專練2催化劑、活化能與反應(yīng)歷程一、單項(xiàng)選擇題1．[2022·北京市房山區(qū)一模]CO2的轉(zhuǎn)化一直是世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。利用兩種金屬催化劑，在水溶液體系中將CO2分別轉(zhuǎn)化為CO和HCOOH的反應(yīng)過(guò)程示意圖如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A.在轉(zhuǎn)化為CO的路徑中，只涉及碳氧鍵的斷裂和氧氫鍵的形成B.在轉(zhuǎn)化為HCOOH的路徑中，CO2被氧化為HCOOHC.兩個(gè)轉(zhuǎn)化路徑中均有非極性鍵的形成D.上述反應(yīng)過(guò)程說(shuō)明催化劑具有選擇性2．[2022·廣東省佛山市一模]利用CH3OH、CO2與H2合成CH3CH2OH的反應(yīng)主要?dú)v程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.合成過(guò)程涉及C—C鍵和C—O鍵形成B.CO是合成乙醇的中間體C.第3步的反應(yīng)式為CH3I＋CO＋2H2→CH3CH2OH＋HID.若用CH3OD替代CH3OH，則可生成CH3CH2OD3．[2022·浙江1月]某課題組設(shè)計(jì)一種固定CO2的方法，原理如圖。下列說(shuō)法不正確的是()A.反應(yīng)原料中的原子100%轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物B.該過(guò)程在化合物X和I－催化下完成C.該過(guò)程僅涉及加成反應(yīng)D.若原料用，則產(chǎn)物為4．[2021·浙江6月]制備苯甲酸甲酯的一種反應(yīng)機(jī)理如圖(其中Ph—代表苯基)。下列說(shuō)法不正確的是()A.可以用苯甲醛和甲醇為原料制備苯甲酸甲酯B.反應(yīng)過(guò)程涉及氧化反應(yīng)C.化合物3和4互為同分異構(gòu)體D.化合物1直接催化反應(yīng)的進(jìn)行5．[2020·天津卷]理論研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)?HNC(g)異構(gòu)化反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.HCN比HNC穩(wěn)定B.該異構(gòu)化反應(yīng)的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C.正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能D.使用催化劑，可以改變反應(yīng)的反應(yīng)熱6．[2022·山東省聊城市一模]我國(guó)科學(xué)家合成了Y、Sc(Y1/NC，Sc1/NC)單原子催化劑，用于電化學(xué)催化氫氣還原氮?dú)獾姆磻?yīng)。反應(yīng)歷程與相對(duì)能量模擬計(jì)算結(jié)果如圖所示(*表示稀土單原子催化劑)。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.相同條件下，Sc1/NC比Y1/NC催化劑更利于吸附氮?dú)釨.實(shí)際生產(chǎn)中將催化劑的尺寸處理成納米級(jí)顆粒可提高氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率C.使用Sc1/NC單原子催化劑，反應(yīng)的快慢由生成*NNH的速率決定D.工業(yè)合成氨與電化學(xué)催化還原氮?dú)饩婕暗焦矁r(jià)鍵的斷裂與形成7．[2022·惠州一中高三質(zhì)檢]活潑自由基與氧氣的反應(yīng)一直是關(guān)注的熱點(diǎn)。HNO自由基與O2反應(yīng)歷程的能量變化如圖所示：下列說(shuō)法正確的是()A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.產(chǎn)物的穩(wěn)定性：P1>P2C.該歷程中最大正反應(yīng)的活化能E正＝186.19kJ·mol－1D.相同條件下，由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：v(P1)<v(P2)8．[2022·福建省福州市一檢]苯與Br2的催化反應(yīng)歷程如圖所示。關(guān)于該反應(yīng)歷程，下列說(shuō)法正確的是()A.苯與Br2的催化反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.該反應(yīng)歷程，苯與Br2的催化反應(yīng)可生成溴苯、鄰二溴苯C.苯與Br2的催化反應(yīng)決速步伴隨著極性鍵的斷裂與形成D.從反應(yīng)速率角度，苯與Br2的催化反應(yīng)主反應(yīng)為取代反應(yīng)，原因是該反應(yīng)活化能更低二、不定項(xiàng)選擇題9．[2022·山東卷]在NO催化下，丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.含N分子參與的反應(yīng)一定有電子轉(zhuǎn)移B.由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種C.增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變D.當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí)，最終生成的水減少10．