熱點(diǎn)04化學(xué)反應(yīng)機(jī)理探究與分析

熱點(diǎn)解讀

1.反應(yīng)機(jī)理

（1）反應(yīng)機(jī)理是用來(lái)描述某反應(yīng)物到反應(yīng)產(chǎn)物所經(jīng)由的全部基元反應(yīng)，就是把一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)分解成若干個(gè)基

元反應(yīng)，以圖示的形式來(lái)描述某一化學(xué)變化所經(jīng)由的全部反應(yīng)，然后按照一定規(guī)律組合起來(lái)，從而闡述復(fù)雜反

應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系，以及總反應(yīng)與基元反應(yīng)內(nèi)在聯(lián)系。

（2）反應(yīng)機(jī)理詳細(xì)描述了每一步轉(zhuǎn)化的過(guò)程,包括過(guò)渡態(tài)的形成、鍵的斷裂和生成以及各步的相對(duì)速率大小

等。典型的反應(yīng)機(jī)理理論是基元反應(yīng)碰撞理論和基元反應(yīng)過(guò)渡態(tài)理論。

（3）反應(yīng)機(jī)理中包含的基元反應(yīng)是單分子反應(yīng)或雙分子反應(yīng)。完整的反應(yīng)機(jī)理需要考慮到反應(yīng)物、催化劑、

反應(yīng)的立體化學(xué)、產(chǎn)物以及各物質(zhì)的用量。

2.能壘與決速步驟

能壘:可以簡(jiǎn)單理解為從左往右進(jìn)行中，向上爬坡最高的為能壘,而包含此能壘的反應(yīng)我們稱(chēng)之為決速步驟，也

稱(chēng)為慢反應(yīng)。如圖中，從中間態(tài)HCOO*+H*到過(guò)渡態(tài)2的能量就是能壘，而HCOO*+H^~CO2+2H*是在Rh

3.催化劑與中間產(chǎn)物

催化劑:在連續(xù)反應(yīng)中從一開(kāi)始就參與了反應(yīng)，在最后又再次生成，所以?xún)H從結(jié)果上來(lái)看似乎并沒(méi)有發(fā)生變化,

實(shí)則是消耗多少后續(xù)又生成多少。

中間產(chǎn)物:在連續(xù)反應(yīng)中為第一步的產(chǎn)物，在后續(xù)反應(yīng)中又作為反應(yīng)物被消耗，所以?xún)H從結(jié)果上來(lái)看似乎并沒(méi)

有生成，實(shí)則是生成多少后續(xù)又消耗多少。

例如，在含少量I的溶液中,也。2分解的機(jī)理為

H2O2+1-->H2O+10-（慢）

（快）

H2O2+10-->o2+r+H2O

在該反應(yīng)中r為催化劑,10-為中間產(chǎn)物。

4.催化劑的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理分析

（1）牢記兩種反應(yīng)機(jī)理模型。

①循環(huán)模型。

②微觀原子模型。

CO?和CH,轉(zhuǎn)化為CHjCOOH的催化反應(yīng)歷程

（2）巧抓三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

①未給出具體物質(zhì)模型或給出微觀模型,要先將模型轉(zhuǎn)化為具體物質(zhì)，再進(jìn)行分析，避免途中混淆。

②確定物質(zhì):進(jìn)入循環(huán)圖的箭頭為反應(yīng)物，離開(kāi)循環(huán)圖的箭頭為生成物，生成最終產(chǎn)物的步驟同時(shí)生成催化劑,

其余為中間產(chǎn)物。

H2O,[Pdcuf-H2

2HCI（r2Hci+2cr

[PdCljOjf-Pd

OJ+2CF

用H2制備H2O2的一種反應(yīng)機(jī)理如圖所示，總反應(yīng)為H2+O2[Pdcui-H.o,;催化劑為[PdCLP;中間產(chǎn)物為

[PdCbChF和Pdo

③反應(yīng)機(jī)理中，涉及過(guò)渡態(tài)、基元反應(yīng)、碰撞理論等知識(shí)，應(yīng)做到理解，避免儲(chǔ)備不足導(dǎo)致無(wú)法解析題干。

----------------------------------h

據(jù)訊時(shí)提升練

（建議用時(shí)：40分鐘）

考向01能量變化機(jī)理圖

1.（2025?貴州?期中）乙烯和氧氣在Ag催化下生成環(huán)氧乙烷（EO）和乙醛（AA）的機(jī)理如圖所示。吸附在

催化劑表面的粒子用*標(biāo)注，TS表示過(guò)渡態(tài)（TS?和TSj的能量相差不大）。

。能量

TSTS2

、

TS3W.

