2022届高考化学二轮教学案-命题区间九专项特训(九)　催化机理专练

专项特训(九)催化机理专练(15分钟)1．(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。2．(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解析根据题图中信息可知，OH－参与了该催化循环过程，A正确；由题图中箭头方向可知有H2生成，所以该反应可以产生清洁燃料H2，B正确；由题图中箭头方向可知，在催化反应过程中释放出CO2，CO2是生成物，C错误；根据题图中信息可知，转化为和H2的过程中，铁的成键数目发生了变化，D正确。3．(2021·河北承德高三模拟)工业合成三氧化硫的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1，反应过程可用如图模拟(表示O2，表示SO2，表示催化剂)。下列说法正确的是()A．过程Ⅰ和过程Ⅳ决定了全部反应进行的程度B．过程Ⅱ为放热过程，过程Ⅲ为吸热过程C．催化剂可降低反应的活化能，从而使ΔH减小D．1molSO2和1molO2反应，放出的热量小于99kJ答案D解析过程Ⅱ中发生SO2、O2中的共价键的断裂，要吸收能量，过程Ⅲ中形成SO3中的共价键，要放出能量，B错误；使用催化剂，可降低反应的活化能，同等程度地改变正、逆反应速率，但不能改变焓变，C错误；该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以1molSO2和1molO2反应，放出的热量小于99kJ，D正确。4．(2021·天津耀华中学高三模拟)甲硫醇是一种重要的原料和化工试剂，硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如下。下列说法不正确的是()A．CH3SH中碳元素化合价为－2价B．过程⑤中，形成了O—H键和C—H键C．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率D．硫化氢与甲醇合成甲硫醇的反应类型为取代反应答案C解析CH3SH中硫显－2价，氢为＋1价，根据化合物中元素的化合价之和等于0可知，碳元素化合价为－2价，故A正确；过程⑤中，生成了CH3SH和H2O，由图示可知，O—H键和C—H键是新形成的，故B正确；该催化剂只能缩短达到平衡的时间，改变化学反应速率，不能提高反应物的平衡转化率，故C错误；硫化氢与甲醇合成甲硫醇的反应方程式为H2S＋CH3OH→CH3SH＋H2O，—SH取代甲醇中的—OH，反应类型为取代反应，故D正确。5．(2021·大连市高三模拟)氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是()A．催化剂a降低了N2的键能，加快了反应速率B．N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100%C．在催化剂b表面形成氮氧键时，不涉及电子转移D．催化剂a、b能提高反应的平衡转化率答案B解析催化剂a催化N2与H2反应生成NH3，降低了该反应的活化能，并不能改变键能，故A错误；N2与H2反应生成NH3的反应为N2＋3H2eq\o(=,\s\up7(催化剂a))2NH3，该反应为化合反应，原子利用率为100%，故B正确；在催化剂b表面发生NH3转化为NO的反应，反应中N元素化合价发生变化，存在电子转移，故C错误；催化剂a、b只是减小反应的活化能，并不能改变平衡转化率，故D错误。6．(2021·福建宁德市高三一模)在金属Pt、Cu和Ir(铱)的催化作用下，密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(NOeq\o\al(－,3))以达到消除污染的目的，其工作原理如图所示。下列说法错误的是()A．Ir表面反应的反应物是H2和N2O气体B．导电基体中Pt上既发生氧化反应又发生还原反应C．若导电基体上只有Cu，难以消除含氮污染物D．若导电基体上的Cu颗粒增多，能提高硝态氮(NOeq\o\al(－,3))的平衡转化率答案D解析根据图像可知，Ir表面反应的反应物是H2和N2O气体，生成物为N2和H2O，A说法正确；导电基体中Pt上氢气失电子生成氢离子，发生氧化反应，NO得电子生成N2O，发生还原反应，则Pt上既发生氧化反应又发生还原反应，B说法正确；根据图像可知，硝酸根离子得电子与氢离子反应生成氮的氧化物和水，则若导电基体上只有Cu，氢气不能失电子生成氢离子，难以消除含氮污染物，C说法正确；若导电基体上的Cu颗粒增多，消耗硝酸根离子的速率增大，但对硝态氮(NOeq\o\al(－,3))的平衡转化率无影响，D说法错误。7．(2021·陕西安康市高三模拟)实现温和条件下氨的高效合成一直是催化领域的重要研究课题，硼簇修饰碳纳米管原位负载的纳米金表面电催化合成氨的反应机理如图。下列说法不正确的是()A．上述转化过程中涉及非极性键的断裂和极性键的生成B．生成NH3的电极总反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3C．使用纳米金作催化剂可以降低反应的活化能，从而提高化学反应速率D．