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专题微练15　化学反应机理图像分析
　
1.如图(Ea表示活化能)是CH4与Cl2生成CH3Cl的部分反应过程中各物质的能量变化关系图,下列说法正确的是(　　)
A.题述反应为吸热反应
B.升高温度,Ea1、Ea2均减小,反应速率加快
C.第一步反应的方程式可表示为Cl·+CH4CH3·+HCl
D.第一步反应的速率大于第二步反应的速率
2.基元反应过渡态理论认为,基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态,这个状态称为过渡态(TS)。某反应在催化剂作用下的反应进程如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.步骤ⅱ→ⅲ为决速步
B.使用催化剂降低了反应的焓变
C.基于上述理论,该反应进程中包含四步基元反应
D.升高温度,反应物分子中活化分子的百分数不变
3.(2024·合肥质检)HCHO与O2可以在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O,其反应历程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构)。
下列说法错误的是(　　)
A.HCHO分子中碳原子的杂化方式为sp2
B.若用18O标记HAP中的氧原子,则反应后18O仍在HAP中
C.该反应可表示为HCHO+O2CO2+H2O
D.CO2是由极性键形成的非极性分子
4.(2024·湖北名校联盟联考)PTC(可表示为Q+X-)催化剂的催化原理如图所示(R为烃基)。
下列说法错误的是(　　)
A.总反应为Y-+RXRY+X-
B.Q+易溶于水相而难溶于有机相
C.Q+与X-、Y-之间的离子键强度要适中
D.PTC催化剂可用作相转移催化剂
5.(2024·江西模拟)我国学者以M为催化剂,在电解质溶液Ⅰ、Ⅱ中均实现了常温电催化合成氨,反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。下列说法错误的是(　　)
A.电催化装置中,催化剂M应附着在阴极上
B.在电解质溶液Ⅰ、Ⅱ中,等量的NH*3从M表面脱离吸附吸收的能量相同
C.M在电解质溶液Ⅱ中比在电解质溶液Ⅰ中催化活性强
D.反应N2+3H22NH3达到平衡时,只升高温度,氨气的浓度减小
6.(2024·沈阳三模)三种不同金属催化剂a、b、c在阴极区进行CO2电催化还原的反应过程如图1所示,H+还原为H2的反应可同时发生,反应历程如图2。下列说法中错误的是(　　)
图2
A.由图1可知,反应过程中有HCOOH和CO的生成,且HCOOH是主要产物
B.由图1可知,反应过程过渡态中c为催化剂时*CHO最稳定
C.由图2可知,用a催化剂最容易析出H2
D.综合图1图2,电催化CO2还原为HCOOH选择a催化剂最佳
7.(2024·安庆二模)中科大某课题组通过自由基杂环反应直接合成各种C60稠合的内酰胺,应用于钙钛矿电池器件中。底物与Cu(Ⅰ)物种通过电子转移经历两种途径得到目标产物D。下列说法错误的是(　　)
A.Cu(Ⅰ)物种是催化剂
B.底物具有氧化性
C.两种途径不同,总反应的反应热也不同
D.合成过程中C60中碳碳双键断裂
8.(2024·南昌二模)一种含Pt催化剂活化甲烷中碳氢键的反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.是该反应的催化剂
B.SO3为含极性键的非极性分子
C.配位键N—Pt强于配位键O—Pt
D.上述过程的总反应为CH4+2SO3H+SO2
9.(2024·湖南联考)甲酸甲酯(HCOOCH3)作为潜在的储氢材料受到关注,科学家发现使用Ru配合物催化剂可以使甲酸甲酯温和释氢,其可能的反应过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.反应涉及非极性键的断裂和极性键的形成
B.将HCOOCH3替换为DCOOCH3,反应可得HD
C.Ⅰ中Ru的配体数为4
D.总反应为HCOOCH3+2H2O4H2↑+2CO2↑
10.(2024·沧衡八校二模)一定条件下,一氧化二氮被镍配合物催化形成C(sp2) O的活化机理如图所示(ⅱ、ⅲ、ⅳ中右上角“-”代表1个负电荷,ⅰ的右上角“0”代表不带电荷,Ni右上角“Ⅱ”代表+2价)。下列说法错误的是(　　)