C2H4(g)+O*C2H4,*OMC*EO*

巴4T%年空叫了

---------AA(g)、°

CH,CHO

反應(yīng)歷露

注：--------表示Ag催化劑表面。

下列說(shuō)法正確的是

A.OMC*-EO(g)和OMC*-AA(g)的過(guò)程中均形成了碳氧。鍵

B.C2H4(g)吸附在催化劑表面的過(guò)程需要釋放能量

C.測(cè)得平衡產(chǎn)率：AA>EO,其主要原因是AA比E0更穩(wěn)定

D.EO(g)WAA(g)平衡常數(shù)K隨溫度升高而增大

【答案】C

【解析】A.從環(huán)氧乙烷和乙醛結(jié)構(gòu)可知，OMC*fEO(g)的過(guò)程中形成了碳氧。鍵，而OMC*fAA(g)

的過(guò)程中形成了碳氧兀鍵，A錯(cuò)誤；

B.C2H4(g)吸附在催化劑表面能量升高，該過(guò)程需要吸收能量，B錯(cuò)誤；

C.EO(g)能量高于AA(g),所以AA比EO更穩(wěn)定，平衡產(chǎn)率：AA>EO,C正確；

D.EO(g)能量高于AA(g),則EO(g)UAA(g)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)降

低，D錯(cuò)誤；

故選Co

2.(2024?廣東深圳?月考)腫(N2HQ在不同條件下分解產(chǎn)物不同，20(FC時(shí)在Cu表面分解的機(jī)理如圖

1?已知200七時(shí):

1

反應(yīng)I：3N2H4(g)=N2(g)+4NH3(g)=-32.9kJ.mol

反應(yīng)II：N2H4(g)+H2(g)=2NH3(g)A^2=-41.8kJmor'

A.圖1所示過(guò)程①是放熱反應(yīng)、過(guò)程②是吸熱反應(yīng)

B.反應(yīng)n的能量過(guò)程示意圖如圖2所示

C.斷開(kāi)3moiN2H4(g)中的化學(xué)鍵吸收的能量大于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化學(xué)鍵釋放的能

量

D.20(FC時(shí)，腫分解生成氮?dú)夂蜌錃獾臒峄瘜W(xué)方程式為NR4(g)=N2(g)+2H2(g)AH=+50.7kJ.mo「

【答案】C

【解析】A.過(guò)程①是N2H4分解生成N?和NH3,根據(jù)3N2H/g)=N2(g)+4NH3(g)AH,=-32.9

kJmol1,過(guò)程①為放熱反應(yīng)，過(guò)程②是NN在催化劑作用下分解生成N?和H”根據(jù)蓋斯定律l-3xll

1

得:2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)AH=+92,5kJ.mol,過(guò)程②為吸熱反應(yīng),A正確;

1

B.反應(yīng)n：N2H4(g)+H2(g)=2NH3(g)AH2=-41.8kJ.mor,反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的能量高于生成

物能量，與圖2相符，B正確；

C.反應(yīng)I為放熱反應(yīng)，說(shuō)明反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能，即斷開(kāi)3mN2H4(g)中的化學(xué)鍵吸收

的能量小于形成ImolN^g)和4moiNH.g)中的化學(xué)鍵釋放的能量，C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)蓋斯定律：反應(yīng)1-2x11得

-111

N2H4(g)=N2(g)+2H2(g)AH=-32.9kJ-mol-2x^-41.8kJmor)=+50.7kJmor,D正確；

故選Co

3.(2024?湖北八市?聯(lián)考)液化石油氣的主要成分C3H8在光照條件下與Cb反應(yīng)，可得到各種氯代丙烷。

已知：

①C3H8與C12反應(yīng)的機(jī)理為自由基反應(yīng)，包括以下幾步：

I.鏈引發(fā)：C12-^U2CL

II.鏈傳遞：CL+CH3cH2cH3,CH2cH2cHs+HCl,-CH2CH2CH3+Cl,C1CH2CH2CH3+Cl-,....