当标准状况下22.4LN2发生反应时，可得到2molNH3答案D解析由机理图可知，反应过程中N2分子内的非极性键断裂，生成NH3和N2H4分子的极性键，A正确；通过机理图可知，1个N2分子转化为2个NH3的过程中得到6个电子，根据质量守恒定律可得出其电极总反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3，B正确；催化剂可降低反应的活化能，从而提高反应速率，C正确；标准状况下22.4LN2的物质的量为eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)＝1mol，由机理图可知，N2转化为NH3的过程中，有副产物N2H4生成，根据N元素守恒可知，反应中消耗1molN2时，不能完全得到2molNH3，D错误。8．(2020·河北廊坊高中联合体联考)工业合成氨反应在催化剂表面的反应历程及能量变化如图所示，下列说法正确的是()A．增大压强，①→②之间的能量差值减小B．合成氨的正、逆反应的焓变相同C．合成氨的过程是吸热反应D．若使用催化剂，生成等量的NH3需要的时间更短答案D解析A项，压强不影响反应的活化能，只有催化剂影响活化能，所以增大压强，①→②之间的能量差值不变，错误；B项，合成氨中正、逆反应的焓变绝对值大小相等，但是正反应和逆反应的焓变互为相反数，错误；C项，根据图知，反应物总能量大于生成物总能量，所以合成氨的过程为放热反应，错误；D项，催化剂能增大活化分子百分数而增大化学反应速率，所以生成等量的NH3需要的时间更短，正确。9．(2020·淄博一模)以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。下列说法正确的是()A．过程①中钛氧键断裂会释放能量B．该反应中，光能和热能转化为化学能C．使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率D．CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)ΔH＝＋30kJ·mol－1答案B解析过程①中钛氧键断裂会吸收能量，A错误；根据图示，该反应中，光能和热能转化为化学能，B正确；催化剂通过降低反应的活化能提高化学反应速率，催化剂不能降低反应的焓变，C错误；反应物总键能－生成物总键能＝焓变，CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)ΔH＝(1598×2－1072×2－496)kJ·mol－1＝＋556kJ·mol－1，D错误。10．(2021·广东梅州市高三模拟)科研人员提出CeO2催化合成DMC需经历三步反应，示意图如下。下列说法正确的是()A．反应过程中反应①②③中均有O—H键生成B．生成DMC总反应的原子利用率为100%C．CeO2可有效提高反应物的平衡转化率D．DMC与过量NaOH溶液反应生成Na2CO3和甲醇答案D解析B项，反应中有水分子生成，生成DMC总反应的原子利用率小于100%，错误；C项，催化剂的使用不影响化学反应平衡，不能提高反应物的平衡转化率，错误；D项，DMC的结构中有酯基，能与过量NaOH溶液发生水解反应生成Na2CO3和甲醇，正确。11．(2020·山东潍坊模拟)燃煤工业锅炉烟气中含有1%～3%的CO和0.02%～0.04%的NO，在新型催化剂作用下可消除CO和NO两种有害气体，反应机理如图所示，在反应过程中CO可被O2氧化。下列说法正确的是()A．温度越高越有利于有害气体消除B．O2浓度越大催化除杂效果越好C．催化反应的速率由氧化吸附过程决定D．总反应的化学方程式为2NO＋2CO=N2＋2CO2答案C解析根据题给机理图可知，两步反应分别为2NO＋O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2NO2,2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋4CO2。在一定温度下，催化剂的活性能达到最大限度，有利于有害气体的消除，若温度过高，催化剂失去活性，不利于有害气体的消除，A错误；O2浓度适度增大，有利于反应正向进行，但浓度太大会把一氧化碳氧化，不利于有害气体的消除，B错误；催化反应的速率由慢反应决定，即由氧化吸附过程决定，C正确；根据两步反应，①2NO＋O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2NO2，②2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋4CO2，①＋②得到总反应为2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋4CO2，D错误。12．在MoO3作用下，HOCH2CH(OH)CH3发生反应的历程如下图所示。下列说法错误的是()A．MoO3改变反应途径，提高了单位时间原料转化率B．反应过程中Mo形成的共价键数目始终保持不变C．总反应为2HOCH2CH(OH)CH3eq\o(→,\s\up7(MoO3))HCHO↑＋CH3CHO＋CH3CH=CH2↑＋2H2OD．如果原料为乙二醇，则主要有机产物是甲醛和乙烯答案B解析A项，由图示知，MoO3对该反应起催化作用，催化剂可以加快反应速率，单位时间内，反应物转化率提高，