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微测7　基元反应
选择题:每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2025·石家庄模拟)在电催化5-羟甲基糠醛(HMF)加氢制备2,5-呋喃二甲醇(BHMF)的反应中,碳负载的纳米Pb/PbO复合催化剂发挥了关键作用,其阴极的催化反应路径如图所示(H*代表活性氢)。下列说法错误的是(　　)
A.反应过程中有非极性键的断裂与形成
B.H*转化为H2会降低BHMF的产率
C.生成BHMF的电极反应式为HMF+2H2O+2e-===BHMF+2OH-
D.Pb/PbO复合催化剂能提供双中心活性位点吸附HMF和H*
2.(2025·秦皇岛一模)我国科研团队研究发现使用GaZrOx双金属氧化物可形成氧空位,GaZrOx具有催化氧化性能,可实现CO2加氢制甲醇。其反应机理如图所示,用“*”表示催化剂。下列说法正确的是(　　)
A.增大压强和催化剂的表面积均能提高甲醇的平衡产率
B.转化过程中涉及极性键和非极性键的断裂和形成
C.氢化步骤的反应为HCOO*H+2H2H3CO*H+H2O
D.每生成0.5 mol甲醇将有1.5 mol电子发生转移
3.我国科学家成功催化氢化CO2获得甲酸,利用化合物1催化氢化CO2的反应过程如图甲所示(Bu表示丁基),其中化合物2与水反应生成化合物3和HCOO-过程中的能量变化如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
甲
乙
A.图甲的转化过程中元素化合价均未发生变化
B.化合物1到化合物2的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成
C.化合物2的总键能大于化合物3的总键能
D.图乙表示的反应历程包括三步基元反应,第一步为决速步
4.(2025·呼和浩特一模)电喷雾电离得到的M+(Fe+、CO+、Ni+等)与O3反应可得MO+。MO+分别与CH4、CD4反应机理如图所示(两者历程相似,图中以CH4示例)。已知:直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢。下列说法错误的是(　　)
A.该反应为放热反应
B.步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是Ⅰ
C.MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线c
D.若MO+与CHD3反应,氘代甲醇的产量CHD2OD>CD3OH
5.(2025·山西模拟)SOCl2(二氯亚砜)是一种无色易挥发的液体,可以用作锂电池的正极活性物质。研究表明在含Li+的SOCl2溶液中加入I2,可提高Li-SOCl2电池的性能,该电池放电时,正极的物质转变步骤如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.I2是该反应的催化剂
B.正极的电极反应式为2SOCl2+4Li++4e-S+SO2+4LiCl
C.S、O、Cl三种元素的第一电离能和电负性均为O>Cl>S
D.SO2分子的VSEPR模型名称为V形
6.(2025·“八省联考”内蒙古卷)某离子液体的阴离子[CH(CN)2]-可以吸收CO2,其可能的两种反应路径如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.两种路径的总反应相同
B.路径Ⅰ是主要的反应途径
C.该反应为放热反应
D.生成物中既含离子键又含共价键
7.(2025·“八省联考”四川卷)恒容反应器中,Rh和Rh/Mn均能催化反应:HCHO+H2+COHOCH2CHO(羟基乙醛),反应历程如图所示,I1~I3为中间体,TS1~TS3为过渡态。
下列叙述正确的是(　　)
A.“CO插入”步骤,ΔH为-17.6 kcal/mol
B.Rh催化作用下,“加氢”步骤为决速步骤
C.Rh/Mn催化作用下,羟基乙醛的生成速率更小
D.反应达平衡时,升高温度,羟基乙醛的浓度增大
8.(2025·“八省联考”陕西、山西、宁夏、青海卷)某团队合成了一种铁掺杂二氧化钛的新型催化剂,用于转化H2S为单质S,提出的催化历程示意图如下。NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.O2使Fe2+转化成Fe3+,恢复催化剂活性
B.过程①和④均发生了非极性键的断裂
C.过程②和③均发生了氧化还原反应
D.理论上,每转化34 g H2S,转移的电子数目为NA
9.(2025·“八省联考”河南卷)环己酮可以在Zr基催化剂作用下转化为环己醇,其可能的反应机理如图所示。
下列说法错误的是(　　)
A.该反应的还原剂是
B.反应过程中涉及O—H键的断裂和形成
C.用同位素标记的代替可得到
D.环己酮转化为环己醇的反应为++
10.某溴丁烷与乙醇反应的能量转化如图(“”表示过渡态)。下列说法错误的是(　　)
A.总反应为取代反应
B.该反应过程中C原子杂化方式有变化
C.反应过程中(CH3)3C+是中间产物
D.决定该过程正反应快慢的步骤与逆反应快慢的步骤互为可逆反应
11.(2025·日照模拟)X→Y反应分两步进行,在催化剂Cat1、Cat2作用下能量变化如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.Cat1作用下,第二步反应为决速反应
B.两种催化剂不改变总反应能量变化
C.催化剂可以改变生成物Y的平衡浓度
D.升高温度,第一步反应加快,第二步反应减慢
12.(2025·株洲模拟)在一定条件下,苯与浓硝酸和浓硫酸混合物的反应机理和能量变化如图所示:
