专题30-化学反应机理与反应历程(教师版)-(2012-2021)高考化学真题分项汇编

专题30化学反应专题30化学反应机理与反应历程1．（2021.6·浙江真题）制备苯甲酸甲酯的一种反应机理如图(其中Ph-代表苯基)。下列说法不正确的是A．可以用苯甲醛和甲醇为原料制备苯甲酸甲酯 B．反应过程涉及氧化反应C．化合物3和4互为同分异构体 D．化合物1直接催化反应的进行【答案】D【解析】A．由图中信息可知，苯甲醛和甲醇分子在化合物2的催化作用下，参与催化循环，最后得到产物苯甲酸甲酯，发生的是酯化反应，故A项正确；B．由图中信息可知，化合物4在H2O2的作用下转化为化合物5，即醇转化为酮，该过程是失氢的氧化反应，故B项正确；C．化合物3和化合物4所含原子种类及数目均相同，结构不同，两者互为同分异构体，故C项正确；D．由图中信息可知，化合物1在NaH的作用下形成化合物2，化合物2再参与催化循环，所以直接催化反应进行的是化合物2，化合物1间接催化反应的进行，故D项错误；综上所述，说法不正确的是D项，故答案为D。2．（2021·山东真题）18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：+OH-+CH3O-能量变化如图所示。已知为快速平衡，下列说法正确的是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【答案】B【解析】A．一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图可知，反应I和反应IV的活化能较高，因此反应的决速步为反应I、IV，故A错误；B．反应I为加成反应，而与为快速平衡，反应II的成键和断键方式为或，后者能生成18OH-，因此反应结束后，溶液中存在18OH-，故B正确；C．反应III的成键和断键方式为或，因此反应结束后溶液中不会存在CH318H，故C错误；D．该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量，总反应为放热反应，因此和CH3O-的总能量与和OH-的总能量之差等于图示总反应的焓变，故D错误；综上所述，正确的是B项，故答案为B。3．（2021·湖南真题）铁的配合物离子(用表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是A．该过程的总反应为B．浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C．该催化循环中元素的化合价发生了变化D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定【答案】CD【解析】A．由反应机理可知，HCOOH电离出氢离子后，HCOO-与催化剂结合，放出二氧化碳，然后又结合氢离子转化为氢气，所以化学方程式为HCOOHCO2↑+H2↑，故A正确；B．若氢离子浓度过低，则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低，反应速率减慢，若氢离子浓度过高，则会抑制加酸的电离，使甲酸根浓度降低，反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢，所以氢离子浓度过高或过低，均导致反应速率减慢，故B正确；C．由反应机理可知，Fe在反应过程中，做催化剂，化合价没有发生变化，故C错误；D．由反应进程可知，反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大，反应速率最慢，对该过程的总反应起决定作用，故D错误；故选CD。4．（2020·天津高考真题）理论研究表明，在101kPa和298K下，异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是A．HCN比HNC稳定B．该异构化反应的C．正反应的活化能大于逆反应的活化能D．使用催化剂，可以改变反应的反应热【答案】D【解析】A．根据图中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根据能量越低越稳定，因此HCN比HNC稳定，正确；B．根据焓变等于生成物总能量减去反应物总能量，因此该异构化反应的，正确；C．根据图中信息得出该反应是吸热反应，因此正反应的活化能大于逆反应的活化能，正确；D．使用催化剂，不能改变反应的反应热，只改变反应路径，反应热只与反应物和生成物的总能量有关，错误。综上所述，答案为D。5．（2020·全国高考真题）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CO2 D．该催化循环中Fe的成键数目发生变化【答案】C【解析】题干中明确指出，铁配合物Fe(CO)5充当催化剂的作用。机理图中，凡是出现在历程中，进去的箭头表示反应物，出来的箭头表示生成物，既有进去又有出来的箭头表示为催化剂或反应条件，其余可以看成为中间物种。由题干中提供的反应机理图可知，铁配合物Fe(CO)5在整个反应历程中成键数目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观察出，反应过程中所需的反应物除CO外还需要H2O，最终产物是CO2和H2，同时参与反应的还有OH-，故OH-也可以看成是另一个催化剂或反应条件。A．从反应机理图中可知，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；B．从反应机理图中可知，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，故有清洁燃料H2生成，故B项正确；C．由B项分析可知，该反应不是消耗温室气体CO2，反而是生成了温室气体CO2，故C项不正确；D．