资源简介 题型18 化学反应机理/历程 能垒图分析1.一定条件下,CH3CH===CH2与HCl发生加成反应有①②两种可能,反应进程中能量变化如图所示。下列说法中不正确的是( )A.反应①②焓变不同,与产物稳定性有关,与反应的中间状态无关B.反应①②均经过两步反应完成,对应的分步反应过程中均放出能量C.其他条件不变,适当提高反应温度,可以提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例D.相同条件下,CH3CHClCH3(g)的生成速率大于CH3CH2CH2Cl(g)2.铁的配合物离子(用[L—Fe—H]+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HCOOHCO2↑+H2↑B.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低C.该催化循环中Fe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3.(2023·河北邢台统考一模)Fe氧簇MOF催化CH4与N2O反应的机理如图所示。下列说法错误的是( )A.总反应的化学方程式为CH4+N2OCH3OH+N2B.为该反应的催化剂C.该反应中存在极性键的断裂和非极性键的形成D.根据N2O分子的结构推测其电子式为4.(2023·浙江台州二模)反应2CO(g)+2NO(g)??2CO2(g)+N2(g) ΔH=-620.9 kJ·mol-1分三步进行,各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:下列说法不正确的是( )A.三步分反应中决定总反应速率的是反应ⅠB.Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)+2NO(g)===N2O(g)+CO2(g) ΔH=-513.5 kJ·mol-1C.根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低D.反应Ⅲ逆反应的活化能EaⅢ(逆)=554.9 kJ·mol-15.(2023·辽宁大连统考一模)已知总反应:2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)的速率方程为v=k·c2(NO)·c(Br2),k为速率常数,该反应机理可分为两步:(1)NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) 快;(2)NOBr2(g)+NO(g)2NOBr(g) 慢[速率方程v=k1·c(NO)·c(NOBr2),k1为速率常数,该反应速率近似认为是总反应的速率]。下列叙述正确的是( )A.k=k1·KcB.当v(Br2)正=2v(NOBr)逆时,总反应达到平衡C.总反应中生成物的总键能比反应物的总键能小a kJ·mol-1D.恒容时,增大Br2(g)的浓度能增加单位体积内活化分子的百分数,加快反应速率6.中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM 5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,具有重要的意义。反应过程如图所示:下列说法错误的是( )A.第Ⅰ步的活化能高于第Ⅱ步的活化能B.CO2加氢合成低碳烯烃反应中每一步均为氧化还原反应C.工业上选择适合的催化剂,有利于提高C2H4的单位时间产率D.该研究的应用有利于“碳中和”7.(2023·湖南张家界统考二模)500 ℃,HCl在催化剂M的作用下被O2氧化依次有如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成,计算机模拟单个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( )A.反应Ⅱ的活化能为1.45 eVB.反应Ⅰ的反应速率最慢C.总反应的热化学方程式为4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=-1.98 eV·mol-1D.HOOCl(g)比HCl(g)和O2(g)稳定8.过渡金属元素离子催化乙烯氧化成乙醛的反应机理如图所示。下列说法正确的是( )A.Pd2+和Cu+能够降低反应的活化能B.该反应历程中氢离子物质的量一直减小C.Pd的化合价在反应历程中未发生变化D.该历程的总反应为2CH2===CH2+O22CH3CHO9.(2023·辽宁抚顺统考模拟)用五乙烯六胺(PEHA)多聚物来捕获二氧化碳,以Ru PNP配合物作催化剂,可直接将空气中的二氧化碳转化为甲醇,反应的过程如图所示。下列叙述错误的是( )A.