2024年大二轮化学（新高考）教案：专题五选择题专攻2催化机理循环图

2.催化机理循环图催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2＋I－→H2O＋IO－慢H2O2＋IO－→O2＋I－＋H2O快在该反应中I－为催化剂，IO－为中间产物。而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)，与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图所示：1．(2023·浙江6月选考，14)一定条件下，1-苯基丙炔(Ph—C≡C—CH3)可与HCl发生催化加成，反应如下：反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是()A．反应焓变：反应Ⅰ>反应ⅡB．反应活化能：反应Ⅰ<反应ⅡC．增加HCl浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ答案C解析反应Ⅱ＝反应Ⅰ＋反应Ⅲ，反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，ΔH都小于0，所以反应Ⅱ的ΔH<0，因此反应焓变：反应Ⅰ>反应Ⅱ，故A正确；短时间里反应Ⅰ得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的速率快，速率越快，其活化能越小，则反应活化能：反应Ⅰ<反应Ⅱ，故B正确；增加HCl浓度，平衡正向移动，但平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例可能降低，故C错误；根据图中信息，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，故D正确。2．(2023·湖南，14)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[L-Ru—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＋3C．该过程有非极性键的形成D．该过程的总反应式：4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(＋,4)答案B解析失去1个H，所带电荷数减1，则Ru化合价不变，与[L-Ru—NH2]＋相比，M中N原子含有1个单电子，所以Ru的化合价不是＋3，B项错误；据图可知反应过程中有N—N非极性键的形成，C项正确。3．(2020·全国卷Ⅰ，10)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是()A．CH3COI是反应中间体B．甲醇羰基化反应为CH3OH＋CO=CH3CO2HC．反应过程中Rh的成键数目保持不变D．存在反应CH3OH＋HI=CH3I＋H2O答案C解析由反应过程可知，CH3COI在反应过程中生成，后又参与后续反应而消耗，属于反应中间体，A项正确；观察反应过程图示可得甲醇羰基化反应的化学方程式为CH3OH＋CO=CH3CO2H，B项正确；观察反应过程图示可看出Rh的成键数目有4、5、6，C项错误；观察反应过程图示可知存在反应CH3OH＋HI=CH3I＋H2O，D项正确。4．(2020·全国卷Ⅱ，11)据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是()A．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答案C解析从反应机理图可知，OH－有进入的箭头也有出去的箭头，说明OH－参与了该催化循环，故A项正确；从反应机理图可知，该反应的反应物为CO和H2O，产物为H2和CO2，Fe(CO)5作为整个反应的催化剂，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CO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(FeCO5))CO2＋H2，故有清洁燃料H2生成，故B项正确；由B项分析可知，该反应不消耗温室气体CO2，反而是生成了CO2，故C项不正确；从反应机理图可知，Fe的成键数目在该循环过程中发生了变化，故D项正确。1．(2023·深圳市福田区高三第五次模拟)图中展示的是乙烯催化氧化的过程(部分相关离子未画出)，下列描述错误的是()A．PdCleq\o\al(2－,4)和Cu2＋在反应中都是催化剂B．该转化过程中，有极性键的断裂与形成C．该转化过程中，涉及反应4Cu＋＋O2＋4H＋=4Cu2＋＋2H2OD．乙烯催化氧化反应的化学方程式为CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up7(催化剂))CH3CHO＋H2O答案D解析过程Ⅳ消耗Cu2＋，过程Ⅴ生成Cu2＋，过程Ⅰ消耗PdCleq\o\al(2－,4)，过程Ⅳ生成PdCleq\o\al(2－,4)，所以PdCleq\o\al(2－,4)和Cu2＋在反应中都起到催化剂的作用，故A正确；由图可知，过程Ⅱ中存在水分子中O—H断裂，过程Ⅴ生成水分子时有氢氧极性键形成，故B正确；过程Ⅴ中O2与Cu＋反应生成Cu2＋，反应的离子方程式为4Cu＋＋O2＋4H＋=4Cu2＋＋2H2O，故C正确；反应中，CH2=CH2最终被O2氧化为CH3CHO，则乙烯催化氧化反应的化学方程式为2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up7(催化剂))2CH3CHO，故D错误。2．CO2/C2H4耦合反应制备丙烯酸甲酯的反应机理如图所示，下列叙述错误的是()A．LnNi能提高CO2、C2H4混合体系中活化分子百分数B．总反应方程式为CO2＋CH2=CH2＋CH3Ieq\o(→,\s\up7(LnNi))CH2=CHCOOCH3＋HIC．反应①中断裂的化学键有极性键和非极性键D．该反应的原子利用率为100%答案D解析由上述分析可知，LnNi是催化剂，能降低反应的活化能，提高反应物中活化分子的百分数，A正确；CO2、CH2=CH2、CH3I为反应物，CH2=CHCOOCH3、HI为生成物，则总反应方程式为CO2＋CH2=CH2＋CH3Ieq\o(→,\s\up7(LnNi))CH2=CHCOOCH3＋HI，B正确；反应①中断裂了极性键(C=O)和非极性键(C=C)，C正确；由总反应方程式可知，除目标产物丙烯酸甲酯外还有HI生成，原子利用率不是100%，D错误。3．(2023·武汉高三下学期二月调研)某新型催化剂能将乙醇催化转化为乙酸和氢气，其反应历程如图所示。下列说法错误的是()A．物质Ⅰ为催化剂B．Ⅱ→Ⅲ的反应类型为氧化反应C．该历程涉及非极性键的断裂和形成D．该历程总反应的原子利用率为100%答案C解析由图可知，反应中物质Ⅰ消耗又生成，为反应的催化剂，A正确；Ⅱ→Ⅲ为去氢生成碳氧双键的反应，反应类型为氧化反应，B正确；该历程只涉及氢分子中氢氢非极性键的生成，不涉及非极性键的断裂，C错误；反应目的是将乙醇催化转化为乙酸和氢气，该历程总反应为C2H5OH＋H2Oeq\o(=,\s\up7(LnRuH))CH3COOH＋2H2↑，反应中原子全部转化到期望产品中，故原子利用率为100%，D正确。4．(2023·河北邢台名校联盟高三模拟)金属钯催化乙醇羰基化的反应过程如图所示。下列说法正确的是()A．在金属钯催化下不能被羰基化的醇中，相对分子质量最小的为60B．整个反应过程的化学方程式为CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(Pd))CH3CHO＋H2OC．反应过程中断裂和形成最多的键是Pd—HD．反应过程中钯的化合价没有变化答案C解析羟基被氧化为羰基，C原子上应连接H原子，在金属钯催化下不能被羰基化的醇中，与羟基相连的C原子上没有氢原子，最简单的是2-甲基-2-丙醇，相对分