專題30-化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與反應(yīng)歷程(教師版)-(2012-2021)高考化學(xué)真題分項(xiàng)匯編

專題30化學(xué)反應(yīng)專題30化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與反應(yīng)歷程1．（2021.6·浙江真題）制備苯甲酸甲酯的一種反應(yīng)機(jī)理如圖(其中Ph-代表苯基)。下列說法不正確的是A．可以用苯甲醛和甲醇為原料制備苯甲酸甲酯 B．反應(yīng)過程涉及氧化反應(yīng)C．化合物3和4互為同分異構(gòu)體 D．化合物1直接催化反應(yīng)的進(jìn)行【答案】D【解析】A．由圖中信息可知，苯甲醛和甲醇分子在化合物2的催化作用下，參與催化循環(huán)，最后得到產(chǎn)物苯甲酸甲酯，發(fā)生的是酯化反應(yīng)，故A項(xiàng)正確；B．由圖中信息可知，化合物4在H2O2的作用下轉(zhuǎn)化為化合物5，即醇轉(zhuǎn)化為酮，該過程是失氫的氧化反應(yīng)，故B項(xiàng)正確；C．化合物3和化合物4所含原子種類及數(shù)目均相同，結(jié)構(gòu)不同，兩者互為同分異構(gòu)體，故C項(xiàng)正確；D．由圖中信息可知，化合物1在NaH的作用下形成化合物2，化合物2再參與催化循環(huán)，所以直接催化反應(yīng)進(jìn)行的是化合物2，化合物1間接催化反應(yīng)的進(jìn)行，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；綜上所述，說法不正確的是D項(xiàng)，故答案為D。2．（2021·山東真題）18O標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應(yīng)歷程可表示為：+OH-+CH3O-能量變化如圖所示。已知為快速平衡，下列說法正確的是A．反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ為決速步B．反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH-C．反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在CH318OHD．反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焓變【答案】B【解析】A．一般來說，反應(yīng)的活化能越高，反應(yīng)速率越慢，由圖可知，反應(yīng)I和反應(yīng)IV的活化能較高，因此反應(yīng)的決速步為反應(yīng)I、IV，故A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)I為加成反應(yīng)，而與為快速平衡，反應(yīng)II的成鍵和斷鍵方式為或，后者能生成18OH-，因此反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH-，故B正確；C．反應(yīng)III的成鍵和斷鍵方式為或，因此反應(yīng)結(jié)束后溶液中不會(huì)存在CH318H，故C錯(cuò)誤；D．該總反應(yīng)對(duì)應(yīng)反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此和CH3O-的總能量與和OH-的總能量之差等于圖示總反應(yīng)的焓變，故D錯(cuò)誤；綜上所述，正確的是B項(xiàng)，故答案為B。3．（2021·湖南真題）鐵的配合物離子(用表示)催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理和相對(duì)能量的變化情況如圖所示：下列說法錯(cuò)誤的是A．該過程的總反應(yīng)為B．濃度過大或者過小，均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低C．該催化循環(huán)中元素的化合價(jià)發(fā)生了變化D．該過程的總反應(yīng)速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定【答案】CD【解析】A．由反應(yīng)機(jī)理可知，HCOOH電離出氫離子后，HCOO-與催化劑結(jié)合，放出二氧化碳，然后又結(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化為氫氣，所以化學(xué)方程式為HCOOHCO2↑+H2↑，故A正確；B．若氫離子濃度過低，則反應(yīng)Ⅲ→Ⅳ的反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)速率減慢，若氫離子濃度過高，則會(huì)抑制加酸的電離，使甲酸根濃度降低，反應(yīng)Ⅰ→Ⅱ速率減慢，所以氫離子濃度過高或過低，均導(dǎo)致反應(yīng)速率減慢，故B正確；C．由反應(yīng)機(jī)理可知，F(xiàn)e在反應(yīng)過程中，做催化劑，化合價(jià)沒有發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；D．由反應(yīng)進(jìn)程可知，反應(yīng)Ⅳ→Ⅰ能壘最大，反應(yīng)速率最慢，對(duì)該過程的總反應(yīng)起決定作用，故D錯(cuò)誤；故選CD。4．（2020·天津高考真題）理論研究表明，在101kPa和298K下，異構(gòu)化反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．HCN比HNC穩(wěn)定B．該異構(gòu)化反應(yīng)的C．正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能D．使用催化劑，可以改變反應(yīng)的反應(yīng)熱【答案】D【解析】A．根據(jù)圖中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根據(jù)能量越低越穩(wěn)定，因此HCN比HNC穩(wěn)定，正確；B．