新教材2024高考化学二轮专题复习考前抢分专练2催化剂活化能与反应历程

专练2催化剂、活化能与反应历程1．CO2的转化始终是世界范围内的探讨热点。利用两种金属催化剂，在水溶液体系中将CO2分别转化为CO和HCOOH的反应过程示意图如图所示，下列说法正确的是()A．在转化为CO的路径中，只涉及碳氧键的断裂和氧氢键的形成B．在转化为HCOOH的路径中，CO2被氧化为HCOOHC．两个转化路径中均有非极性键的形成D．上述反应过程说明催化剂具有选择性2．利用CH3OH、CO2与H2合成CH3CH2OH的反应主要历程如图所示。下列说法错误的是()A．合成过程涉及C—C键和C—O键形成B．CO是合成乙醇的中间体C.第3步的反应式为CH3I＋CO＋2H2→CH3CH2OH＋HID.若用CH3OD替代CH3OH，则可生成CH3CH2OD3．[2024·湖南卷]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[L­Ru­NH3]＋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失去质子实力增加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(\s\up1(＋),\s\do1(4))4．某课题组设计一种固定CO2的方法，原理如图。下列说法不正确的是()A．反应原料中的原子100%转化为产物B．该过程在化合物X和I－催化下完成C．该过程仅涉及加成反应D．若原料用，则产物为5．理论探讨表明，在101kPa和298K下，HCN(g)⇌HNC(g)异构化反应过程的能量变更如图所示。下列说法错误的是()A．HCN比HNC稳定B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．正反应的活化能大于逆反应的活化能D．运用催化剂，可以变更反应的反应热6．我国科学家合成了Y、Sc(Y1/NC，Sc1/NC)单原子催化剂，用于电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法中错误的是()A．相同条件下，Sc1/NC比Y1/NC催化剂更利于吸附氮气B．实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可提高氨气的平衡转化率C．运用Sc1/NC单原子催化剂，反应的快慢由生成*NNH的速率确定D．工业合成氨与电化学催化还原氮气均涉及到共价键的断裂与形成7．活泼自由基与氧气的反应始终是关注的热点。HNO自由基与O2反应历程的能量变更如图所示：下列说法正确的是()A．该反应为吸热反应B．产物的稳定性：P1>P2C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19kJ·mol－1D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)<v(P2)8．苯与Br2的催化反应历程如图所示。关于该反应历程，下列说法正确的是()A．苯与Br2的催化反应为放热反应B．该反应历程，苯与Br2的催化反应可生成溴苯、邻二溴苯C．苯与Br2的催化反应决速步伴随着极性键的断裂与形成D．从反应速率角度，苯与Br2的催化反应主反应为取代反应，缘由是该反应活化能更低9．[2024·新课标卷]“肼合成酶”以其中的Fe2＋协作物为催化中心，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ND2ND210．反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：下列有关四种不同反应进程的说法正确的是()A．进程Ⅰ是吸热反应B．平衡时P的产率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>ⅡD．进程Ⅳ中，Z没有催化作用11．我国科学家探讨化合物M(s)催化CO2氢化机理。由化合物M(s)生成化合物N(s)过程的机理和相对能量曲线如下图所示(已知1eV＝1.6×10－19J)。Ts1、Ts2均为过渡态。下列说法错误的是()A．过渡态Ts1比Ts2更稳定B.过程P→Ts2为化合物M生成化合物N的决速步骤C．化合物M催化CO2氢化反应过程中确定有Fe—O键的断裂D．该过程的热化学方程式为：M(s)＋CO2(g)=N(s)ΔH＝－11.63kJ·mol－112．我国科研团队设计了一种表面锂掺杂的锡纳米粒子催化剂s­SnLi可提高电催化制甲酸盐的产率，同时释放电能，试验原理如图所示。下列说法错误的是()A．放电时，正极电极四周pH上升B．放电时，每生成1molHCOO－，整个装置内转移2NA个电子C．运用催化剂Sn或者s­SnLi均能有效削减副产物CO的生成D．运用s­SnLi催化剂，中间产物更不稳定专练2催化剂、活化能与反应历程1．解析：由图看出路径中有碳氧单键断裂和碳氧三键的形成，A错误；HCOOH的C元素化合价为＋2，CO2的C元素化合价为＋4价，化合价降低，CO2被还原为HCOOH，B错误；两个转化路径中，不存在着非极性键的形成，C错误；该机理图可知CO2在两种金属催化剂作用下生成两种不同产物，即催化剂具有选择性，D正确。