A.ⅰ是催化剂,ⅱ、ⅲ、ⅳ是中间产物
B.利用上述原理可实现溴苯制备苯酚
C.Ni2+的配合物(ⅳ)中配体只有N
D.ⅲ→ⅳ断裂了氮氧键和镍碳键
11.(2024·保定二模)东北师范大学某团队报道了一种银催化的高效O to C的替换反应,使用氟烷基 N 邻三氟甲基苯磺酰(T)作为单碳原子试剂,在温和条件下将环氧化物一步转化为环丙烷。一种脱氧/环加成串联反应机理如图所示。下列叙述错误的是(　　)
已知:Ph—代表苯基。
A.物质B、C、D都是中间产物
B.D分子中所有碳原子可能共平面
C.甲、乙、丁都能与溴水发生加成反应
D.C转化为D的过程中断裂和形成了极性键
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案
专题微练15　化学反应机理图像分析
1.C　解析　由图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,A项错误;升高温度,不能降低反应的活化能,即Ea1、Ea2均不变,但可以加快反应速率,B项错误;由图可知,第一步反应的方程式可表示为Cl·+CH4CH3·+HCl,C项正确;第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能,第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反应,所以第一步反应的速率小于第二步反应的速率,D项错误。
2.A　解析　步骤ⅱ→ⅲ的活化能最大,反应速率最慢,所以步骤ⅱ→ⅲ为决速步,A项正确;使用催化剂降低了反应的活化能,不能改变反应的焓变,B项错误;基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态,这个状态称为过渡态,该反应进程共有2个过渡态,所以有2个基元反应,C项错误;升高温度,反应物分子中活化分子的百分数增加,D项错误。
3.B　解析　甲醛分子中存在碳氧双键,碳原子采取sp2杂化,A项正确;根据过渡态示意图,HAP中氧原子与甲醛中的H原子结合最后转变为水分子,则被18O标记的氧原子进入水中,B项错误;从题干信息和反应历程看,该反应可表示为HCHO+O2CO2+H2O,C项正确;CO2的结构式为OCO,它是由极性键形成的非极性分子,D项正确。
4.B　解析　水相反应和有机相反应相减可得总反应为Y-+RXRY+X-,A项正确;根据反应原理,Q+在两相均易溶,B项错误;Q+与X-、Y-之间的离子键强度要适中,便于X-、Y-和R的结合和分离,C项正确;PTC催化剂可以实现两相(水相、有机相)之间的转移,可用作相转移催化剂,D项正确。
5.B　解析　由图已知,N2吸附在催化剂表面,合成氨反应中N2得电子在阴极上反应,故电催化装置中,催化剂M应该附着在阴极上,A项正确;催化剂和电解质溶液不影响反应焓变,由图知NH3+NH*3在不同电解质溶液中相对能量不同,故在Ⅰ、Ⅱ中,等量的NH*3从M表面脱离吸附吸收的能量不同,B项错误;由历程知,在电解质溶液Ⅱ中合成氨反应的决速步骤的能垒小于在电解质溶液Ⅰ中合成氨反应的决速步骤的能垒,故M在电解质溶液Ⅱ中比在电解质溶液Ⅰ中催化活性强,C项正确;由图知,合成氨反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,氨气的浓度减小,D项正确。
6.D　解析　由图1可知,反应过程中有HCOOH和CO的生成,且生成HCOOH的活化能较低,属于快反应,选择性较高,故HCOOH是主要产物,A项正确;由图1可知,反应过渡态中c为催化剂时生成的*CHO的能量最低,能量越低越稳定,故c为催化剂时*CHO最稳定,B项正确;由图2可知,用a作催化剂时的活化能最低,H2最容易析出,C项正确;综合图1、图2,电催化CO2还原为HCOOH选择c催化剂催化效果最佳,D项错误。
7.C　解析　Cu(Ⅰ)物种在第一步消耗,在最后一步生成,是催化剂,A项正确;底物将Cu(Ⅰ)氧化为Cu(Ⅱ),具有氧化性,B项正确;两种途径虽不同,但反应热相同,C项错误;由图可知,C60中有六元环上的碳碳双键发生了断裂,D项正确。