根據(jù)焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物總能量，因此該異構(gòu)化反應(yīng)的，正確；C．根據(jù)圖中信息得出該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能，正確；D．使用催化劑，不能改變反應(yīng)的反應(yīng)熱，只改變反應(yīng)路徑，反應(yīng)熱只與反應(yīng)物和生成物的總能量有關(guān)，錯(cuò)誤。綜上所述，答案為D。5．（2020·全國(guó)高考真題）據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：Fe(CO)5催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是A．OH-參與了該催化循環(huán) B．該反應(yīng)可產(chǎn)生清潔燃料H2C．該反應(yīng)可消耗溫室氣體CO2 D．該催化循環(huán)中Fe的成鍵數(shù)目發(fā)生變化【答案】C【解析】題干中明確指出，鐵配合物Fe(CO)5充當(dāng)催化劑的作用。機(jī)理圖中，凡是出現(xiàn)在歷程中，進(jìn)去的箭頭表示反應(yīng)物，出來的箭頭表示生成物，既有進(jìn)去又有出來的箭頭表示為催化劑或反應(yīng)條件，其余可以看成為中間物種。由題干中提供的反應(yīng)機(jī)理圖可知，鐵配合物Fe(CO)5在整個(gè)反應(yīng)歷程中成鍵數(shù)目，配體種類等均發(fā)生了變化；并且也可以觀察出，反應(yīng)過程中所需的反應(yīng)物除CO外還需要H2O，最終產(chǎn)物是CO2和H2，同時(shí)參與反應(yīng)的還有OH-，故OH-也可以看成是另一個(gè)催化劑或反應(yīng)條件。A．從反應(yīng)機(jī)理圖中可知，OH-有進(jìn)入的箭頭也有出去的箭頭，說明OH-參與了該催化循環(huán)，故A項(xiàng)正確；B．從反應(yīng)機(jī)理圖中可知，該反應(yīng)的反應(yīng)物為CO和H2O，產(chǎn)物為H2和CO2，F(xiàn)e(CO)5作為整個(gè)反應(yīng)的催化劑，而OH-僅僅在個(gè)別步驟中輔助催化劑完成反應(yīng)，說明該反應(yīng)方程式為，故有清潔燃料H2生成，故B項(xiàng)正確；C．由B項(xiàng)分析可知，該反應(yīng)不是消耗溫室氣體CO2，反而是生成了溫室氣體CO2，故C項(xiàng)不正確；D．從反應(yīng)機(jī)理圖中可知，F(xiàn)e的成鍵數(shù)目和成鍵微粒在該循環(huán)過程中均發(fā)生了變化，故D項(xiàng)正確；答案選C。6．（2018·北京高考真題）我國(guó)科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3COOH的催化反應(yīng)歷程，該歷程示意圖如下所示。下列說法不正確的是A．生成CH3COOH總反應(yīng)的原子利用率為100%B．CH4→CH3COOH過程中，有C—H鍵發(fā)生斷裂C．①→②放出能量并形成了C—C鍵D．該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率【答案】D【詳解】A．根據(jù)圖示CH4與CO2在催化劑存在時(shí)生成CH3COOH，總反應(yīng)為CH4+CO2CH3COOH，只有CH3COOH一種生成物，原子利用率為100%，A項(xiàng)正確；B．CH4選擇性活化變?yōu)棰龠^程中，有1個(gè)C-H鍵發(fā)生斷裂，B項(xiàng)正確；C．根據(jù)圖示，①的總能量高于②的總能量，①→②放出能量，對(duì)比①和②，①→②形成C-C鍵，C項(xiàng)正確；D．催化劑只影響化學(xué)反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡，不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選D。7．（2008·上海高考真題）1995年三位美國(guó)科學(xué)家因在氟利昂和臭氧層方面的工作獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，他們研究揭示了大氣中臭氧層被破壞的機(jī)理，由圖可知A．日光在反應(yīng)中作催化劑B．過氧化氯是一種很穩(wěn)定的物質(zhì)C．過氧化氯的結(jié)構(gòu)式為O－Cl－Cl－OD．臭氧分子最終轉(zhuǎn)變成氧氣分子【答案】D【解析】根據(jù)圖示，①為Cl+O3=ClO+O2，②為2ClO→過氧化氯，③為過氧化氯2Cl+O2，總反應(yīng)為2O33O2，據(jù)此分析作答。A項(xiàng)，日光在反應(yīng)中是反應(yīng)的條件，不是催化劑，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，過氧化氯在日光照射下生成Cl和O2，說明過氧化氯不穩(wěn)定，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)圖示過氧化氯的結(jié)構(gòu)式為Cl—O—O—Cl，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，最終總反應(yīng)為2O33O2，D項(xiàng)正確；答案選D。8．（2020·北京高考真題）硫酸鹽(含SO、HSO)氣溶膠是PM2.5的成分之一。近期科研人員提出了霧霾微顆粒中硫酸鹽生成的轉(zhuǎn)化機(jī)理，其主要過程示意圖如圖：下列說法不正確的是A．該過程有H2O參與 B．NO2是生成硫酸鹽的氧化劑C．硫酸鹽氣溶膠呈酸性 D．該過程沒有生成硫氧鍵【答案】D【詳解】A．根據(jù)圖示中各微粒的構(gòu)造可知，該過程有H2O參與，故A正確；B．根據(jù)圖示的轉(zhuǎn)化過程，NO2轉(zhuǎn)化為HNO2，N元素的化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)，化合價(jià)降低，得電子被還原，做氧化劑，則NO2的是生成硫酸鹽的氧化劑，故B正確；C．