答案：D2．解析：依据图示可知：在反应3中有C—C键和C—O键形成，A正确；在反应起先时无CO，在反应结束时生成物中无CO，因此CO是合成乙醇的中间体，B正确；第3步反应的反应物是CH3I、CO、H2，生成物是CH3CH2OH及HI，则该反应的化学方程式为：CH3I＋CO＋2H2→CH3CH2OH＋HI，C正确；依据反应3可知反应产物乙醇中的—OH上H原子种类取决于H2中的H原子的种类，而与CH3OH上的H原子种类无关，所以若用CH3OD替代CH3OH，生成的乙醇照旧是CH3CH2OH，而不会是CH3CH2OD，D错误。答案：D3．解析：据图可知，Ru（Ⅱ）被氧化至Ru（Ⅲ）后，[L－Ru—NH3]2＋可与NH3反应生成[L－Ru—NH2]＋和NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，配体NH3失去质子实力增加，A项正确；结合图示可知，[L－Ru—NH3]2＋→[L－Ru—NH2]＋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；结合图示可知，总反应为4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，D项正确。答案：B4．解析：二氧化碳和反应生成，没有其它物质生成，反应原料中的原子100%转化为产物，A正确；X和I－在反应过程中是该反应的催化剂，B正确；在该循环过程的最终一步中形成五元环的时候反应类型为取代反应，C错误；通过该历程可以把三元环转化为五元环，故若原料用，则产物为，D正确。答案：C5．解析：HNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；运用催化剂只能变更反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。答案：D6．解析：由图可知，运用Sc1/NC的反应活化能小于运用Y1/NC的反应活化能，说明Sc1/NC比Y1/NC更有利于吸附N2，A正确；催化剂只能变更反应的途径，不影响平衡移动，实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可加快反应速率，但氨气的平衡转化率不变，B错误；运用Sc1/NC单原子催化剂时，*N2与H结合生成*NNH的活化能最大，则历程中最大能垒的反应为：*N2＋H→*NNH，C正确；氮气和氢气合成氨和用于电化学催化氢气还原氮气的反应中，都涉及共价键的断裂与形成，D正确。答案：B7．解析：由图示可知，反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即该反应为放热反应，故A错；产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低，所以产物P2比产物P1要稳定，故B错；由图示可知中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大，则E正＝186.19kJ·mol－1，故C对；由图示可知，由中间产物Z到产物P1所需的活化能低于由中间产物Z到产物P2所需的活化能，则由中间产物Z转化为产物的速率：v（P1）>v（P2），故D错。答案：C8．解析：由图可知，苯与Br2的加成反应是吸热反应，取代反应是放热反应，故A错误；苯与Br2的催化反应可生成溴苯，但不能生成邻二溴苯，故B错误；由于转化为的活化能最大，反应速率最慢，是决速步骤，但步骤中不存在极性键的断裂，故C错误；第三步中取代反应的活化能低，生成物本身所具有的能量低，更稳定，故苯与Br2的催化反应主反应为取代反应，故D正确。答案：D9．解析：NH2OH、NH3、H2O的电荷分布都不匀整，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－H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有两个氢来源于NH3，所以将NH2OH替换为ND2OD，不行能得到ND2ND2，得到ND2NH2和HDO，D错误；故选D。答案：D10．解析：答案：D11．解析：据图可知Ts1的能量比Ts2的能量低，所以Ts1更稳定，A正确；过程P→Ts2为两步反应中活化能较大的反应，为慢反应，为化合物M生成化合物N的决速步骤，B正确；M为催化剂，整个反应前后M的结构不会发生变更，对比M和N的结构特点可知，当N中Fe—O键断裂，重新连接H原子才能生成M，所以化合物M催化CO2氢化反应过程中确定有Fe—O键的断裂，C正确；图示为一个CO2分子反应的过程，据图可知该过程能量变更ΔE＝－11.63eV，所以当1molCO2参加反应时能量变更为－11.63×1.6×10－19J×6.02×1023＝1.12×106J＝1120kJ，所以该反应的焓变ΔH＝1120kJ·mol－1，D错误。答案：D12．解析：放电时，正极电极反应式为CO2＋2e－＋H2O=OH－＋HCOO－，故正极四周pH上升