下列说法错误的是(　　)
A.反应②为决速步骤
B.反应①的化学方程式为HNO3+H2SO4N+HS+H2O
C.反应过程中碳原子的杂化方式保持不变
D.该条件下,为主产物
微测7　基元反应
1.A　解析　反应过程中有H—O、CO极性键的断裂,H—H非极性键的形成,H—O、C—H极性键的形成,A项错误;H*与HMF形成,若H*转化为H2会降低BHMF的产率,B项正确;水得电子生成氢氧根和H*,H*与HMF反应生成BHMF,电极反应式为HMF+2H2O+2e-===BHMF+2OH-,C项正确;Pb/PbO复合催化剂能提供双中心活性位点吸附HMF(PbO)和H*(Pb),D项正确。
2.C　解析　该转化实现二氧化碳与氢气反应生成甲醇和水,反应方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O。加压平衡正移,能提高甲醇的平衡产率,增大催化剂的表面积不能使平衡移动,能提高单位时间甲醇的产量,无法提高平衡产率,A项错误;由方程式可知,整个过程涉及CO极性键、H—H非极性键的断裂,C—H极性键的形成,无非极性键的形成,B项错误;根据机理图可知,氢化步骤反应为HCOO*H+2H2H3CO*H+H2O,C项正确;由反应方程式可知,每生成1 mol CH3OH,氢元素化合价由0价升高到+1价,转移6 mol e-,则每生成0.5 mol甲醇将有3 mol电子发生转移,D项错误。
3.B　解析　由图甲可知,化合物4转化为化合物1时,氢气生成水,被氧化,因此铁元素化合价降低被还原,化合物1转化为化合物2时,二氧化碳生成甲酸根离子,碳元素化合价降低,因此铁元素化合价升高,A项错误;由图甲可知,化合物1到化合物2的过程中二氧化碳中的碳氧键断裂,生成碳氢键,B项正确;由图乙可知,化合物2与水反应生成化合物3和HCOO-过程是放热反应,则化合物2的总键能小于化合物3的总键能,C项错误;图乙中峰存在3个过渡态,则包括三步基元反应,其中峰值越大则活化能越大,活化能越大反应越慢,决定总反应速率的是慢反应,第二步反应的活化能最大,故第二步为决速步骤,D项错误。
4.D　解析　步骤Ⅰ、步骤Ⅱ均为放热反应,A项正确;由题图可知,步骤Ⅰ涉及碳氢键的断裂和氢氧键的形成,步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成,所以涉及氢原子成键变化的是步骤Ⅰ,B项正确;直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,反应速率会变慢,说明正反应活化能会增大,则MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线c,C项正确;MO+与CHD3反应时,因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时,步骤Ⅰ的活化能增大,反应速率会变慢,则CHD2OD更难获得,故产率:CHD2OD5.D　解析　步骤1中I2与SOCl2反应生成SOCl2·I2,步骤2中SOCl2·I2与Li+、e-反应生成LiCl、SOICl、I,步骤3中SOICl、I反应生成S、SO2、I2。由图可知,I2在反应中被消耗又生成,起催化作用,A项正确;放电时,正极上SOCl2得到电子发生还原反应,故正极电极反应为2SOCl2+4Li++4e-S+SO2+4LiCl,B项正确;同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,元素电负性随着原子序数的增大而增大,同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,元素电负性随着原子序数的增大而减小,故S、O、Cl的第一电离能和电负性均为O>Cl>S,C项正确;SO2分子中S原子价层电子对数=2+(6-2×2)=3,有1个孤电子对,故SO2的VSEPR模型名称为平面三角形,D项错误。
6.B　解析　反应物相同,经过不同的反应路径,最终生成物相同,均为[C(CN)2COOH]-,总反应均为[CH(CN)2]-+CO2===[C(CN)2COOH]-,A项正确;路径Ⅱ活化能小,反应速率快,故路径Ⅱ是主要的反应途径,B项错误;该反应的反应物总能量高于生成物总能量,则该反应为放热反应,C项正确;生成物为[C(CN)2COOH]-,其内部含有共价键,离子液体中呈电中性,故离子液体中还含有阳离子,与[C(CN)2COOH]-之间存在离子键,D项正确。
7.B　解析　由题图可知,“CO插入”步骤为放热反应,反应ΔH=-15.4 kcal/mol,A项错误;反应的活化能越大,反应速率越慢,慢反应是反应的决速步骤,由题图可知,Rh催化作用下,“加氢”步骤的活化能为24.4 kcal/mol,反应的活化能最大,所以“加氢”步骤为决速步骤,B项正确;反应的活化能越大,反应速率越慢,由图可知,Rh催化作用下,反应的活化能大于Rh/Mn催化作用下,所以在Rh/Mn催化作用下羟基乙醛的生成速率更大,C项错误;由图可知,生成羟基乙醛的反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,羟基乙醛的浓度减小,D项错误。
8.A　解析　根据图示③④两步历程,可知O2使Fe2+转化成Fe3+,恢复催化剂活性,A项正确;过程①中没有发生非极性键的断裂,过程④中发生了OO非极性键的断裂,B项错误;过程②中铁元素化合价发生变化,发生氧化还原反应,过程③中元素化合价没有变化,没有发生氧化还原反应,C项错误;根据图示,该催化历程的总反应为2H2S+O22S+2H2O,可知H2S~2e-,理论上,每转化34 g H2S即1 mol H2S,转移的电子数目为2NA,D项错误。