III.鏈終止：2C1-->Cl2,C1-+-CH2cH2cH3-C1CH2cH2cH3,……

②丙烷氯代反應(yīng)中鏈傳遞的一步反應(yīng)能量變化如下。

A.將液化石油氣灶改用天然氣為燃料，若進(jìn)氣口保持不變，則需要調(diào)大風(fēng)門(mén)

B.先將Cb用光照射，然后迅速在黑暗處與c3H8混合，可得到氯代丙烷

C.先將C12用光照射，然后在黑暗處放置較長(zhǎng)時(shí)間，再與C3H8混合，可得到氯代丙烷

D.斷裂一CH3中1molC—H比斷裂一CH2—中1molC—H所需能量小

【答案】B

【解析】A.當(dāng)將液化石油氣灶改用為天然氣燃料時(shí)，如果進(jìn)氣口保持不變，即燃料氣體的流量不變，由

于天然氣的耗氧量低，則可以調(diào)節(jié)小風(fēng)門(mén)，A錯(cuò)誤；

B.在光照條件下，氯氣分子會(huì)吸收光能并分解成自由基，在黑暗處，已經(jīng)生成的氯自由基與丙烷反應(yīng)，

可以生成氯代丙烷，B正確；

C.在黑暗條件下，已經(jīng)生成的氯自由基會(huì)很快失去活性，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法繼續(xù)吸收光能來(lái)維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

因此，即使氯氣在光照下已經(jīng)部分分解，但在黑暗處放置較長(zhǎng)時(shí)間后，這些自由基的數(shù)量會(huì)大大減少，甚

至可能幾乎不存在，幾乎不可能生成氯代丙烷，c錯(cuò)誤；

D.鍵能越大的化學(xué)鍵越穩(wěn)定，越不容易被斷裂。甲基中的C-H鍵比亞甲基中的C-H鍵更強(qiáng)，那么斷裂甲

基中的C-H鍵所需的能量應(yīng)該更大，D錯(cuò)誤；

故選B。

4.(2025?廣東深圳?模擬考)已知：烯煌與鹵化氫(H-X)加成分兩步完成，機(jī)理如下

—I

||8+5—LC

①一+

C^C—+H-----X-?—

H

I—

CL

?——c—c-HX--?——-

②￥￥I—

HX

異丁烯與HC1加成時(shí)存在兩種產(chǎn)物，反應(yīng)歷程如下:

口反應(yīng)進(jìn)程

有關(guān)說(shuō)法正確的是

A.異丁烯中所有原子共面

B.加成產(chǎn)物發(fā)生消去反應(yīng)時(shí)，可能存在兩種同分異構(gòu)體

C.伯碳正離子穩(wěn)定性?xún)?yōu)于叔碳正離子

D.2—氯一2—甲基丙烷比1一氯一2—甲基丙烷穩(wěn)定

【答案】D

【解析】A.由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，異丁烯分子中含有空間構(gòu)型為四面體形的飽和碳原子，分子中所有原子不

可能共面，故A錯(cuò)誤；

B.由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，2—氯一2—甲基丙烷和1—氯一1—甲基丙烷在氫氧化鈉醇溶液中共熱發(fā)生消去反應(yīng)

只能生成異丁烯，產(chǎn)物只有1種，故B錯(cuò)誤；

C.由圖可知，伯碳正離子的能量高于叔碳正離子，能量越高越不穩(wěn)定，則叔碳正離子穩(wěn)定性?xún)?yōu)于伯碳正

離子，故C錯(cuò)誤；

D.由圖可知，2—氯一2一甲基丙烷的能量低于1一氯一2一甲基丙烷，能量越高越不穩(wěn)定，則2—氯一2一

甲基丙烷比1—氯一2—甲基丙烷穩(wěn)定，故D正確；

故選D。

5.（2024?廣東六校?聯(lián)考）1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)機(jī)理如圖。反應(yīng)I和反應(yīng)II都經(jīng)過(guò)同一中間

體，進(jìn)一步發(fā)生基元反應(yīng)②和基元反應(yīng)③得到兩種不同的加成產(chǎn)物。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.基元反應(yīng)①△H〉。，基元反應(yīng)②△HO

B.基元反應(yīng)③相對(duì)于基元反應(yīng)②為慢反應(yīng)

C.同一條件下，反應(yīng)II的傾向性比反應(yīng)I的傾向性大

D.反應(yīng)過(guò)程中，升高溫度，1,2-加成產(chǎn)物的產(chǎn)率明顯增加

【答案】D

【解析】A.根據(jù)反應(yīng)機(jī)理圖可知，基元反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)△!!>（）,基元反應(yīng)②為放熱反應(yīng)△H<0,A正

