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过关检测9 反应机理的分析及应用
1．我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg－CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3－丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
对上述电池放电时CO2的捕获和转化过程开展了进一步研究，电极上CO2转化的三种可能反应路径及相对能量变化如图(*表示吸附态)。下列说法错误的是( )
A．PDA捕获CO2的反应为
B．路径2是优先路径，速控步骤反应式为
C．路径1、3经历不同的反应步骤但产物相同；路径2、3起始物相同但产物不同
D．三个路径速控步骤均涉及*CO转化，路径2、3的速控步骤均伴有PDA再生
2．用“循环电沉积”法处理制备锂电池，其中Li2CO3和C在MoS2的催化作用下发生电极反应，其反应历程中的能量变化如下图。下列说法不正确的是(　　)
A．反应历程中存在极性键和非极性键的断裂和形成
B．反应历程中涉及电子转移的变化均吸收能量
C．MoS2催化剂通过降低电极反应的活化能使反应速率加快
D．电极上失去0.2 mol e－时，生成CO2的体积为2.24 L(标准状况下)
3．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．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
C．[L－Fe－H]＋是该反应的催化剂 D．H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
4．氢能是一种重要的清洁能源，由HCOOH可以制得H2。在催化剂作用下，HCOOH催化释放氢的反应机理和相对能量的变化情况分别如图1和图2所示。下列叙述正确的是(　　)
A．HCOOH催化释放氢的过程中有非极性键的断裂与形成
B．HCOOD催化释放氢反应除生成CO2外，还生成H2、HD、D2
C.在催化剂表面解离C－H键比解离O－H键难
D．HCOOH催化释放氢的热化学方程式为：HCOOH===CO2＋H2　ΔH＝－0.45 eV
5．Aun纳米团簇能催化水煤气变换反应，其微观反应机理如图1所示，反应过程中相对能量的变化如图2所示。已知图2中TS表示过渡态，FS表示稳定的共吸附。下列说法错误的是(　　)
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A．稳定性：FSe2大于FSe1 B．升高温度，体系中CO的含量升高
C．制约总反应速率反应为CO*＋OH*===COOH* D．升高温度，过程 g比过程f速率变化小
6．二氧化碳选择性加氢制甲醇是解决温室效应、发展绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一。常温常压下利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应机理和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)，下列说法错误的是(　　)
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A．催化剂能改变反应机理，加快反应速率，降低反应热
B．二氧化碳选择性加氢制甲醇是放热反应
C．该历程的决速步为HCOO*＋4H*===CH3O*＋H2O
D．总反应为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
7．科研人员利用高压N2气流将水微滴喷射到涂覆催化剂的石墨网上，研究常温制氨，其反应历程中微粒转化关系如图1，相对能量变化关系如图2，图中*表示催化剂表面吸附位。下列说法正确的是(　　)
A．*N2*N2H过程中发生非极性键的断裂与形成
B．Ⅰ转化为*NH和NH3的过程中会生成N2H4
C．Ⅱ表示的微粒符号是*NHNH2
D．反应历程中放热最多的反应是*NHNH＋2H3O＋＋2e－*NH＋NH3＋2H2O
8．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ⅱⅲ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
9．含钒催化剂中钒氧四面体物种()催化某反应的反应机理和相对能量的变化如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．该过程的总反应为
