(新高考)高考化學大一輪復習課件第7章第40講熱點強化12化學反應歷程、機理的分析應用(含解析)

化學反應歷程、機理的分析應用熱點強化121.大多數(shù)的化學反應不能一步完成，在微觀上是分幾步完成的，每一步反應都叫一個基元反應。如反應：H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O，通過大量實驗提出它們微觀過程如下：(3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2。

2.基元反應過渡狀態(tài)理論基元反應過渡狀態(tài)理論認為，基元反應在從反應物到生成物的變化過程中要經歷一個中間狀態(tài)，這個狀態(tài)稱為過渡態(tài)。AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC反應物過渡態(tài)

生成物過渡態(tài)是處在反應過程中具有最高能量的一種分子構型，過渡態(tài)能量與反應物的平均能量的差值相當于活化能[活化能(能壘)越高，此步基元反應速率越慢]。例如，一溴甲烷與NaOH溶液反應的過程可以表示為CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH3.活化能與反應機理使用催化劑，可以改變活化能，改變反應機理，在反應機理中每一步反應的活化能不同，且均比總反應的活化能低，故一般使用催化劑可以降低反應活化能，加快反應速率，如圖所示：E1為總反應的活化能，E2、E3為使用催化劑反應機理中各步的活化能。下列有關說法錯誤的是A.①的逆反應速率大于②的正反應速率B.②中N2O2與H2的碰撞僅部分有效C.N2O2和N2O是該反應的催化劑D.總反應中逆反應的活化能比正反應的活化能大√①為快反應，說明正反應的活化能和逆反應的活化能都較小，反應更容易發(fā)生；②為慢反應，說明正反應的活化能和逆反應的活化能都較大，②中正反應的活化能大于①中逆反應的活化能，因此①的逆反應速率大于②的正反應速率，A項正確；②為慢反應，反應慢說明反應的活化能大，物質微粒發(fā)生碰撞時，許多碰撞都不能發(fā)生化學反應，因此碰撞僅部分有效，B項正確；反應過程中N2O2和N2O是中間產物，不是催化劑，C項錯誤；總反應為放熱反應，則總反應中逆反應的活化能比正反應的活化能大，D項正確。2.我國科研人員提出了由CO2和CH4轉化為高附加值產品CH3COOH的催化反應歷程。該歷程示意圖如下。下列說法不正確的是A.生成CH3COOH總反應的原子利用率為100%B.CH4→CH3COOH過程中，有C—H發(fā)生斷裂C.①→②放出能量并形成了C—CD.該催化劑可有效提高反應物的平衡轉化率√根據圖示CH4與CO2在催化劑存在時生成CH3COOH，總反應為CH4＋CO2CH3COOH，只有CH3COOH一種生成物，原子利用率為100%，A項正確；CH4選擇性活化變?yōu)棰龠^程中，有1個C—H斷裂，B項正確；根據圖示，①的總能量高于②的總能量，①→②放出能量，對比①和②，①→②形成了C—C，C項正確；催化劑只影響化學反應速率，不影響化學平衡，不能提高反應物的平衡轉化率，D項錯誤。3.(2022·哈爾濱質檢)已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋571.0kJ·mol－1。以太陽能為熱源分解Fe3O4，經熱化學鐵氧化合物循環(huán)分解水制H2的過程如下：過程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)

ΔH＝＋313.2kJ·mol－1過程Ⅱ：……下列說法不正確的是A.過程Ⅰ中每消耗232gFe3O4轉移2mol電子B.過程Ⅱ的熱化學方程式為3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)