硫酸鹽(含SO、HSO)氣溶膠中含有HSO，轉(zhuǎn)化過程有水參與，則HSO在水中可電離生成H+和SO，則硫酸鹽氣溶膠呈酸性，故C正確；D．根據(jù)圖示轉(zhuǎn)化過程中，由SO轉(zhuǎn)化為HSO，根據(jù)圖示對(duì)照，有硫氧鍵生成，故D錯(cuò)誤；答案選D。9．（2014·全國(guó)高考真題）已知分解1molH2O2放出熱量98kJ，在含少量I-的溶液中，H2O2的分解機(jī)理為：H2O2+I-→H2O+IO-慢，H2O2+IO-→H2O+O2+I-快；下列有關(guān)反應(yīng)的說法正確的是A．反應(yīng)的速率與I-的濃度有關(guān) B．IO-也是該反應(yīng)的催化劑C．反應(yīng)活化能等于98kJ·mol-1 D．v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)【答案】A【解析】A、根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知I-是H2O2分解的催化劑，碘離子濃度大，產(chǎn)生的IO-就多反應(yīng)速率就快，A正確；B、IO-不是該反應(yīng)的催化劑，B錯(cuò)誤；C、反應(yīng)的活化能是反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的差值。這與反應(yīng)的物質(zhì)得到多少，錯(cuò)誤；D、H2O2分解的總方程式是2H2O2=2H2O+O2↑；由于水是純液體，不能用來表示反應(yīng)速率，而且H2O2和O2的系數(shù)不同，表示的化學(xué)反應(yīng)速率也不同，D錯(cuò)誤；故合理選項(xiàng)為A。10．（2018·海南高考真題）炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發(fā)現(xiàn)它可以活化氧分子，生成活化氧?；罨^程的能量變化模擬計(jì)算結(jié)果如圖所示?；罨蹩梢钥焖傺趸疭O2。下列說法正確的是A．每活化一個(gè)氧分子吸收0.29eV能量B．水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.42eVC．氧分子的活化是O－O的斷裂與C－O鍵的生成過程D．炭黑顆粒是大氣中SO2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑【答案】CD【解析】A．由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，因此是放出能量，不符合題意；B．由圖可知，水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.18eV，不符合題意；C．由圖可知，氧分子的活化是O－O的斷裂與C－O鍵的生成過程，符合題意；D．活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑顆?？梢曰罨醴肿樱虼颂亢陬w?？梢钥醋鞔髿庵蠸O2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑，符合題意；故答案為CD。11．（2015·北京高考真題）最新報(bào)道：科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下：下列說法中正確的是A．CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)B．在該過程中，CO斷鍵形成C和OC．CO和O生成了具有極性共價(jià)鍵的CO2D．狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程【答案】C【解析】A．根據(jù)能量--反應(yīng)過程的圖像知，狀態(tài)I的能量高于狀態(tài)III的能量，故該過程是放熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)狀態(tài)I、II、III可以看出整個(gè)過程中CO中的C和O形成的化學(xué)鍵沒有斷裂，錯(cuò)誤；C．由圖III可知，生成物是CO2，具有極性共價(jià)鍵，正確；D．狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O反應(yīng)的過程，錯(cuò)誤。故選C。12．（2012·全國(guó)高考真題）反應(yīng)M＋Z→Q(△H<0)分兩步進(jìn)行：①M(fèi)＋Z→X(△H>0)，②X→Q(△H<0)。下列示意圖中，能正確表示總反應(yīng)過程中能量變化的是A． B．C． D．【答案】D【解析】根據(jù)物質(zhì)具有的能量進(jìn)行計(jì)算：△H=E(生成物的總能量)－E(反應(yīng)物的總能量)，當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí)，反應(yīng)放熱，△H<0；當(dāng)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量時(shí)，反應(yīng)吸熱，△H>0。由反應(yīng)分兩步進(jìn)行①M(fèi)＋Z→X(△H>0)，②X→Q(△H<0)可以看出，（1）M＋Z→Q(△H<0)是放熱反應(yīng)，M和Z的能量之和大于Q；（2）由①M(fèi)＋Z→X(△H>0)可知這步反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則M和Z的能量之和小于X；（3）由②X→Q(△H<0)是放熱反應(yīng)，故X的能量大于Q；綜上可知，X的能量大于M＋Z；M＋Z的能量大于Q，只有圖象D符合；答案選D。13．（2012·江蘇高考真題）某反應(yīng)的反應(yīng)過程中能量變化如圖1所示(圖中E1表示正反應(yīng)的活化能，E2表示逆反應(yīng)的活化能)。下列有關(guān)敘述正確的是A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．