8.D　解析　催化剂活化甲烷中的碳氢键,由图可知,该反应的催化剂为,A项正确;SO3为平面三角形结构,是含极性键的非极性分子,B项正确;O原子的电负性强于N原子,N原子给电子的能力强于O原子,配位键N—Pt强于配位键O—Pt,C项正确;进环物质为反应物,出环物质为生成物,则上述过程的总反应为CH4+SO3+H2SO4CH3OSO3H+SO2+H2O,D项错误。
9.A　解析　没有涉及非极性键的断裂,A项错误;由Ⅰ→Ⅱ可知,Ru配合物起催化剂作用,HCOOCH3中的H原子被取代得到H2,将HCOOCH3替换为DCOOCH3,根据反应原理,得HD,B项正确;Ⅰ中Ru的配位数为6,但配体数为4,C项正确;由图可知,总反应为甲酸甲酯和水催化生成氢气和二氧化碳,HCOOCH3+2H2O4H2↑+2CO2↑,D项正确。
10.C　解析　观察图示,配合物ⅰ是催化剂,甲是起始物质,ⅱ、ⅲ、ⅳ是中间体,A项正确;上述总反应中,溴苯、Zn、HBr、N2O转化成苯酚、ZnBr2、N2,B项正确;配合物ⅳ中,配体有N、O,C项错误;观察图示,ⅲ→ⅳ中断裂了氮氧键和镍碳键生成N2,D项正确。
11.C　解析　根据图示可知,B、C、D是反应过程中的中间产物,A项正确;D中存在苯环和碳碳双键,苯环和碳碳双键中间的—CH2—以单键方式连接,因此D中的碳原子可能共平面,B项正确;乙和丁中都不存在双键结构,不能和溴水发生加成反应,C项错误;C转化为D的过程中,断裂的碳氧单键和形成的碳氧双键都属于极性键,D项正确。(共27张PPT)
专题微练15　化学反应机理
图像分析
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1.如图(Ea表示活化能)是CH4与Cl2生
成CH3Cl的部分反应过程中各物质的
能量变化关系图，下列说法正确的
是(　　)
A.题述反应为吸热反应
B.升高温度，Ea1、Ea2均减小，反应速率加快
C.第一步反应的方程式可表示为Cl·+CH4 CH3·+HCl
D.第一步反应的速率大于第二步反应的速率
由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，A项错误；升高温度，不能降低反应的活化能，即Ea1、Ea2均不变，但可以加快反应速率，B项错误；由图可知，第一步反应的方程式可表示为Cl·+CH4 CH3·+HCl，C项正确；第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能，第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反应，所以第一步反应的速率小于第二步反应的速率，D项错误。
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2.基元反应过渡态理论认为，基元反应在从反
应物到产物的变化过程中要经历一个中间状
态，这个状态称为过渡态(TS)。某反应在催化
剂作用下的反应进程如图所示，下列说法正确
的是(　　)
A.步骤ⅱ→ⅲ为决速步
B.使用催化剂降低了反应的焓变
C.基于上述理论，该反应进程中包含四步基元反应
D.升高温度，反应物分子中活化分子的百分数不变
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步骤ⅱ→ⅲ的活化能最大，反应速率最慢，所以步骤ⅱ→ⅲ为决速步，A项正确；使用催化剂降低了反应的活化能，不能改变反应的焓变，B项错误；基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态，该反应进程共有2个过渡态，所以有2个基元反应，C项错误；升高温度，反应物分子中活化分子的百分数增加，D项错误。
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3.(2024·合肥质检)HCHO与O2
可以在羟基磷灰石(HAP)表面催
化氧化生成CO2、H2O，其反应
历程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构)。
下列说法错误的是(　　)
A.HCHO分子中碳原子的杂化方式为sp2
B.若用18O标记HAP中的氧原子，则反应后18O仍在HAP中
C.该反应可表示为HCHO+O2 CO2+H2O
D.CO2是由极性键形成的非极性分子
