2021届高考化学高频考点 十 反应机理

1、2021届高考高频考点十：反应机理【题型特点】根据反应历程图判断催化剂、催化剂作用和选择，分析断键及能量变化；计算活化胡(能垒)等题型1：能量变化机理图例1.理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是()QCHCN_反应过程HCN比HNC稳定该异构化反应的AH=+59.3kjmol-i正反应的活化能大于逆反应的活化能D使用催化剂，可以改变反应的反应热【答案】D【解析】A对，HCN的能量低于HNC的能量，能量越低越稳定；B对，根据题图可知反应为吸热反应，该反应的AH=+59.3kjmol-i；C对，正反应的活化能为186.

2、5kjmol-i,逆反应的活化能为186.5kJmol-i59.3kjmol-i=127.2kjmol-i,故正反应的活化能大于逆反应的活化能；D错，催化剂只能改变反应速率，不影响反应热。题型2：催化反应机理图(一)直线图式例1.pd/Al2O3催化气还原CO2的机理示意图如下。下列说法不正确的是CHX+H:OC.中，CO被氧化为CHD.生成CH总反应的化学方程式是44Pd/AlOCO+4HFCH+2HO2242【答案】C【解析】A.断裂化学键吸收能量，则H-H的断裂需要吸收能量，A正确；B.如图所示，C=O键转化为单键，为加成反应，B正确；C.中，CO转化为甲烷，C元素的化合价降低，得到电子

3、被还原，C错误；D.由图可知反应正确。例2.氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是()催化剂a表面发生了极性共价键的断裂和形成N与H反应生成NH的原子利用率为100%223在催化剂b表面形成氮氧键时，不涉及电子转移催化剂a、b能提高反应的平衡转化率【答案】B【解析A项，催化剂A表面是氮气与氢气生成氨气的过程，发生的是同种元素之间非极性共价键的断裂，错误；B项，N与H在催化剂a作用下反应生成NH属于化合反应，无223副产物生成，其原子利用率为100%，正确；C项，在催化剂b表面形成氮氧键时，氨气转化为NO，N元素化合价由-3价升高到+2价，失去电子，错误；D项，催化剂a、b只改变化学反

4、应速率，不能提高反应的平衡转化率，错误。例3.我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g)=CO(g)+H(g)AH0步骤的化学方程式为：8+0只+40）丸00只+电0步骤只有非极性键H-H键形成该历程中最大能垒（活化能）E=1.70eV正【答案】B【解析】A项，图象分析可知水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量低于反应物，反应的焓变AH小于0错误；B项，结合此图分析判断，是发生的过渡反应：CO+OH+H2O（g）=COOH+H2O，正确；C项，步骤中H-O键原反应物中已经存在，则形成的化学键包括极性键C=O,非极性键H-H键形

5、成，错误；D项，该历程中最大能垒（活化能）E正=1.86eV-（-0.16eV）=2.02eV,错误。例9热催化合成氨面临的两难问题是：采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即。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（）AM直绘衣呈A为氮氮三键的断裂过程在低温区发生，在高温区发生为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程使用Ti-H-Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应【答案】C【解析】A项，根据图示，为氮分子的吸附

6、在催化剂表面的过程，氮氮三键没有断裂，错误；B项，在高温区发生，提高反应速率，在低温区发生，促进平衡正向移动，错误；C项，根据图示为，N原子由Fe区域向Ti-H区域Vi的传递，正确；D项，反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，与催化剂无关，错误。【解题模型】对于反应机理图的分析，最基本的是判断反应物，产物以及催化剂；一般的，催化剂在机理图中多是以完整的循环出现的；反应物则是通过一个箭头进入整个历程的物质；而产物一般多是通过一个箭头最终脱离整个历程的物质。【真题感悟】202新课标I铑的配合物离子Rhg卜可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。列叙述错误的是ACHCOI是反应中间体3甲醇羰基化反应为