催化劑能改變?cè)摲磻?yīng)的焓變C．催化劑能降低該反應(yīng)的活化能D．逆反應(yīng)的活化能大于正反應(yīng)的活化能【答案】C【解析】A．圖象分析反應(yīng)物能量低于生成物能量，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，錯(cuò)誤；B．催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，不能改變反應(yīng)的焓變，錯(cuò)誤；C．催化劑對(duì)反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)無響應(yīng)，但改變活化能，正確；D．圖象分析逆反應(yīng)的活化能E2小于正反應(yīng)的活化能E1，錯(cuò)誤。答案選C。14．（2019·上海高考真題）下列圖示正確的是（）A．?dāng)嚅_非極性鍵和生成極性鍵的能量相同B．反應(yīng)Ⅱ比反應(yīng)Ⅲ生成的OH鍵更牢固C．O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)-Q（Q>0）D．H2O(g)→O2(g)+H2(g)+Q（Q>0）【答案】C【解析】A．?dāng)嚅_不同的化學(xué)鍵的能量不同，錯(cuò)誤；B．OH鍵為相同的化學(xué)鍵，則兩步反應(yīng)生成的OH鍵具有相同的穩(wěn)定性，錯(cuò)誤；C．從反應(yīng)歷程圖象可以判斷1/2molO2(g)+1molH2(g)的能量低于1molOH(g)+H(g)，因此1/2O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正確；D．水分解生成氧氣和氫氣，是吸熱反應(yīng)，錯(cuò)誤；答案選C。15．（2014·海南高考真題）某反應(yīng)過程能量變化如圖所示，下列說法正確的是A．反應(yīng)過程a有催化劑參與B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)等于ΔHC．改變催化劑，可改變?cè)摲磻?yīng)的活化能D．有催化劑條件下，反應(yīng)的活化能等于E1+E2【答案】BC【解析】A．由圖示可知反應(yīng)過程a需要的活化能較高，沒有催化劑參與。錯(cuò)誤。B．由于反應(yīng)物的能量高于生成物的能量，多余的能量就以熱能的形式釋放出來。所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)等于反應(yīng)物與生成物能量的差值ΔH。正確。C．改變催化劑，改變了反應(yīng)途徑，降低了反應(yīng)的活化能，但是反應(yīng)熱不變。正確。D．無論是否存在催化劑，反應(yīng)的活化能等于反應(yīng)物與生成物的能量的差值，等于ΔH。錯(cuò)誤。16．（2021·全國(guó)甲卷真題）二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳?；卮鹣铝袉栴}：（1）二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為：該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)：①②總反應(yīng)的_______；若反應(yīng)①為慢反應(yīng)，下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應(yīng)能量變化的是_______(填標(biāo)號(hào))，判斷的理由是_______。A．B．C．D．【答案】（1）-49AΔH1為正值，ΔH2為和ΔH為負(fù)值，反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的【解析】（1）二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為：，該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)：①，②，根據(jù)蓋斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)為：；該反應(yīng)總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此生成物總能量低于反應(yīng)物總能量，反應(yīng)①為慢反應(yīng)，因此反應(yīng)①的活化能高于反應(yīng)②，同時(shí)反應(yīng)①的反應(yīng)物總能量低于生成物總能量，反應(yīng)②的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，因此示意圖中能體現(xiàn)反應(yīng)能量變化的是A項(xiàng)，故答案為：-49；A；ΔH1為正值，ΔH2為和ΔH為負(fù)值，反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的。17．（2021·廣東高考真題）我國(guó)力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點(diǎn)之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng)：a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)?H1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)?H2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)?H3d)2CO(g)CO2(g)+C(s)?H4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)?H5（3）一定條件下，CH4分解形成碳的反應(yīng)歷程如圖所示。該歷程分_______步進(jìn)行，其中，第_______步的正反應(yīng)活化能最大。