此过程总反应方程式为CO2+3H2CH3OH+H2OB.产品甲醇作为重要的能源物质,可作为车用燃料C.催化剂在循环过程中未参与中间反应D.反应过程中既有极性键的断裂,又有非极性键的断裂10.CO2加氢制备CH4的一种催化机理如图(活化的微粒用标注),下列说法中正确的是( )A.CO的能量高于CO2B.Ni—H2的形成增大了H—H键能C.Ni、La2O3和La2O2CO3是加氢反应的催化剂D.制备CH4的过程涉及极性键和非极性键的断裂、形成11.(2023·江西上饶联考)下图为酸性废水中纳米Fe/Ni复合材料去除NO的过程,溶液中铁以Fe2+形式存在。下列有关说法正确的是( )A.纳米Fe/Ni复合材料作催化剂,不参与反应B.反应Ⅰ中NO作氧化剂,反应Ⅱ中NO作还原剂C.增大单位体积水体中纳米Fe/Ni复合材料的投入量,可提高NO的去除效率D.假设反应都能彻底进行,反应Ⅰ、Ⅱ消耗的铁的物质的量相同12.(2023·福建福州二模)Ni活化C2H6的反应历程如下图所示:下列说法错误的是( )A.反应历程的决速步骤:中间体2→中间体3B.反应历程涉及非极性键的断裂和极性键的形成C.三种中间体比较,中间体2最稳定D.升高温度,Ni(s)+C2H6(g)NiCH2(s)+CH4(g)的化学平衡常数K增大13.(2023·山东潍坊模拟)《环境科学》刊发了我国科研部门采用零价铁活化过硫酸钠(Na2S2O8,其中S为+6价)去除废水中正五价砷[As(V)]的研究成果,其反应机理模型如图所示。下列说法错误的是( )A.反应过程中有非极性键的断裂B.溶液的pH越小,越有利于去除废水中的正五价砷C.碱性条件下,硫酸根自由基发生的反应为SO·+OH-===SO+·OHD.反应过程中,存在反应S2O+Fe===Fe2++2SO14.(2023·安徽蚌埠二模)已知复杂反应的速率由反应历程中活化能最大的一步基元反应决定。卤代烃的取代反应有以下两种反应历程,其反应过程中的能量变化如图所示:下列说法中错误的是( )A.卤代烃的取代为放热反应B.SN1 反应速率与c(Nu∶-)和c(R3CX)相关C.SN2反应速率与c(RX)和c(Nu∶-)相关D.SN1机理为两步反应,SN2机理为一步反应15.乙烯与溴单质发生加成反应的反应机理如图所示,下列有关叙述中错误的是( )A.溴离子中所有原子不在同一平面内B.相同条件下,乙烯与溴的CCl4溶液反应比与溴水反应更容易C.玻璃容器表面的Si—O键对反应进行有一定的促进作用D.将乙烯通入溴水中,理论上会有一定量的CH2BrCH2OH生成16.配合物[Co2(CO)8]催化烯烃氢甲酰化反应的催化反应历程如图所示。下列有关叙述错误的是( )A.整个催化反应历程中Co的成键数发生了变化B.生成A的过程中有极性键、非极性键的断裂和形成C.中间体物质D的结构简式为D.该催化反应总反应式为+CO+H2题型18 化学反应机理/历程 能垒图分析1.一定条件下,CH3CH===CH2与HCl发生加成反应有①②两种可能,反应进程中能量变化如图所示。下列说法中不正确的是( B )A.反应①②焓变不同,与产物稳定性有关,与反应的中间状态无关B.反应①②均经过两步反应完成,对应的分步反应过程中均放出能量C.其他条件不变,适当提高反应温度,可以提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例D.相同条件下,CH3CHClCH3(g)的生成速率大于CH3CH2CH2Cl(g)解析 焓变在给定反应中,只与始态和终态有关,与中间状态无关,根据图像可知,该反应为放热反应,放出热量越多,产物能量越低,该物质越稳定,故A说法正确;根据题图可知,反应①②的第一步都是产物能量高于反应物能量,即第一步吸收能量,故B说法错误;CH3CH2CH2Cl(g)CH3CHClCH3(g),该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向进行,可以提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例,故C说法正确;反应②的活化能比反应①的活化能低,化学反应速率快,因此相同条件下,CH3CHClCH3(g)的生成速率大于CH3CH2CH2Cl(g),故D说法正确。2.铁的配合物离子(用[L—Fe—H]+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( D )A.该过程的总反应为HCOOHCO2↑+H2↑B.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定解析 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。