7、CHOH+CO=CHCOH332反应过程中Rh的成键数目保持不变存在反应CHOH+HI=CHI+HO3322020新课标II据文献报道：Fe(CO)催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙5述错误的是OH-OH-参与了该催化循环B.该反应可产生清洁燃料H2C.该反应可消耗温室气体CO2D.该催化循环中Fe的成键数目发生变化3.2020天津卷理论研究表明，在1O1kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是二c匸NHCN比HNC稳定该异构化反应的AH=+59.3kJmol-1正反应的活化能大于逆反应的活化能使用催化剂，可以改变反应的反应热4.2

8、018海南炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化S02。下列说法正确的是炭常和耗q氧阪了。廳阪了活化氧AMM摆&穽每活化一个氧分子吸收0.29eV能量水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV氧分子的活化是00的断裂与C-O键的生成过程炭黑颗粒是大气中S02转化为S03的催化剂2018北京我国科研人员提出了由C02和CH4转化为高附加值产品CH3C00H的催化反应历程。该历程示意图如下。列说法不正确的是C.通过分析可知，铑配合物在整个反应历程中，成键数目，配体种类等均发生了变化，C项不正确；通过分析可知，反应

9、中间体CHCOI与水作用生成的HI可以使甲醇转化为CHI,方33程式可写成：CHOH+HICHI+HO，D项正确；答案选C。3322【答案】C【解析】题干中明确指出，铁配合物Fe(CO)充当催化剂的作用。机理图中，凡是出现在历程中，进5去的箭头表示反应物，出来的箭头表示生成物，既有进去又有出来的箭头表示为催化剂或反应条件，其余可以看成为中间物种。由题干中提供的反应机理图可知，铁配合物Fe(CO)在5整个反应历程中成键数目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观察出，反应过程中所需的反应物除CO外还需要HO，最终产物是CO和H,同时参与反应的还有0H-，故0H-也可以222看成是另一个催化剂或反应

10、条件。从反应机理图中可知，0H-有进入的箭头也有出去的箭头，说明0H-参与了该催化循环，故A项正确；从反应机理图中可知，该反应的反应物为CO和HO，产物为H和CO，Fe(CO)作为整个2225反应的催化剂，而OH-仅仅在个别步骤中辅助催化剂完成反应，说明该反应方程式为CQ+H2QFe(CQ)5CQ2+H2，故有清洁燃料H2生成，故B项正确；由B项分析可知，该反应不是消耗温室气体CO，反而是生成了温室气体CO,故C项不22正确；从反应机理图中可知，Fe的成键数目和成键微粒在该循环过程中均发生了变化，故D项正确；答案选C。3答案】D【解析】根据图中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根据能量越低越

11、稳定，因此HCN比HNC稳定，故A正确；根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应的H=59.3kJ-mol-10=+59.3kJ-mol-1，故B正确；根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正反应的活化能大于逆反应的活化能，故C正确；D使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路径，反应热只与反应物和生成物的总能量有关，故D错误。综上所述，答案为D。4【答案】CD【解析】A.由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，故A不符合题意；由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，故B不符合题意；由图可知，氧分子的活化是00的断裂与C0键的生成过程，

12、故C符合题意；活化氧可以快速氧化S02，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中S02转化为S03的催化剂，故D符合题意；故答案为CD。5【答案】D【解析】A项，根据图示CH与C0在催化剂存在时生成CHCOOH，总反应为CH+C0*42342CHCOOH，只有CHCOOH种生成物，原子利用率为100%,A项正确；B项，CH选择性活化334变为过程中，有1个CH键发生断裂，B项正确；C项，根据图示，的总能量高于的总能量，一放出能量，对比和，一形成CC键，C项正确；D项，催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误；答案选D。点睛：本题考查原子利用率、化学反应的实质、化学反应中的能量变化、催化剂对化学反应的影响，解题的关键是准确分析示意图中的信息。注意催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，催化剂不能改变AH、不能使化学平衡发生移动。6.答案小于2.02C00H*+H*+