[2022·湖南卷]反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如下圖所示：下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說(shuō)法正確的是()A.進(jìn)程Ⅰ是放熱反應(yīng)B.平衡時(shí)P的產(chǎn)率：Ⅱ>ⅠC.生成P的速率：Ⅲ>ⅡD.進(jìn)程Ⅳ中，Z沒(méi)有催化作用11．[2021·濟(jì)南市十一校聯(lián)考]某種含二價(jià)銅微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]＋的催化劑可用于汽車尾氣脫硝，催化機(jī)理如圖1，反應(yīng)過(guò)程中不同態(tài)物質(zhì)體系所含的能量如圖2。下列說(shuō)法不正確的是()A.總反應(yīng)焓變?chǔ)<0B.由狀態(tài)②到狀態(tài)③發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)C.狀態(tài)③到狀態(tài)④的變化過(guò)程中有O—H鍵的形成D.該脫硝過(guò)程的總反應(yīng)方程式為4NH3＋2NO＋2O2=6H2O＋3N212．[2022·山東省濰坊市一模]我國(guó)科學(xué)家研究化合物M(s)催化CO2氫化機(jī)理。由化合物M(s)生成化合物N(s)過(guò)程的機(jī)理和相對(duì)能量曲線如下圖所示(已知1eV＝1.6×10－19J)。TS1、TS2均為過(guò)渡態(tài)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.過(guò)渡態(tài)TS2比TS1更穩(wěn)定B.過(guò)程P→TS2為化合物M生成化合物N的決速步驟C.化合物M催化CO2氫化反應(yīng)過(guò)程中一定有Fe—O鍵的斷裂D.該過(guò)程的熱化學(xué)方程式為：M(s)＋CO2(g)=N(s)ΔH＝－11.63kJ·mol－1專練2催化劑、活化能與反應(yīng)歷程1．解析：由圖看出路徑中有碳氧單鍵斷裂和碳氧三鍵的形成，A錯(cuò)誤；HCOOH的C元素化合價(jià)為＋2，CO2的C元素化合價(jià)為＋4價(jià)，化合價(jià)降低，CO2被還原為HCOOH，B錯(cuò)誤；兩個(gè)轉(zhuǎn)化路徑中，不存在著非極性鍵的形成，C錯(cuò)誤；該機(jī)理圖可知CO2在兩種金屬催化劑作用下生成兩種不同產(chǎn)物，即催化劑具有選擇性，D正確。答案：D2．解析：根據(jù)圖示可知：在反應(yīng)3中有C—C鍵和C—O鍵形成，A正確；在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)無(wú)CO，在反應(yīng)結(jié)束時(shí)生成物中無(wú)CO，因此CO是合成乙醇的中間體，B正確；第3步反應(yīng)的反應(yīng)物是CH3I、CO、H2，生成物是CH3CH2OH及HI，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3I＋CO＋2H2→CH3CH2OH＋HI，C正確；根據(jù)反應(yīng)3可知反應(yīng)產(chǎn)物乙醇中的—OH上H原子種類取決于H2中的H原子的種類，而與CH3OH上的H原子種類無(wú)關(guān)，所以若用CH3OD替代CH3OH，生成的乙醇仍然是CH3CH2OH，而不會(huì)是CH3CH2OD，D錯(cuò)誤。答案：D3．解析：二氧化碳和反應(yīng)生成，沒(méi)有其它物質(zhì)生成，反應(yīng)原料中的原子100%轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，A正確；X和I－在反應(yīng)過(guò)程中是該反應(yīng)的催化劑，B正確；在該循環(huán)過(guò)程的最后一步中形成五元環(huán)的時(shí)候反應(yīng)類型為取代反應(yīng)，C錯(cuò)誤；通過(guò)該歷程可以把三元環(huán)轉(zhuǎn)化為五元環(huán)，故若原料用，則產(chǎn)物為，D正確。答案：C4．解析：由圖中信息可知，苯甲醛和甲醇分子在化合物2的催化作用下，參與催化循環(huán)，最后得到產(chǎn)物苯甲酸甲酯，發(fā)生的是酯化反應(yīng)，故A項(xiàng)正確；由圖中信息可知，化合物4在H2O2的作用下轉(zhuǎn)化為化合物5，即醇轉(zhuǎn)化為酮，該過(guò)程是失氫的氧化反應(yīng)，故B項(xiàng)正確；化合物3和化合物4所含原子種類及數(shù)目均相同，結(jié)構(gòu)不同，兩者互為同分異構(gòu)體，故C項(xiàng)正確；由圖中信息可知，化合物1在NaH的作用下形成化合物2，化合物2再參與催化循環(huán)，所以直接催化反應(yīng)進(jìn)行的是化合物2，化合物1間接催化反應(yīng)的進(jìn)行，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D5．解析：本題考查反應(yīng)過(guò)程的能量圖分析，考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是宏觀辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知。