B．该过程中有非极性键的断裂与形成
C．该催化循环中V元素的化合价不变
D．该过程的总反应速率由反应Ⅲ决定
10．N－Zn/TiO2光催化氧化可用于工业上含硫废液的处理，光生电子(e－)与水电离出的H＋、O2作用生成过羟基自由基(HO2·)，空穴(h＋)与水电离出的OH－作用生成羟基自由基(·OH)，HO2·和·OH分别与SO反应生成SO，变化过程如下图所示。下列说法错误的是(　　)
A．·OH氧化SO的反应为2·OH＋SO===SO＋H2O
B．①②过程和③④过程产生的SO之比为1∶1
C．pH过低或过高均会影响催化剂的催化效果
D．氧化含硫废液的总反应为2SO＋O22SO
11．乙烯水合法制乙醇的反应机理如下，能量与反应进程关系如图所示。下列叙述不正确的是(　　)
A．第①步反应是吸热反应，第②③步反应是放热反应
B．总反应速率由第①步反应决定
C．第①步反应过程中，只有碳碳键断裂和碳氢键形成
D．第③步的反应为＋H2O＋H3O＋
12．Diels－Alder反应，又名双烯合成反应，是指共轭双烯与含有碳碳双键或碳碳三键的化合物生成六元环状化合物的反应，该反应是有机化学合成中非常重要的手段之一。1928年德国化学家Diels O和Alder K首次发现和记载这种新型反应，他们也因此获得了1950年的诺贝尔化学奖。Benjamin List和DavidW.C.MacMillan利用有机分子模拟生物体内“酰缩酶”催化Diels－Alder反应也取得重要进展，荣获2021年诺贝尔化学奖。某Diels－Alder反应的催化机理如图所示[t－Bu－为叔丁基，Bn－为苄基(C6H5CH2－)]，下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE "../../../新建文件夹/教师/新建文件夹/2024-3-191.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../新建文件夹/教师/新建文件夹/2024-3-191.TIF" \* MERGEFORMAT
A．ⅥⅢ过程中有O－H键的形成 B．Ⅴ为 INCLUDEPICTURE "../../../新建文件夹/教师/新建文件夹/2024-3-192.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../新建文件夹/教师/新建文件夹/2024-3-192.TIF" \* MERGEFORMAT
C．Ⅰ分子存在顺反异构体 D．Ⅲ是反应的催化剂，降低了反应的活化能
13．某酮和甲胺的反应机理及能量图像如图所示。下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\441HX23.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\441HX23.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\441HX23.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\张新伟\\张新伟\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\441HX23.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\张新伟\\张新伟\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\441HX23.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\张新伟\\张新伟\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\441HX23.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\张新伟\\张新伟\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\441HX23.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\360MoveData\\Users\\Administrator\\Desktop\\《金版教程》2025-大二轮专题复习冲刺方案-化学-创新版\\全书完整Word文档\\分Word文档\\第一部分 小题各个击破\\441HX23.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．该历程中H＋为催化剂，故H＋浓度越大，反应速率越快