从反应机理图中可知，Fe的成键数目和成键微粒在该循环过程中均发生了变化，故D项正确；答案选C。6．（2018·北京高考真题）我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程，该历程示意图如下所示。下列说法不正确的是A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂C．①→②放出能量并形成了C—C键D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率【答案】D【详解】A．根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4+CO2CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；B．CH4选择性活化变为①过程中，有1个C-H键发生断裂，B项正确；C．根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成C-C键，C项正确；D．催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误；答案选D。7．（2008·上海高考真题）1995年三位美国科学家因在氟利昂和臭氧层方面的工作获得诺贝尔化学奖，他们研究揭示了大气中臭氧层被破坏的机理，由图可知A．日光在反应中作催化剂B．过氧化氯是一种很稳定的物质C．过氧化氯的结构式为O－Cl－Cl－OD．臭氧分子最终转变成氧气分子【答案】D【解析】根据图示，①为Cl+O3=ClO+O2，②为2ClO→过氧化氯，③为过氧化氯2Cl+O2，总反应为2O33O2，据此分析作答。A项，日光在反应中是反应的条件，不是催化剂，A项错误；B项，过氧化氯在日光照射下生成Cl和O2，说明过氧化氯不稳定，B项错误；C项，根据图示过氧化氯的结构式为Cl—O—O—Cl，C项错误；D项，最终总反应为2O33O2，D项正确；答案选D。8．（2020·北京高考真题）硫酸盐(含SO、HSO)气溶胶是PM2.5的成分之一。近期科研人员提出了雾霾微颗粒中硫酸盐生成的转化机理，其主要过程示意图如图：下列说法不正确的是A．该过程有H2O参与 B．NO2是生成硫酸盐的氧化剂C．硫酸盐气溶胶呈酸性 D．该过程没有生成硫氧键【答案】D【详解】A．根据图示中各微粒的构造可知，该过程有H2O参与，故A正确；B．根据图示的转化过程，NO2转化为HNO2，N元素的化合价由+4价变为+3价，化合价降低，得电子被还原，做氧化剂，则NO2的是生成硫酸盐的氧化剂，故B正确；C．硫酸盐(含SO、HSO)气溶胶中含有HSO，转化过程有水参与，则HSO在水中可电离生成H+和SO，则硫酸盐气溶胶呈酸性，故C正确；D．根据图示转化过程中，由SO转化为HSO，根据图示对照，有硫氧键生成，故D错误；答案选D。9．（2014·全国高考真题）已知分解1molH2O2放出热量98kJ，在含少量I-的溶液中，H2O2的分解机理为：H2O2+I-→H2O+IO-慢，H2O2+IO-→H2O+O2+I-快；下列有关反应的说法正确的是A．反应的速率与I-的浓度有关 B．IO-也是该反应的催化剂C．反应活化能等于98kJ·mol-1 D．v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)【答案】A【解析】A、根据反应机理可知I-是H2O2分解的催化剂，碘离子浓度大，产生的IO-就多反应速率就快，A正确；B、IO-不是该反应的催化剂，B错误；C、反应的活化能是反应物的总能量与生成物的总能量的差值。这与反应的物质得到多少，错误；D、H2O2分解的总方程式是2H2O2=2H2O+O2↑；由于水是纯液体，不能用来表示反应速率，而且H2O2和O2的系数不同，表示的化学反应速率也不同，D错误；故合理选项为A。10．（2018·海南高考真题）炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法正确的是A．每活化一个氧分子吸收0.29eV能量B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eVC．氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程D．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂【答案】CD【解析】A．由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，不符合题意；B．由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，不符合题意；C．由图可知，氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程，符合题意；D．活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂，符合题意；故答案为CD。11．（2015·北京高考真题）最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法中正确的是A．CO和O生成CO2是吸热反应B．在该过程中，CO断键形成C和OC．CO和O生成了具有极性共价键的CO2D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程【答案】C【解析】A．根据能量--反应过程的图像知，状态I的能量高于状态III的能量，故该过程是放热反应，A错误；B．根据状态I、II、III可以看出整个过程中CO中的C和O形成的化学键没有断裂，错误；C．