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,则会抑制甲酸的电离,使甲酸根离子浓度降低,反应Ⅰ→Ⅱ的反应速率减慢,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。由反应机理可知,Ⅱ→Ⅲ的过程,碳元素化合价升高,因此铁元素化合价降低;Ⅳ→Ⅰ的过程,氢元素化合价降低,因此铁元素化合价升高,所以Fe在反应过程中化合价发生了变化,故C正确。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。3.(2023·河北邢台统考一模)Fe氧簇MOF催化CH4与N2O反应的机理如图所示。下列说法错误的是( D )A.总反应的化学方程式为CH4+N2OCH3OH+N2B.为该反应的催化剂C.该反应中存在极性键的断裂和非极性键的形成D.根据N2O分子的结构推测其电子式为解析 根据题图中信息得到总反应的化学方程式为CH4+N2OCH3OH+N2,故A正确;开始时和N2O反应生成中间体,因此为该反应的催化剂,故B正确;该反应中存在碳氢极性键的断裂,氮氮非极性键的形成,故C正确;根据N2O分子的结构推测其电子式为 ,故D错误。4.(2023·浙江台州二模)反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=-620.9 kJ·mol-1分三步进行,各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:下列说法不正确的是( B )A.三步分反应中决定总反应速率的是反应ⅠB.Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)+2NO(g)===N2O(g)+CO2(g) ΔH=-513.5 kJ·mol-1C.根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低D.反应Ⅲ逆反应的活化能EaⅢ(逆)=554.9 kJ·mol-1解析 活化能越大,反应速率越慢,根据题图中信息可知,反应Ⅰ活化能最大,因此三步分反应中决定总反应速率的是反应Ⅰ,故A正确;根据图中信息和盖斯定律得到Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为CO(g)+2NO(g)===N2O(g)+CO2(g) ΔH=-314.3 kJ·mol-1,故B错误;由于CO(g)的能量不清楚,因此根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低,故C正确;根据总反应2CO(g)+2NO(g)??2CO2(g)+N2(g) ΔH=-620.9 kJ·mol-1和CO(g)+2NO(g)===N2O(g)+CO2(g) ΔH=-314.3 kJ·mol-1,得到反应Ⅲ为N2O(g)+CO2(g)+CO(g)===2CO2(g)+N2(g) ΔH=-306.6 kJ·mol-1,逆反应的活化能EaⅢ(逆)=(248.3+306.6) kJ·mol-1=554.9 kJ·mol-1,故D正确。5.(2023·辽宁大连统考一模)已知总反应:2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)的速率方程为v=k·c2(NO)·c(Br2),k为速率常数,该反应机理可分为两步:(1)NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) 快;(2)NOBr2(g)+NO(g)2NOBr(g) 慢[速率方程v=k1·c(NO)·c(NOBr2),k1为速率常数,该反应速率近似认为是总反应的速率]。下列叙述正确的是( A )A.k=k1·KcB.当v(Br2)正=2v(NOBr)逆时,总反应达到平衡C.总反应中生成物的总键能比反应物的总键能小a kJ·mol-1D.恒容时,增大Br2(g)的浓度能增加单位体积内活化分子的百分数,加快反应速率解析 反应2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)可由反应(1)+(2)得到,由于(1)反应快,反应速率由(2)决定,由Kc=可得c(NOBr2)=Kc·c(NO)·c(Br2),将其代入v=k1·c(NO)·c(NOBr2),得出v=k1·Kc·c2(NO)·c(Br2),即可得出k=k1·Kc,A正确;反应平衡时正、逆反应速率相等,则2v(Br2)正=v(NOBr)逆,B错误;正反应放热,断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量,则反应物总键能比生成物总键能小a kJ·mol-1,C错误;增大浓度,单位体积内活化分子百分数不变,D错误。6.