HNC的能量比HCN高，則穩(wěn)定性較好的是HCN，A項(xiàng)正確；該異構(gòu)化反應(yīng)的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1，為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能，B、C項(xiàng)正確；使用催化劑只能改變反應(yīng)的歷程，但是不影響反應(yīng)的反應(yīng)熱，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D6．解析：由圖可知，使用Sc1/NC的反應(yīng)活化能小于使用Y1/NC的反應(yīng)活化能，說(shuō)明Sc1/NC比Y1/NC更有利于吸附N2，A正確；催化劑只能改變反應(yīng)的途徑，不影響平衡移動(dòng)，實(shí)際生產(chǎn)中將催化劑的尺寸處理成納米級(jí)顆粒可加快反應(yīng)速率，但氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率不變，B錯(cuò)誤；使用Sc1/NC單原子催化劑時(shí)，*N2與H結(jié)合生成*NNH的活化能最大，則歷程中最大能壘的反應(yīng)為：*N2＋H→*NNH，C正確；氮?dú)夂蜌錃夂铣砂焙陀糜陔娀瘜W(xué)催化氫氣還原氮?dú)獾姆磻?yīng)中，都涉及共價(jià)鍵的斷裂與形成，D正確。答案：B7．解析：由圖示可知，反應(yīng)物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)；產(chǎn)物P2所具有的能量比產(chǎn)物P1所具有的能量低，所以產(chǎn)物P2比產(chǎn)物P1要穩(wěn)定，故B錯(cuò)；由圖示可知中間產(chǎn)物Z到過(guò)渡態(tài)Ⅳ所需的活化能最大，則E正＝186.19kJ·mol－1，故C對(duì)；由圖示可知，由中間產(chǎn)物Z到產(chǎn)物P1所需的活化能低于由中間產(chǎn)物Z到產(chǎn)物P2所需的活化能，則由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：v（P1）>v（P2），故D錯(cuò)。答案：C8．解析：由圖可知，苯與Br2的加成反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，取代反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；苯與Br2的催化反應(yīng)可生成溴苯，但不能生成鄰二溴苯，故B錯(cuò)誤；由于轉(zhuǎn)化為的活化能最大，反應(yīng)速率最慢，是決速步驟，但步驟中不存在極性鍵的斷裂，故C錯(cuò)誤；第三步中取代反應(yīng)的活化能低，生成物本身所具有的能量低，更穩(wěn)定，故苯與Br2的催化反應(yīng)主反應(yīng)為取代反應(yīng)，故D正確。答案：D9．解析：根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的圖示知，含N分子發(fā)生的反應(yīng)有NO＋·OOH=NO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O=2HONO、NO2＋·C3H7=C3H6＋HONO、HONO=NO＋·OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合價(jià)依次為＋2價(jià)、＋4價(jià)、＋3價(jià)，上述反應(yīng)中均有元素化合價(jià)的升降，都為氧化還原反應(yīng)，一定有電子轉(zhuǎn)移，A項(xiàng)正確；根據(jù)圖示，由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種，B項(xiàng)正確；NO是催化劑，增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變，C項(xiàng)正確；無(wú)論反應(yīng)歷程如何，在NO催化下丙烷與O2反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)都為2C3H8＋O2eq\o(,\s\up7(NO))2C3H6＋2H2O，當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí)，最終生成的水不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D10．解析：答案：AD11．解析：根據(jù)圖2可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，為放熱反應(yīng)，則總反應(yīng)焓變?chǔ)＜0，A正確；由狀態(tài)②到狀態(tài)③，發(fā)生[CuⅡ（OH）（NH3）3]＋＋NO→[CuⅠ（H2NNO）（NH3）2]＋＋H2O，Cu的化合價(jià)降低，氨分子中的N原子化合價(jià)升高，是氧化還原反應(yīng)，B正確；狀態(tài)③到狀態(tài)④的變化過(guò)程為[CuⅠ（H2NNO）（NH3）2]＋→[CuⅠ（NH3）2]＋＋N2＋H2O，有O—H鍵的形成，C正確；根據(jù)圖1，加入2NH3、2NO、eq\f(1,2)O2，生成2N2、3H2O，該脫硝過(guò)程的總反應(yīng)方程式為4NH3＋4NO＋O2=6H2O＋4N2，D錯(cuò)誤。答案：D12．解析：據(jù)圖可知TS1的能量比TS2的能量低，所以TS1更穩(wěn)定，A錯(cuò)誤；過(guò)程P→TS2為兩步反應(yīng)中活化能較大的反應(yīng)，為慢反應(yīng)，為化合物M生成化合物N的決速步驟，B正確；M為催化劑，整個(gè)反應(yīng)前