B．该历程中发生了加成反应和消去反应
C．反应过程中有极性键的断裂和生成
D．该历程中制约反应速率的反应为反应②
14．N2O是温室气体之一。CO和N2O在Fe＋作用下转化为N2和CO2，反应的能量变化及反应历程如图所示，两步基元反应为①Fe＋＋N2O===N2＋FeO＋　K1，②FeO＋＋CO===Fe＋＋CO2　K2。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HXA163.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HXA163.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HXA163.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\张新伟\\张新伟\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\402HXA163.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\张新伟\\张新伟\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\402HXA163.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\张新伟\\张新伟\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\402HXA163.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\张新伟\\张新伟\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\402HXA163.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\360MoveData\\Users\\Administrator\\Desktop\\《金版教程》2025-大二轮专题复习冲刺方案-化学-创新版\\全书完整Word文档\\分Word文档\\第一部分 小题各个击破\\402HXA163.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．该反应ΔH＞0 B．升高温度，将降低N2O的平衡转化率
C．两步反应中，决定总反应速率的是反应② D．Fe＋既改变反应历程，也改变了反应的ΔH
15．有机锌试剂和芳基或乙基卤化物等进行偶联反应的反应过程如图所示(R，R′表示烃基)。下列说法错误的是(　　)
　
A．中间产物可催化偶联反应
B．上述过程中偶联反应的历程有两种
C．反应过程中既有极性键的断裂又有非极性键的形成
D．存在反应＋RZnCl===＋ZnCl2
16．铜催化乙炔选择性氢化制备1，3－丁二烯的反应机理和部分反应过程如图所示(吸附在铜催化剂表面上的物质用*标注)。下列说法错误的是(　　)
A．反应Ⅰ的速率小于反应Ⅱ的速率
B．增大Cu的比表面积，可增大反应速率，但不能提高C2H2的平衡转化率
C．C2H3*转化成C4H6(g)过程中，有非极性键的断裂和形成
D．若用丙炔为原料，将生成两种分子式为C6H10的有机物
17．一定条件下，丙烯与HCl反应生成CH3CHClCH3和CH3CH2CH2Cl的反应历程如图所示。[已知Arrhenius经验公式为Rln k＝－＋C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)]，下列说法正确的是(　　)
A．反应CH3CH==CH2＋HClCH3－CH2－CH2Cl的ΔH2为－(ΔE3＋ΔE4) kJ/mol
B．丙烯与HCl的加成反应为放热反应，所以该反应一定能自发进行
C．其他条件不变，适当升高温度可以提高加成产物CH3CHClCH3的比例
D．根据该反应推测，丙烯与HBr加成的主要产物为2－溴丙烷
【过关检测9 反应机理的分析及应用】答案
1．D。解析：由反应路径可知，PDA捕获CO2生成，A项正确；由题给信息可知，路径2为优先路径，由能量变化图可知，路径2中*CO转化为*C2O的活化能最大，是速控步骤，反应式为 ＋e，B项正确；由题图中路径1和路径3的物质转化关系可知，二者经历的步骤不同，但产物均为*MgCO3，路径2、3的起始物均为，但路径2的产物为*MgC2O4，路径3的产物为*MgCO3，C项正确；反应历程中活化能最大的步骤为速控步骤，由反应进程图结合反应路径图可知，路径1中，*CO＋*CO2＋e－*CO＋*CO的活化能最大，路径2中的速控步骤为*CO＋＋e－PDA＋*C2O，路径3中的速控步骤为*CO＋e－*CO＋*CO，三个路径的速控步骤均涉及*CO的转化，路径2的速控步骤有PDA的再生，路径3的速控步骤没有PDA的再生，D项错误。
