C項，由圖像可知，整個反應歷程中2N*+3H2→2N*+6H*活化能幾乎為零，為最小，故C錯誤；D項，由圖像可知氮氣活化在位點A上活化能較低，速率較快，故D正確；故選C。23．我國科學家實現(xiàn)了在銅催化劑條件下將DMF[(CH3)2NCHO]轉化為三甲胺[N(CH3)3]。計算機模擬單個DMF分子在銅催化劑表面的反應歷程如圖所示，下列說法正確的是()A．該歷程中最小能壘的化學方程式為(C