选择题突破八　化学反应机理分析

选择题突破八化学反应机理分析重温经典明确考向NO.1命题角度1反应循环机理图分析1.(2022·山东卷,10)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是(

)A.含N分子参与的反应一定有电子转移B.由NO生成HONO的反应历程有2种C.增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变D.当主要发生包含②的历程时,最终生成的水减少√√3.(2023·新课标卷,12)“肼合成酶”以其中的Fe2+配合物为催化中心,可将NH2OH与NH3转化为肼(NH2NH2),其反应历程如下所示。下列说法错误的是(

)A.NH2OH、NH3和H2O均为极性分子B.反应涉及N—H、N—O键断裂和N—N键生成C.催化中心的Fe2+被氧化为Fe3+,后又被还原为Fe2+D.将NH2OH替换为ND2OD,反应可得ND2ND2√解析:NH2OH、NH3、H2O的电荷分布都不均匀,不对称,为极性分子,A正确;由反应历程可知,有N—H、N—O键断裂,还有N—N键的生成,B正确;由反应历程可知,反应过程中,Fe2+先失去电子发生氧化反应生成Fe3+,后面又得到电子生成Fe2+,C正确;由反应历程可知,反应过程中,生成的NH2NH2有两个H来源于NH3,所以将NH2OH替换为ND2OD,不可能得到ND2ND2,而是得到ND2NH2和HDO,D错误。4.(2020·全国Ⅰ卷,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。√命题角度2能垒反应历程图分析A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步B.反应结束后,溶液中存在18OH-C.反应结束后,溶液中存在CH318OHD.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变√2.(双选)(2020·山东卷,14)1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步:第一步H+进攻1,3-丁二烯生成碳正离子();第二步Br-进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0℃和40℃时,1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是(

)A.1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定B.与0℃相比,40℃时1,3-丁二烯的转化率增大C.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率增大,1,4-加成正反应速率减小D.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度√√解析:结合图像可知,1,4-加成产物的能量比1,2-加成产物的能量低,即1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定,A项正确;结合题图和题中信息只能判断不同温度下1,3-丁二烯发生1,2-加成反应和1,4-加成反应的倾向,不能判断1,3-丁二烯的转化率,B项错误;温度升高,1,2-加成反应和1,4-加成反应的正反应速率均增大,C项错误;由0℃升温至40℃时,1,3-丁二烯发生的反应由以1,2-加成为主变为以1,4-加成为主,即1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度,D项正确。3.(2023·山东卷,14)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:已知反应初始E的浓度为0.10mol·L-1,TFAA的浓度为0.08mol·L-1,部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是(

)A.t1时刻,体系中有E存在B.t2时刻,体系中无F存在C.E和TFAA反应生成F的活化能很小D.反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08mol·L-1√√从山东省近些年新高考考试情况可知,反应机理及与能量相关的过程图类题目每年都有考查。此类题目以机理图或能垒过程图为载体,主要考查方向有活化能或能垒、决速步骤分析判断、转化率、反应速率判断、稳定性分析、化学键断裂与形成分析。同时在模考中还经常会考查元素化合价变化、催化剂及中间产物判断等内容。这类题一般放在试题多选后边,这说明此类题目难度较大,考查了学生读图及分析能力、化学键理论的认识理解、能量与反应速率及平衡关系理解等方面的素养。综合考查了学生的宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识、变化观念与平衡思想等核心素养。夯实必备提升知能NO.2知能点1机理循环图类题的解题技巧1.循环转化机理图像的解读图像解读对于“环式”反应过程图像,位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体,如⑤、⑥、⑦和⑧,“入环”的物质为反应物,如①和④,“出环”的物质为生成物,如②和③2.循环转化机理题的解题思路(1)通览全图,找准一“剂”三“物”。一“剂”指催化剂催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的,以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上三“物”指反应物、生成物、中间物种(或中间体)反应物通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物生成物通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是产物中间体通过一个箭头脱离整个历程,但又生成生成物的是中间体,通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体,中间体有时在反应历程中用“[

]”标出(2)逐项分析得答案。根据第一步由题给情境信息,找出催化剂、反应物、生成物、中间体,再结合每一选项设计的问题逐项分析判断,选出正确答案。知能点2化学反应速率理论1.基元反应与反应历程(1)基元反应:大多数化学反应都是分几步完成的,其中的每一步反应叫基元反应,大多数化学反应都是由几个基元反应组成的。(2)反应历程(反应机理):基元反应构成的反应序列叫反应历程。反应历程的特点有①反应不同,反应历程就不同;②同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同。2.化学反应速率理论:碰撞理论、过渡态理论。3.能垒(或活化能)、决速步骤、催化剂、中间产物及过渡态的概念(1)能垒与决速步骤:可以简单理解为能翻越的高山的海拔,从左向右最高的山坡就是正反应最大能垒(或活化能),从右向左最高的山坡就是逆反应最大能垒。最大能垒的反应我们称为决速步骤,也称为慢反应(注意最大能垒过程不一定是基元反应,也可能属于物理过程,此时叫基元过程,不叫基元反应)。催化剂可以同等程度降低正、逆基元反应的能垒,但是不能改变基元反应或总反应的ΔH。(2)催化剂与中间产物:化学反应中,反应分子原有的某些化学键,必须解离并形成新的化学键,这需要一定的活化能。在某些难以发生化学反应的体系中,加入有助于反应分子化学键重排的第三种物质(催化剂),其作用可降低反应的活化能。催化剂能改变反应的途径,降低反应的活化能,增大反应速率,但不能改变反应热的符号与数值,不能改变平衡的移动方向。中间产物是催化剂在催化过程中形成的一些相对稳定的物质,而过渡态是催化剂在催化过程中某一个基元反应中能量最高的一种临时状态。4.催化剂、过渡态、中间产物的判断技巧反应机理中与反应物最先作用而最终又再生的就是催化剂。在能量—历程图中,所有的山顶(如图中三角标记)物质即为过渡态(一般代号TS),所有的山谷(如图中方框标记)物质即为中间产物(一般代号MS)。演练考向凝练素养NO.3命题角度1反应循环机理图分析(每小题有一个或两个选项符合题意)1.(2023·山东日照统考)三氟甲基(—CF3)在药物分子中广泛应用,如图为一种三氟甲基烯烃()的氢烷基化反应机理,下列说法错误的是(

)A.LNinBr为该反应的催化剂B.物质Ⅲ的反应历程有2种C.反应过程中碳元素化合价未发生变化D.当主要发生路径B的反应历程时,消耗锰粉的质量增多√√解析:由图可知,LNinBr既是分步反应的反应物,又是分步反应的生成物,是总反应的催化剂,A正确;由图可知,物质Ⅲ可以转化为物质Ⅴ,也可以转化为物质Ⅴ′,反应历程共有2种,B正确;由图可知,碳碳双键和碳碳单键中碳元素的化合价不一样,故反应过程中有碳元素化合价的变化,C错误;由图可知,路径B没有消耗锰粉,所以当主要发生路径B的反应历程时,消耗锰粉的质量会减少,D错误。2.(2023·湖南娄底校考阶段练)H2在石墨烯负载型Pd单原子催化剂(Pd/SVG)上还原NO生成N2和NH3的路径机理及活化能(kJ·mol-1)如图所示。下列说法错误的是(

)√命题角度2能垒反应历程图分析(每小题有一个或两个选项符合题意)√√2.(2