2．D。解析：从图中可以看出，起始到第一个台阶C与碳酸根反应生成CO和CO2，失去电子，吸收能量；第二个台阶到第三个台阶，CO和碳酸根生成草酸根，吸收能量，过程中有CO2放出；第三个台阶到第四个台阶，草酸根失去电子生成CO2，吸收能量；第四个台阶到终态，CO2释放出来，放出能量。A.整个过程中有碳酸根中C－O键断裂，CO中C－O键生成，含极性键的断裂和生成；有草酸根中C－C键的生成和断裂，故有非极性键的生成和断裂，A正确；B.图示中可以看出，涉及电子转移的变化均吸收能量，B正确；C.催化剂可以降低反应的活化能，故MoS2 催化剂也是通过降低电极反应的活化能使反应速率加快，C正确；D.从图中可看出，整个电极总反应为C＋2CO－4e－===3CO2↑，电极上失去0.2 mol e－时，生成CO2的体积为3.36 L(标准状况下)，D错误。
3．B。解析：A．根据反应机理图，[L－Fe－H]＋催化甲酸分解为二氧化碳和氢气，总反应为HCOOHCO2↑＋H2↑，故选A；B.活化能越大反应速率越慢，慢反应决定总反应速率，Ⅳ→Ⅰ的活化能最大，该过程的总反应速率由Ⅳ→Ⅰ步骤决定，故B错误；C.反应前后[L－Fe－H]＋没有变化，[L－Fe－H]＋是该反应的催化剂，故C正确；D.H＋浓度过大能使HCOO－浓度降低，反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢，H＋浓度过小能使Ⅲ→Ⅳ速率减慢，故D正确；选B。
4．C。解析：A.转化涉及到N—H键的断裂和形成、O—H键的断裂以及H—H键的形成，没有非极性键的断裂，A错误；B.若用HCOOD代替HCOOH，反应为HCOOD分解，除生成CO2外，还生成HD，没有H2、D2，B错误；C.由图可知，Ⅱ→Ⅲ过程中断裂O—H键，Ⅲ→Ⅳ过程中断裂C—H键，Ⅲ→Ⅳ的活化能大于Ⅱ→Ⅲ的，故在催化剂表面解离C—H键比解离O—H键难，C正确；D.图2表示1分子HCOOH(g)生成CO2(g)和H2(g)时放出能量0.45 eV，而热化学方程式中ΔH为1 mol反应的热量变化，故D错误。
5．C。解析：A.由图可知，FSe2能量低于FSe1，根据能量越低越稳定，则稳定性：FSe2大于FSe1，故A正确；B.水煤气变换反应为H2O＋CO===CO2＋H2，由图2可知，反应物总能量高于生成物总能量，则该反应为放热反应，ΔH＜0，升高温度，平衡逆向移动，体系中CO的含量升高，故B正确；C.制约总反应速率的反应为活化能最大的反应，由图2可知，活化能最大的反应为H2O*===H*＋OH*，故C错误；D.由图可知过程g由FSe1转化为FSg，过程f由FSe2转化为FSf，过程 g活化能小，升高温度时，过程 g比过程f速率变化小，故D正确。
6．A
7．B。解析：*N2→*N2H过程中发生非极性键的断裂，无非极性键的形成，A错误；Ⅰ转化为*NH和NH3的反应方程式为*NHNH2＋H3O＋＋e－→*NH＋NH3＋H2O，过程中会生成N2H4过渡，B正确；生成Ⅱ的方程式为*NH＋H3O＋＋e－→*NH2＋H2O，Ⅱ为*NH2，C错误；反应历程中放热最多的反应是Ⅰ和H3O＋、e－的反应，方程式为*NHNH2＋H3O＋＋e－→*NH＋NH3＋H2O，D错误。
8．A。解析：由图可知，步骤ⅱⅲ的活化能最大。反应速率最小，所以步骤ⅱⅲ为决速步，故A正确；使用催化剂可以降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，故B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，由图可知，该反应进程中有2个过渡态，所以有2个基元反应，故C错误；升高温度，反应物分子中活化分子的百分数增加，故D错误。
9．C。解析：A．根据反应机理可知苯和过氧化氢在催化剂作用下生成苯酚和水，A正确；B.该过程中有O－O非极性键的断裂与形成，B正确；C.根据反应机理可知，V形成的共价键数目发生变化，该催化循环中V元素的化合价改变，C错误；D.根据反应进程可知，该过程中反应Ⅲ的活化能最大，该过程的总反应速率由反应Ⅲ决定，D正确；故选C。
