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文档简介
化学反应机理分析
1.科研人员提出120°C下CeCh催化合成DMC(碳酸二甲酯)需经历三步反应,
示意图如图。下列说法正确的是()
H
注:表示催化剂
A.甲醇是反应的中间产物
B.改用更高效的催化剂,可提高DMC的平衡产率
C.反应历程①②③中,活化能越高,反应速率越慢
D.向反应体系中加入少量水蒸气,反应物的平衡转化率升高
【解析】选Co由示意图可知,甲醇是反应物,故A错误;催化剂不能使平衡
移动,改用更高效的催化剂,不能提高DMC的平衡产率,故B错误;活化能
越高,反应速率越慢,故C正确;二氧化碳和甲醇在120T下CeCh催化合成碳
酸二甲酯和水,向反应体系中加入少量水蒸气,平衡逆向移动,反应物的平衡
转化率降低,故D错误。
教师
专用
常温常压时烯煌与氢气混合不反应,高温时反应很慢,但在适当的催化剂存在
时与氢气反应生成烷煌,一般认为加氢反应是在催化剂表面进行。反应过程的
示意图如图所示:
乙烯氨化反应能量示意图反应过程
为+H-H-------
金属催化剂表面
烯炫催化加氢示意图
下列说法中正确的是()
A.乙烯和比生成乙烷的反应是吸热反应
B.加入催化剂,可减小反应的热效应
C.催化剂能改变平衡转化率,不能改变化学平衡常数
D.催化加氢过程中金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合,得到中间体
【解析】选Do根据图示得该反应是放热反应,A错误;催化剂只会加快反应
速率,不会引起反应热的变化,反应的热效应不变,B错误;催化剂只会加快反
应速率,不能改变平衡转化率,不能改变化学反应的平衡常数,C错误;根据化
学反应的历程:加氢过程中金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合,得
到中间体,D正确。
2.我国科研人员研究了在Cu—ZnO—ZrO2催化剂上CCh加氢制甲醇过程中水
的作用机理,其主反应历程如图所示(凡一*H+*H)。下列说法错误的是()
A.该反应过程中,涉及了极性共价键的断裂和生成
B.带*标记的物质是该反应历程中的中间产物
C.第④步的反应式为*HO+*H—H2。
D.Cu—ZnO—ZrCh可提身甲醇的平衡产率
【解析】选DoO=C=O和H—H反应生成CH30H和H—O—H,反应过程中,
有极性共价键的断裂和生成,故A正确;CO2和压反应的最终产物是CH30H
和H2O,所以带*标记的物质是该反应历程中的中间产物,故B正确;根据图示,
第④步的反应式为*HO+*H->H2O,故C正确;Cu—ZnO—ZrO2是催化剂,催化
剂只能加快反应速率,不能使平衡移动,不能提高甲醇的平衡产率,故D错误。
3.“氯化反应”通常指将氯元素引入化合物中的反应。计算机模拟单个乙快分子
和氯化氢分子在催化剂表面的反应历程如图所示。下列说法正确的是()
Z
>.5.HC-CH(g)+HCI(g)+HgCl(s)
FZ2
.0
3L
-.5
XL.0
.5
陶S0
超5
一
安OL.9
紊■
L5
■
-Z
-,50
2.
H2C=CHCl(g)+HgC12(s)
A.该反应的热化学方程式为HC=CH(g)+HCl(g)->H2C=CHCl(g)NH二-
2.24x10-24eV-mol'1
B.反应物或产物在催化剂表面进行物理吸附和解吸附
C.该历程中活化能为1.68x10-24eV
D.碳碳三键键能:CH三CH>M1
【解析】选D。题干中“计算机模拟单个乙焕分子和氯化氢分子”,故热化学方程
24
式中-2.24x10-xNAeV-mol-',故A错误;在催化剂表面吸附和解吸附
的过程都是催化剂参与化学反应的过程,不是物理过程,故B错误;由M2-M3
的变化过程可计算出该历程的活化能为2.12xlO-24xNAeV.mol-',故C错误;
Ml为C2H2与HgCL形成的中间体,加入催化剂,降低反应所需活化能,形成
的中间体更易发生加成反应,化学键更易断裂,故Ml中碳碳三键键能比C2H2
中小,故D正确。
蜀【加固训练】
1.如图是某化学反应历程。下列说法错误的是()
CH4CO2
/Mg0\
MgO-CH3%%MgO--C02
ZH^\7^H\
MgO-CH2jTpdYTMgO-COOH
MgO…C<H\、MgO…CO
MgO…C--^MgO-COH
HX)
A.Pd、MgO为该反应的催化剂
B.该过程发生了极性键和非极性键的断裂和形成
C.存在反应MgO...COOH+H=MgO...CO+H2O
D.总反应为4H2+82催型CH4+2H2。
【解析】选B。由图可知反应前后Pd、MgO化学性质均不变,故Pd、MgO为
该反应的催化剂,A正确;该过程发生了极性键和非极性键的断裂,但形成的
化学键仅有极性键,B错误;由图可知存在反应MgO...COOH+H=MgO...CO
+H2O,C正确;根据图中的反应历程可知,通入的是氢气和二氧化碳,生成的
是甲烷和水,D正确。
2.碳量子点是一种新型碳纳米材料,我国化学家研究的一种新型复合光催化剂
[碳量子点/氮化碳(纳米复合物)]可以利用太阳光实现高效分解水,其原理如图所
示。下列说法正确的是()
\I/
sO?
/1\
A.总反应为H2O2催婚^H2+。2
B.水分解过程中,H2O2作催化剂
C.复合光催化剂中两种纳米材料均属于共价化合物
D.若反应II是放热反应,则反应I一定是吸热反应
【解析】选D。总反应为2H2。催颂2H2+O2,故A错误;过程I中,水分解
为氢气和过氧化氢,过程口,过氧化氢再分解为氧气和水,所以过氧化氢是中
间产物,不是催化剂,故B错误;碳纳米材料是碳单质,不是化合物,故C错
误;水分解是吸热反应,在此过程中,水分解分两步进行,若反应n是放热反
应,则反应工一定是吸热反应,故D正确。
4.合成氨是目前最有效工业固氮的方法,解决数亿人口生存问题。科学家研究
利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用
“ad”表示。
反应历程
13
由图可知合成氨反应2N2(g)+2H2(g)-NH3(g)的AH=kJ-mol-'0
该历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为0
_13
【解析】根据图示可知,合成氨反应IN2(g)+3H2(g)一NH3(g)的△”二
-46kJ-mol-1;该反应速率最慢的步骤为活化能最大的步骤,结合题图可知,该
步骤的化学方程式为Nad+3Had=NHad+2Had0
答案:-46Nad+3Had=NHad+2Had
5.我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钿基催化剂表面上
甲醇制氢的反应历程,其中吸附在钿催化剂表面上的物种用‘标注。
甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能方式:
1
方式A:CH3OH*一CH3O*+H*Ea=+103.1kJ-mol'
1
方式B:CH3OH*-CH;+OH*£b=+249.3kJ-mol'
由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为(填“A”或
“B”)。
下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
(
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