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甲醛分子中存在碳氧双键，碳原子采取sp2杂化，A项正确；根据过渡态示意图，HAP中氧原子与甲醛中的H原子结合最后转变为水分子，则被18O标记的氧原子进入水中，B项错误；从题干信息和反应历程看，该反应可表示为HCHO+O2 CO2+H2O，C项正确；CO2的结构式为O==C==O，它是由极性键形成的非极性分子，D项正确。
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4.(2024·湖北名校联盟联考)PTC(可表示为Q+X-)催化剂的催化原理如图所示(R为烃基)。下列说法错误的是(　　)
A.总反应为Y-+RX RY+X-
B.Q+易溶于水相而难溶于有机相
C.Q+与X-、Y-之间的离子键强度
要适中
D.PTC催化剂可用作相转移催化剂
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水相反应和有机相反应相减可得总反应为Y-+RX RY+X-，A项正确；根据反应原理，Q+在两相均易溶，B项错误；Q+与X-、Y-之间的离子键强度要适中，便于X-、Y-和R的结合和分离，C项正确；PTC催化剂可以实现两相(水相、有机相)之间的转移，可用作相转移催化剂，D项正确。
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5.(2024·江西模拟)我国学者
以M为催化剂，在电解质溶液
Ⅰ、Ⅱ中均实现了常温电催化
合成氨，反应历程如图所示，
其中吸附在催化剂表面的物种
用“*”标注。下列说法错误的
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A.电催化装置中，催化剂M应附着在阴极上
B.在电解质溶液Ⅰ、Ⅱ中，等量的NH*3从M表面脱离吸附吸收的能量相同
C.M在电解质溶液Ⅱ中比在电解质溶液Ⅰ中催化活性强
D.反应N2+3H2 2NH3达到平衡时，只升高温度，氨气的浓度减小
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由图已知，N2吸附在催化剂表面，合成氨反应中N2得电子在阴极上反应，故电催化装置中,催化剂M应该附着在阴极上，A项正确；
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催化剂和电解质溶液不影响反应焓变，由图知NH3+NH*3在不同电解质溶液中相对能量不同，故在Ⅰ、Ⅱ中，等量的NH*3从M表面脱离吸附吸收的能量不同，B项错误；由历程知，在电解质溶液Ⅱ中合成氨反应的决速步骤的能垒小于在电解质溶液Ⅰ中合成氨反应的决速步骤的能垒，故M在电解质溶液Ⅱ中比在电解质溶液Ⅰ中催化活性强，C项正确；由图知，合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氨气的浓度减小，D项正确。
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6.(2024·沈阳三模)三种不同金属催化剂a、b、c在阴极区进行CO2电催化还原的反应过程如图1所示，H+还原为H2的反应可同时发生，反应历程如图2。下列说法中错误的是(　　)
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A.由图1可知，反应过程中有HCOOH和CO的生成，且HCOOH是主要产物
B.由图1可知，反应过程过渡态中c为催化剂时*CHO最稳定
C.由图2可知，用a催化剂最容易析出H2
D.综合图1图2，电催化CO2还原为HCOOH选择a催化剂最佳
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由图1可知，反应过程中有HCOOH和CO的生成，且生成HCOOH的活化能较低，属于快反应,选择性较高,故HCOOH是主要产物，A项正确；由图1可知，反应过渡态中c为催化剂时生成的*CHO的能量最低，能量越低越稳定，故c为催化剂时*CHO最稳定，B项正确；由图2可知，用a作催化剂时的活化能最低，H2最容易析出，C项正确；综合图1、图2，电催化CO2还原为HCOOH选择c催化剂催化效果最佳，D项错误。