由图III可知，生成物是CO2，具有极性共价键，正确；D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，错误。故选C。12．（2012·全国高考真题）反应M＋Z→Q(△H<0)分两步进行：①M＋Z→X(△H>0)，②X→Q(△H<0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是A． B．C． D．【答案】D【解析】根据物质具有的能量进行计算：△H=E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，△H<0；当反应物的总能量小于生成物的总能量时，反应吸热，△H>0。由反应分两步进行①M＋Z→X(△H>0)，②X→Q(△H<0)可以看出，（1）M＋Z→Q(△H<0)是放热反应，M和Z的能量之和大于Q；（2）由①M＋Z→X(△H>0)可知这步反应是吸热反应，则M和Z的能量之和小于X；（3）由②X→Q(△H<0)是放热反应，故X的能量大于Q；综上可知，X的能量大于M＋Z；M＋Z的能量大于Q，只有图象D符合；答案选D。13．（2012·江苏高考真题）某反应的反应过程中能量变化如图1所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是A．该反应为放热反应B．催化剂能改变该反应的焓变C．催化剂能降低该反应的活化能D．逆反应的活化能大于正反应的活化能【答案】C【解析】A．图象分析反应物能量低于生成物能量，反应是吸热反应，错误；B．催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，错误；C．催化剂对反应的始态和终态无响应，但改变活化能，正确；D．图象分析逆反应的活化能E2小于正反应的活化能E1，错误。答案选C。14．（2019·上海高考真题）下列图示正确的是（）A．断开非极性键和生成极性键的能量相同B．反应Ⅱ比反应Ⅲ生成的OH键更牢固C．O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)-Q（Q>0）D．H2O(g)→O2(g)+H2(g)+Q（Q>0）【答案】C【解析】A．断开不同的化学键的能量不同，错误；B．OH键为相同的化学键，则两步反应生成的OH键具有相同的稳定性，错误；C．从反应历程图象可以判断1/2molO2(g)+1molH2(g)的能量低于1molOH(g)+H(g)，因此1/2O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)反应为吸热反应，正确；D．水分解生成氧气和氢气，是吸热反应，错误；答案选C。15．（2014·海南高考真题）某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是A．反应过程a有催化剂参与B．该反应为放热反应，热效应等于ΔHC．改变催化剂，可改变该反应的活化能D．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1+E2【答案】BC【解析】A．由图示可知反应过程a需要的活化能较高，没有催化剂参与。错误。B．由于反应物的能量高于生成物的能量，多余的能量就以热能的形式释放出来。所以该反应为放热反应，热效应等于反应物与生成物能量的差值ΔH。正确。C．改变催化剂，改变了反应途径，降低了反应的活化能，但是反应热不变。正确。D．无论是否存在催化剂，反应的活化能等于反应物与生成物的能量的差值，等于ΔH。错误。16．（2021·全国甲卷真题）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：（1）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：该反应一般认为通过如下步骤来实现：①②总反应的_______；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)，判断的理由是_______。A．B．C．D．【答案】（1）-49AΔH1为正值，ΔH2为和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的【解析】（1）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：，该反应一般认为通过如下步骤来实现：①，②，根据盖斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为：；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项，故答案为：-49；A；ΔH1为正值，ΔH2为和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的。17．（2021·广东高考真题）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)∆H1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)∆H2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)∆H3d)2CO(g)CO2(g)+C(s)∆H4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)∆H5（3）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分_______步进行，其中，第_______步的正反应活化能最大。