中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM 5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,具有重要的意义。反应过程如图所示:下列说法错误的是( B )A.第Ⅰ步的活化能高于第Ⅱ步的活化能B.CO2加氢合成低碳烯烃反应中每一步均为氧化还原反应C.工业上选择适合的催化剂,有利于提高C2H4的单位时间产率D.该研究的应用有利于“碳中和”解析 第Ⅰ步为慢反应,第Ⅱ步为快反应,根据活化能越小反应速率越快的特点,第Ⅰ步的活化能高于第Ⅱ步的活化能,A正确;在(CH2)n低聚反应、异构化反应时,元素的化合价没有发生变化,是非氧化还原反应,B错误;催化剂除了具有高效性,还有选择性,适合的催化剂有利于提高某一产品的单位时间产率,C正确;该研究的应用有利于降低空气中CO2的含量,有利于“碳中和”,D正确。7.(2023·湖南张家界统考二模)500 ℃,HCl在催化剂M的作用下被O2氧化依次有如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三步反应组成,计算机模拟单个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( B )A.反应Ⅱ的活化能为1.45 eVB.反应Ⅰ的反应速率最慢C.总反应的热化学方程式为4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=-1.98 eV·mol-1D.HOOCl(g)比HCl(g)和O2(g)稳定解析 反应Ⅱ的活化能为(1.45-0.73) eV=0.72 eV,A错误;反应Ⅰ的能垒最高,所以反应Ⅰ的化学反应速率最慢,B正确;图像给出的是单个分子参与反应时的能量变化,总反应的热化学方程式为4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=-1.98NA eV·mol-1,C错误;由反应Ⅰ可知HOOCl(g)的总能量比HCl(g)和O2(g)的总能量高,能量越高,物质越不稳定,D错误。8.过渡金属元素离子催化乙烯氧化成乙醛的反应机理如图所示。下列说法正确的是( D )A.Pd2+和Cu+能够降低反应的活化能B.该反应历程中氢离子物质的量一直减小C.Pd的化合价在反应历程中未发生变化D.该历程的总反应为2CH2===CH2+O22CH3CHO解析 Cu+是中间产物,不是催化剂,不能降低反应的活化能,A错误;反应历程中氢离子的物质的量有增多和减少的过程,并不是一直减小,B错误;反应历程中Pd元素化合价可从+2价转化为0价,也可从0价转化为+2价,C错误;该历程的总反应为2CH2===CH2+O22CH3CHO,D正确。9.(2023·辽宁抚顺统考模拟)用五乙烯六胺(PEHA)多聚物来捕获二氧化碳,以Ru PNP配合物作催化剂,可直接将空气中的二氧化碳转化为甲醇,反应的过程如图所示。下列叙述错误的是( C )A.此过程总反应方程式为CO2+3H2CH3OH+H2OB.产品甲醇作为重要的能源物质,可作为车用燃料C.催化剂在循环过程中未参与中间反应D.反应过程中既有极性键的断裂,又有非极性键的断裂解析 由题给转化关系图可知,CO2与H2反应生成CH3OH和H2O,则总反应方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O,A正确;甲醇是液态燃料,燃烧热值高,所以甲醇可作为车用燃料,B正确;由题图可知,五乙烯六胺(PEHA)多聚物是催化剂,但是参加了反应,所以循环过程中催化剂参与中间反应,C错误;反应物CO2中含有极性键,反应物H2含有非极性键,则反应过程中有极性键和非极性键的断裂,D正确。10.CO2加氢制备CH4的一种催化机理如图(活化的微粒用标注),下列说法中正确的是( A )A.CO的能量高于CO2B.Ni—H2的形成增大了H—H键能C.Ni、La2O3和La2O2CO3是加氢反应的催化剂D.制备CH4的过程涉及极性键和非极性键的断裂、形成解析 CO为活化微粒,活化分子比普通分子的能量高,因此CO的能量高于CO2,故A正确;Ni—H2的形成有利于氢气分子解离为氢原子,因此Ni—H2的形成削弱了H—H键能,故B错误;Ni、La2O3是二氧化碳加氢反应的催化剂,La2O2CO3是中间产物,故C错误;制备甲烷过程中,有“C===O”“H—H”断裂,形成的键有“C—H”“O—H”,没有非极性键的形成,故D错误。11.(2023·江西上饶联考)下图为酸性废水中纳米Fe/Ni复合材料去除NO的过程,溶液中铁以Fe2+形式存在。下列有关说法正确的是( C )A.纳米Fe/Ni复合材料作催化剂,不参与反应B.反应Ⅰ中NO作氧化剂,反应Ⅱ中NO作还原剂C.增大单位体积水体中纳米Fe/Ni复合材料的投入量,可提高NO的去除效率D.