9.C　解析　由反应机理图可知变为,发生了还原反应,还原剂为,A项正确;由反应机理图可知,反应的总反应为++,可知有O—H键的断裂和形成,B项正确;用同位素标记的代替可得到,C项错误;环己酮可以在Zr基催化剂作用下转化为环己醇,反应总方程式为++,D项正确。
10.D　解析　该反应的总反应为(CH3)3CBr+C2H5OH(CH3)3COC2H5+HBr,属于取代反应,A项正确;该反应过程中,(CH3)3CBr、C2H5OH中C原子采取sp3杂化,(CH3)3C+中C原子采取sp3和sp2杂化,杂化方式有变化,B项正确;反应过程中共出现两种含碳中间产物,(CH3)3C+是其中一种中间产物,C项正确;正、逆反应的决速步骤由活化能最大、反应速率最慢的反应决定,决定该过程正反应快慢的步骤是第一步,决定逆反应快慢的步骤为第二步,二者不互为可逆反应,D项错误。
11.B　解析　化学反应速率取决于慢反应,由图可知,Cat1作用下第一步反应的活化能大于第二步,则第一步反应为慢反应,为决速反应,A项错误;总反应的能量变化取决于反应物的总能量和生成物总能量的差值,与催化剂无关,故两种催化剂不改变总反应能量变化,B项正确;催化剂改变反应历程,降低反应活化能,加快化学反应速率,但是不能使平衡发生移动,故催化剂不可以改变生成物Y的平衡浓度,C项错误;升高温度,第一步反应加快,第二步反应也加快,D项错误。
12.C　解析　由反应机理图可知,反应②的活化能最大,反应速率最慢,为决速步骤,A项正确;由元素守恒和电荷守恒可知,反应①的化学方程式为HNO3+H2SO4N+HS+H2O,B项正确;由图可知,苯环中碳原子为sp2杂化,中间产物与硝基相连的碳原子为sp3杂化,饱和碳原子为sp3杂化,C项错误;由反应历程可知,反应③的活化能低于反应④,且的稳定性大于,故反应③为主反应,为主产物,D项正确。(共36张PPT)
微测7　基元反应
选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。
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1.(2025·石家庄模拟)在电催化5-羟甲基糠醛(HMF)加氢制备 2，5-呋喃二甲醇(BHMF)的反应中，碳负载的纳米Pb/PbO复合催化剂发挥了关键作用，其阴极的催化反应路径如图所示(H*代表活性氢)。下列说法错误的是(　　)
A.反应过程中有非极性键的断裂与形成
B.H*转化为H2会降低BHMF的产率
C.生成BHMF的电极反应式为HMF+2H2O+2e-===BHMF+2OH-
D.Pb/PbO复合催化剂能提供双中心活性位点吸附HMF和H*
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2.(2025·秦皇岛一模)我国科研团队研究发现使用GaZrOx双金属氧化物可形成氧空位，GaZrOx具有催化氧化性能，可实现CO2加氢制甲醇。其反应机理如图所示，用“*”表示催化剂。下列说法正确的是
(　　)
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3.我国科学家成功催化氢化CO2获得甲酸，利用化合物1催化氢化CO2的反应过程如图甲所示(Bu表示丁基)，其中化合物2与水反应生成化合物3和HCOO-过程中的能量变化如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
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A.图甲的转化过程中元素化合价均未发生变化
B.化合物1到化合物2的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成
C.化合物2的总键能大于化合物3的总键能
D.图乙表示的反应历程包括三步基元反应，第一步为决速步
由图甲可知，化合物4转化为化合物1时，氢气生成水，被氧化，因此铁元素化合价降低被还原，化合物1转化为化合物2时，二氧化碳生成甲酸根离子，碳元素化合价降低，因此铁元素化合价升
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高，A项错误；由图甲可知，化合物1到化合物2的过程中二氧化碳中的碳氧键断裂，生成碳氢键，B项正确；由图乙可知，化合物2与水反应生成化合物3和HCOO-过程是放热反应，则化合物2的总键能小于化合物3的总键能，C项错误；图乙中峰存在3个过渡态，则包括三步基元反应，其中峰值越大则活化能越大，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应，第二步反应的活化能最大，故第二步为决速步骤，D项错误。
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A.该反应为放热反应
B.步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是Ⅰ
C.MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线c
D.若MO+与CHD3反应，氘代甲醇的产量CHD2OD>CD3OH
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步骤Ⅰ、步骤Ⅱ均为放热反应，A项正确；由题图可知，步骤Ⅰ涉及碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以涉及氢原子成键变化的是步骤Ⅰ，B项正确；直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，说明正反应活化能会增大，则MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线c，C项正确；MO+与CHD3反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，步骤Ⅰ的活化能增大，反应速率会变慢，则CHD2OD更难获得，故产率：CHD2OD解析