10．B。·OH氧化SO为硫酸根，其反应为2·OH＋SO===SO＋H2O，故A正确；反应①②过程中HO2·和SO反应生成SO，反应为2HO2·＋3SO===3SO＋H2O，反应③④过程中·OH和SO反应生成SO，反应为2·OH＋＋SO===SO＋H2O，由①③过程可知H＋～HO2·，OH－～·OH，而H2O电离的H＋和OH－物质的量之比1∶1，所以产生的SO之比为3∶1，故B错误；该变化过程中氢离子和氢氧根均参与了反应，所以pH过低或过高均会影响催化剂的催化效果，故C正确；由图可知，氧化含硫废液的总反应为2SO＋O22SO，故D正确。
11．C。解析：A.根据图中信息第①步反应反应物总能量低于生成物总能量，因此第①步反应是吸热反应，同理得到第②③步反应是放热反应，故A正确；B.第①步反应的活化能最大，因此总反应速率由第①步反应决定，故B正确；C.第①步反应过程中，有碳碳键断裂和碳氢键形成，还有氧氢键的断裂，故C错误；D.根据图中信息得到第③步的反应为＋H2O＋H3O＋，故D正确。
12．D。解析：A.Ⅵ＋Ⅰ－Ⅱ＋Ⅲ，由Ⅵ、Ⅰ、Ⅲ的结构可以推出Ⅱ为H2O，所以Ⅵ→Ⅲ过程中有O－H键的形成，故A正确；B.Ⅴ是总反应的产物，该Diels Alder总反应为 INCLUDEPICTURE "../../../新建文件夹/教师/新建文件夹/2024-3-193.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../新建文件夹/教师/新建文件夹/2024-3-193.TIF" \* MERGEFORMAT ，则Ⅴ为 INCLUDEPICTURE "../../../新建文件夹/教师/新建文件夹/2024-3-192.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../新建文件夹/教师/新建文件夹/2024-3-192.TIF" \* MERGEFORMAT ，故B正确；C.Ⅰ分子中碳碳双键的两个碳原子均连有不同的原子或原子团，存在顺反异构体，故C正确；D.Ⅲ是中间产物，Ⅵ是反应的催化剂，降低了反应的活化能，故D错误。
13．A
14．B。解析：由图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，反应为放热反应，即ΔH<0，A错误；该反应为放热反应，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，即平衡向逆反应方向移动，N2O的平衡转化率降低，B正确；由图示可知，反应①的活化能较高，反应速率较慢，总反应速率由最慢的一步反应决定，因此决定总反应速率的是反应①，C错误；由反应①和反应②可知，Fe＋为该反应的催化剂，催化剂可以改变反应历程，加快化学反应速率，但不能改变反应的ΔH，D错误。
15．D。解析：中间产物NiPh3PPh3PR′Cl是第3步反应的反应物，是第5步反应的产物，所以该中间产物可催化偶联反应，选项A正确；偶联反应的历程有两种：第1、2步是历程Ⅰ，第3、4、5步是历程Ⅱ，选项B正确；反应过程中既有极性键断裂(如第1步断Ni—Cl键)，又有非极性共价键的形成(如第2步形成R—R键)，选项C正确；由图示可知，NiPh3PPh3PClCl与RZnCl反应时，2个Cl原子都断下来，被R原子代替，生成NiPh3PPh3PRR和ZnCl2，选项D错误。
16．D。解析：根据题图可知，反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ的活化能，所以反应Ⅰ的速率小于反应Ⅱ的速率，A正确；增大Cu的比表面积，可增大反应速率，催化剂不能使平衡移动，不能提高C2H2的平衡转化率，B正确；C2H3*转化成C4H6(g)过程中，先是碳碳双键中有1个键断裂，后又有碳碳双键和碳碳单键的形成，所以有非极性键的断裂和形成，C正确，若原料用丙炔，则会有CH3CH==CH－CH==CHCH3、CH2==C(CH3)－C(CH3)==CH2、CH3CH==CH－C(CH3)==CH2三种分子式为C6H10的有机物生成，D错误。
17．D。解析：A.根据图示，不能求得反应CH3CHCH2＋HClCH3－CH2－CH2Cl的ΔH2，A错误；B.由图可知，丙烯与HCl加成生成CH3CHClCH3或CH3CH2CH2Cl的反应都是放热反应，ΔH＜0，反应的ΔS＜0，根据ΔH－TΔS＜0时自发进行，反应在低温下能自发进行，B错误；C.丙烯与HCl反应生成CH3CHClCH3和CH3CH2CH2Cl的反应都为放热反应，升高温度，反应都向着消耗CH3CHClCH3和CH3CH2CH2Cl的方向移动，CH3CHClCH3和CH3CH2CH2Cl的比例都会降低，C错误；D.由图中可以看出生成CH3CHClCH3的活化能较低，反应的主要产物为CH3CHClCH3，类似的丙烯与HBr加成的主要产物为2-溴丙烷，D正确。
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