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7.(2024·安庆二模)中科大某课题组通过自由基杂环反应直接合成各种C60稠合的内酰胺，应用于钙钛矿电池器件中。底物与Cu(Ⅰ)物种通过电子转移经历两种途径得到目标产物
D。下列说法错误的是(　　)
A.Cu(Ⅰ)物种是催化剂
B.底物具有氧化性
C.两种途径不同，总反应的反应热也不同
D.合成过程中C60中碳碳双键断裂
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Cu(Ⅰ)物种在第一步消耗，在最后一步生成,是催化剂，A项正确;底物将Cu(Ⅰ)氧化为Cu(Ⅱ)，具有氧化性，B项正确；两种途径虽不同，但反应热相同，C项错误；由图可知，C60中有六元环上的碳碳双键发生了断裂，D项正确。
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8.(2024·南昌二模)一种含Pt催化剂活化甲烷中碳氢键的反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A. 是该反应的催化剂
B.SO3为含极性键的非极性分子
C.配位键N—Pt强于配位键O—Pt
D.上述过程的总反应为CH4+2SO3===H+SO2
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9.(2024·湖南联考)甲酸甲酯(HCOOCH3)作为潜在的储氢材料受到关注，科学家发现使用Ru配合物催化剂可以使甲酸甲酯温和释氢，其可能的反应过程如图所
示。下列说法不正确的是(　　)
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B.将HCOOCH3替换为DCOOCH3，反应可得HD
C.Ⅰ中Ru的配体数为4
D.总反应为HCOOCH3+2H2O 4H2↑+2CO2↑
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没有涉及非极性键的断裂，A项错误；由Ⅰ→Ⅱ可知，Ru配合物起催化剂作用，HCOOCH3中的H原子被取代得到H2，将HCOOCH3替换为DCOOCH3，根据反应原理，得HD，B项正确； Ⅰ中Ru的配位数为6，但配体数为4，C项正确；由图可知，总反应为甲酸甲酯和水催化生成氢气和二氧化碳，HCOOCH3+2H2O
4H2↑+2CO2↑，D项正确。
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10.(2024·沧衡八校二模)一定条件下，一氧化二氮被镍配合物催化形成C(sp2) O的活化机理如图所示(ⅱ、ⅲ、ⅳ中右上角“-”代表1个负电荷，ⅰ的右上角“0”代表不带电荷，Ni右上角“Ⅱ”代表+2价)。下列说法错误的是(　　)
A.ⅰ是催化剂， ⅱ 、ⅲ、ⅳ是中间产物
B.利用上述原理可实现溴苯制备苯酚
C.Ni2+的配合物(ⅳ)中配体只有N
D.ⅲ→ⅳ断裂了氮氧键和镍碳键
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观察图示，配合物ⅰ是催化剂，甲是起始物质，ⅱ、ⅲ、ⅳ是中间体，A项正确；上述总反应中，溴苯、Zn、HBr、N2O转化成苯酚、ZnBr2、N2，B项正确；配合物ⅳ中,配体有N、O，C项错误；观察图示，ⅲ→ⅳ中断裂了氮氧键和镍碳键生成N2，D项正确。
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11.(2024·保定二模)东北师范大学某团
队报道了一种银催化的高效O to C的替
换反应，使用氟烷基 N 邻三氟甲基苯
磺酰(T)作为单碳原子试剂，在温和条
件下将环氧化物一步转化为环丙烷。一
种脱氧/环加成串联反应机理如图所示。
下列叙述错误的是(　　)
已知：Ph—代表苯基。
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A.物质B、C、D都是中间产物
B.D分子中所有碳原子可能共平面
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D.C转化为D的过程中断裂和形成了极性键
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