假设反应都能彻底进行,反应Ⅰ、Ⅱ消耗的铁的物质的量相同解析 因为NO被还原为NO、NH,所以纳米Fe作还原剂,参与反应,A项错误;反应Ⅰ中NO作氧化剂,反应Ⅱ中NO被Fe还原为NH,作氧化剂,B项错误;增大单位体积水体中纳米Fe/Ni复合材料的投入量,即增大其浓度,同时也增大反应物间的接触面积,可提高NO的去除效率,C项正确;反应Ⅰ是硝酸根离子和铁反应生成亚硝酸根离子和亚铁离子,离子方程式为NO+Fe+2H+===Fe2++NO+H2O,反应Ⅱ的离子方程式为NO+3Fe+8H+===3Fe2++NH+2H2O,要使反应都能彻底进行,反应Ⅰ、Ⅱ消耗的铁的物质的量之比为1∶3,D项错误。12.(2023·福建福州二模)Ni活化C2H6的反应历程如下图所示:下列说法错误的是( D )A.反应历程的决速步骤:中间体2→中间体3B.反应历程涉及非极性键的断裂和极性键的形成C.三种中间体比较,中间体2最稳定D.升高温度,Ni(s)+C2H6(g)NiCH2(s)+CH4(g)的化学平衡常数K增大解析 活化能越大,反应速率越慢,慢反应为决速步骤,故反应历程的决速步骤:中间体2→中间体3,A正确;由题图可知,反应历程涉及C—C非极性键的断裂和C—H极性键的形成,B正确;三种中间体比较,中间体2能量最低,最稳定,C正确;Ni(s)+C2H6(g)的总能量比NiCH2(s)+CH4(g)高6.57 kJ·mol-1,该反应为放热反应,升高温度,Ni(s)+C2H6(g)NiCH2(s)+CH4(g)的化学平衡常数K减小,D错误。13.(2023·山东潍坊模拟)《环境科学》刊发了我国科研部门采用零价铁活化过硫酸钠(Na2S2O8,其中S为+6价)去除废水中正五价砷[As(V)]的研究成果,其反应机理模型如图所示。下列说法错误的是( B )A.反应过程中有非极性键的断裂B.溶液的pH越小,越有利于去除废水中的正五价砷C.碱性条件下,硫酸根自由基发生的反应为SO·+OH-===SO+·OHD.反应过程中,存在反应S2O+Fe===Fe2++2SO解析 反应过程中存在过硫酸钠中O—O键的断裂,故有非极性键的断裂,A正确;H3AsO4为弱酸,溶液的pH越小,越多As以分子形式存在,不利于去除废水中的正五价砷,B错误;由题图可知,碱性条件下,硫酸根自由基和氢氧根离子生成硫酸根离子和氢氧根自由基,发生的反应为SO·+OH-===SO+·OH,C正确;反应过程中,在腐蚀层表面存在反应S2O+Fe===Fe2++2SO,D正确。14.(2023·安徽蚌埠二模)已知复杂反应的速率由反应历程中活化能最大的一步基元反应决定。卤代烃的取代反应有以下两种反应历程,其反应过程中的能量变化如图所示:下列说法中错误的是( B )A.卤代烃的取代为放热反应B.SN1 反应速率与c(Nu∶-)和c(R3CX)相关C.SN2反应速率与c(RX)和c(Nu∶-)相关D.SN1机理为两步反应,SN2机理为一步反应解析 卤代烃的取代反应中生成物能量低于反应物,该反应为放热反应,A项正确;SN1为单分子亲核取代反应,反应物先解离为碳正离子与带负电荷的离去基团,这个过程的活化能大,决定反应速率,所以SN1反应速率只和c(R3CX)相关,B项错误;SN2反应为双分子亲核取代反应,只有一个反应,其反应速率与c(RX)和c(Nu∶-)相关,C项正确;SN1机理是两步反应,SN2机理为一步反应,D项正确。15.乙烯与溴单质发生加成反应的反应机理如图所示,下列有关叙述中错误的是( B )A.溴离子中所有原子不在同一平面内B.相同条件下,乙烯与溴的CCl4溶液反应比与溴水反应更容易C.玻璃容器表面的Si—O键对反应进行有一定的促进作用D.将乙烯通入溴水中,理论上会有一定量的CH2BrCH2OH生成解析 溴离子中存在饱和碳原子,因此所有原子不在同一平面内,A项正确;溴和CCl4均为非极性分子,H2O为极性分子,需要环境诱导增强键的极性,因此乙烯与溴水反应比与溴的CCl4溶液反应更容易,B项错误;Si—O键为极性键,由反应机理可知,对其反应进行有一定的促进作用,C项正确;溴水中含有HBrO,可参与加成反应,生成CH2BrCH2OH,D项正确。16.配合物[Co2(CO)8]催化烯烃氢甲酰化反应的催化反应历程如图所示。下列有关叙述错误的是( B )A.整个催化反应历程中Co的成键数发生了变化B.生成A的过程中有极性键、非极性键的断裂和形成C.中间体物质D的结构简式为D.该催化反应总反应式为+CO+H2解析 由题图可知,Co的成键数发生了变化,物质C中Co成键数为5,物质E中Co成键数为6,故A正确;Co2(CO)8和H2生成A的过程中,有非极性键的断裂和极性键的形成,无极性键的断裂和非极性键的形成,E生成A的过程中只有极性键的断裂和形成,故B错误;根据物质C和E的结构简式可推出,D的结构简式为,故C正确;根据整个反应历程可知其总反应式为+CO+H2,故D正确。 展开更多...... 收起↑ 资源预览