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5.(2025·山西模拟)SOCl2(二氯亚砜)是一种无色易挥发的液体，可 以用作锂电池的正极活性物质。研究表明在含Li+的SOCl2溶液中加入I2，可提高Li-SOCl2电池的性能，该电池放电时，正极的物质转变步骤如图所示。下列说法错误的是(　　)
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步骤1中I2与SOCl2反应生成SOCl2·I2，步骤2中SOCl2·I2与Li+、e-反应生成LiCl、SOICl、I，步骤3中SOICl、I反应生成S、SO2、I2。由图可知，I2在反应中被消耗又生成，起催化作用，A项正确；放
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6.(2025·“八省联考”内蒙古卷)某离子液体的阴离子[CH(CN)2]-可以吸收CO2，其可能的两种反应路径如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.两种路径的总反应相同
B.路径Ⅰ是主要的反应途径
C.该反应为放热反应
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D.生成物中既含离子键又含共价键
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反应物相同，经过不同的反应路径，最终生成物相同，均为[C(CN)2COOH]-，总反应均为[CH(CN)2]-+CO2===[C(CN)2COOH]-, A项正确；路径Ⅱ活化能小，反应速率快，故路径Ⅱ是主要的反应途径，B项错误；该反应的反应物总能量高于生成物总能量，则该反应为放热反应，C项正确；生成物为[C(CN)2COOH]-，其内 部含有共价键，离子液体中呈电中性，故离子液体中还含有阳离子，与[C(CN)2COOH]-之间存在离子键，D项正确。
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下列叙述正确的是(　　)
A.“CO插入”步骤，ΔH为-17.6 kcal/mol
B.Rh催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤
C.Rh/Mn催化作用下，羟基乙醛的生成速率更小
D.反应达平衡时，升高温度，羟基乙醛的浓度增大
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由题图可知,“CO插入”步骤为放热反应，反应ΔH=-15.4 kcal/mol，A项错误；反应的活化能越大，反应速率越慢，慢反应是反应的决速步骤，由题图可知，Rh催化作用下，“加氢”步骤的活化能为24.4 kcal/mol，反应的活化能最大，所以“加氢”步骤为决速步骤，B项正确；反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，Rh催化作用下，反应的活化能大于Rh/Mn催化作用下，所以在Rh/Mn催化作用下羟基乙醛的生成速率更大，C项错误；由图可知，生成羟基乙醛的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，羟基乙醛的浓度减小，D项错误。
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A.O2使Fe2+转化成Fe3+，恢复催化剂活性
B.过程①和④均发生了非极性键的断裂
C.过程②和③均发生了氧化还原反应
D.理论上，每转化34 g H2S，转移的电子数目为NA
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A.总反应为取代反应
B.该反应过程中C原子杂化方式有变化
C.反应过程中(CH3)3C+是中间产物
D.决定该过程正反应快慢的步骤与逆反应快慢的步骤互为可逆反应
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11.(2025·日照模拟)X→Y反应分两步进行，在催化剂Cat1、Cat2作用下能量变化如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.Cat1作用下，第二步反应为决速反应
B.两种催化剂不改变总反应能量变化
C.催化剂可以改变生成物Y的平衡浓度
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化学反应速率取决于慢反应，由图可知，Cat1作用下第一步反应的活化能大于第二步，则第一步反应为慢反应，为决速反应，A项错误；总反应的能量变化取决于反应物的总能量和生成物总能量的差值，与催化剂无关，故两种催化剂不改变总反应能量变 化，B项正确；催化剂改变反应历程，降低反应活化能，加快化学反应速率，但是不能使平衡发生移动，故催化剂不可以改变生成物Y的平衡浓度，C项错误；升高温度，第一步反应加快，第二步反应也加快，D项错误。
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