ΔH＝＋128.9kJ·mol－1C.過程Ⅰ、Ⅱ中能量轉化的形式依次是太陽能→化學能→熱能D.鐵氧化合物循環(huán)制H2具有成本低、產物易分離等優(yōu)點√過程Ⅰ中每消耗232gFe3O4反應生成0.5molO2，轉移電子0.5×4mol＝2mol，故A正確；由蓋斯定律可知，總反應×－過程Ⅰ反應×得過程Ⅱ反應及焓變，故B正確；過程Ⅰ和過程Ⅱ都是吸熱反應，過程Ⅰ是將光能轉化為熱能，熱能轉化為化學能，過程Ⅱ中能量轉化的形式還是熱能轉化為化學能，故C錯誤；鐵氧化合物循環(huán)制H2以太陽能為熱源分解Fe3O4，以水和Fe3O4為原料，具有成本低的優(yōu)點，氫氣和氧氣分步生成，具有產物易分離的優(yōu)點，故D正確。4.ShyamKattle等結合實驗與計算機模擬結果，研究了在Pt/SiO2催化劑表面上CO2與H2的反應歷程，前三步歷程如圖所示，吸附在Pt/SiO2催化劑表面上的物種用“·”標注，Ts表示過渡態(tài)。下列有關說法錯誤的是A.物質被吸附在催化劑表面形成過渡態(tài)的過程

是吸熱的B.形成過渡態(tài)Ts1的活化能為1.05eVC.前三步總反應的ΔH＜0D.反應歷程中能量變化最大的反應方程式為√A項，從圖示可看出形成過渡態(tài)物質的能量都是升高的，正確；B項，從圖中能量差可知，過渡態(tài)Ts1的能量為0.15eV，則該步的活化能為[0.15－(－0.9)]eV＝1.05eV，正確；D項，前三步中能量變化最大的是第二步，該步驟分兩步形成穩(wěn)定的微粒，反應方程式為·HOCO＋

H2(g)===·CO＋·OH＋·H＋3H2(g)，錯誤。5.(2021·湖南，14)鐵的配合物離子(用[L-Fe-H]＋表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是A.該過程的總反應為HCOOHB.H＋濃度過大或者過小，均導致反應速率降低C.該催化循環(huán)中Fe元素的化合價發(fā)生了變化D.該過程的總反應速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定√由反應機理可知，HCOOH電離出氫離子后，HCOO－與催化劑結合，放出二氧化碳，然后又結合氫離子轉化為氫氣，所以總反應化學方程式為HCOOHCO2↑＋H2↑，故A正確；若氫離子濃度過低，則反應Ⅲ→Ⅳ的反應物濃度降低，反應速率減慢，若氫離子濃度過高，則會抑制甲酸的電離，使甲酸根離子濃度降低，反應Ⅰ→Ⅱ速率減慢，所以氫離子濃度過高或過低，均導致反應速率減慢，故B正確；由反應機理可知，F(xiàn)e在反應過程中，化學鍵數(shù)目發(fā)生變化，則化合價也發(fā)生變化，故C正確；由反應進程可知，反應Ⅳ→Ⅰ能壘最大，反應速率最慢，對該過程的總反應起決定作用，故D錯誤。6.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

(CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2＋

OH*B.該歷程中最大能壘(活化能)為2.16eVC.該反應的熱化學方程式為(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g)

ΔH＝

－1.02eV·mol－1D.增大壓強或升高溫度均能加快反應速率，并增大DMF的平衡轉化率√從圖中可以看出，在正向進行的三個吸熱反應中，其能壘分別為[－1.23－(－2.16)]eV＝0.93eV、[－1.55－(－1.77)]eV＝0.22eV、[－1.02－(－2.21)]eV＝1.19eV。從以上分析知，該歷程中最小能壘為0.22eV，是由(CH3)2NCH2OH*轉化為(CH3)2NCH2的反應，化學方程式為(CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2＋OH*，A正確；該歷程中最大能壘(活化能)為1.19eV，B不正確；該反應的總反應是由(CH3)2NCHO(g)轉化為N(CH3)3(g)，但1.02eV為單個(CH3)2NCHO(g)反應時放出的熱量，所以熱化學方程式為(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g)

ΔH＝－1.02NA

eV·mol－1，C不正確；增大壓強或升高溫度均能加快反應速率，但升高溫度平衡逆向移動，不能增大DMF的平衡轉化率，D不正確。7.[2019·全國卷Ⅰ，28(3)]我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究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種用*標注?？芍簹庾儞Q的ΔH______0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝_____eV，寫出該步驟的化學方程式：_________________________________________________________。小于2.02COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(