確；

B.基元反應(yīng)③活化能較大，反應(yīng)速率較慢，所以基元反應(yīng)③相對(duì)于基元反應(yīng)②為慢反應(yīng)，B正確；

C.根據(jù)AG=AH-TAS<0,反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，兩反應(yīng)均為端減反應(yīng)，反應(yīng)I為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)II為放熱反

應(yīng)，反應(yīng)n的傾向性比反應(yīng)I的傾向性大，C正確；

D.根據(jù)反應(yīng)機(jī)理圖可知，1,2-加成反應(yīng)活化能較小，升高溫度，對(duì)于1,2-加成反應(yīng)產(chǎn)率影響較小，D

錯(cuò)誤；

答案選D。

6.（2024?廣東廣州?三模）基于非金屬原子嵌入石墨烯三嗪基C3N4中，用于催化一氧化碳加氫生成甲醇

的反應(yīng)歷程如圖，其中吸附在催化劑表面上的物種用“*”標(biāo)注，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是

0.59

、034TS55

>/TS44—0.350.24

。HCOH+H,

酮01~\TS66-TS77

混H+H

~*2&8

-0.60-0.37/

*H^CO+H*H3C0-H*-0.89

H2CO+H2

反應(yīng)歷程

A.整個(gè)反應(yīng)歷程中有極性鍵的斷裂和生成B.過(guò)渡態(tài)相對(duì)能量：TS55>TS44>TS77

C.物種吸附在催化劑表面的過(guò)程為吸熱過(guò)程D.反應(yīng)決速步的活化能為0.95eV

【答案】C

【解析】A.由圖可知，一氧化碳催化加氫生成甲醇的反應(yīng)中有極性鍵的斷裂和生成，故A正確：

B.由圖可知，過(guò)渡態(tài)相對(duì)能量的大小順序?yàn)門(mén)S55>TS44>TS77,故B正確；

C.由圖可知，吸附在催化劑表面的生成物總能量低于反應(yīng)物的總能量，為放熱過(guò)程，故C錯(cuò)誤；

D.反應(yīng)的活化能越大，反應(yīng)速率越慢，反應(yīng)決速步為慢反應(yīng)，由圖可知，反應(yīng)H2cO*+H；=H3co的活

化能最大，反應(yīng)速率最慢，則反應(yīng)決速步的活化能為0.35eV—（―0-60eV）=0.95eV,故D正確；

故選C。

考向02物質(zhì)循環(huán)機(jī)理圖

1.（2025?浙江?聯(lián)考）伯醇（記為RCHQH）和叔醇（記為R3coH）發(fā)生酯化反應(yīng)的機(jī)理如下圖所示。下列說(shuō)

法不正確的是

O

VCH3C-OHO

CHC—OCH2R+I口+

3CH3C-OCR34

R3COH

+OH

OCH，RCH3C-OH

+OH

R3co%

oHCHC-OCR

l+33

o-0Hh

l0

ocH2RH

cHC

IHO

H0OH2

+

CH2R

O=CCH3

A.用I'。標(biāo)記醇羥基，可以分析叔丁醇與乙醇在酯化反應(yīng)中的斷鍵情況

B.兩個(gè)歷程中H+均起到催化劑的作用

C.兩個(gè)歷程中均有碳原子的雜化軌道類(lèi)型發(fā)生改變

D.兩種酯化反應(yīng)的機(jī)理均為竣基中的羥基與醇羥基的氫原子結(jié)合成水

【答案】D

【解析】A.結(jié)合圖，醇羥基中的18。去向水中，而短基中的有去向酯中，所以可以用18。標(biāo)記醇羥

基，分析叔丁醇與乙醇在酯化反應(yīng)中的斷鍵情況，故A正確；

B.根據(jù)兩個(gè)歷程可以分析出H+均先被消耗、后生成，均起到催化劑的作用，故B正確；

C.兩個(gè)歷程中都有碳原子的雜化類(lèi)型從sp3變?yōu)閟p2,故C正確；

D.兩種酯化反應(yīng)的機(jī)理，前者是竣基中的羥基與醇羥基的氫原子結(jié)合成水，后者是醇中羥基與酸中羥基

上的氫結(jié)合成水，不同，故D錯(cuò)誤；

故選D。

2.（2025?江西?聯(lián)考）其合成機(jī)理如下圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.過(guò)程I發(fā)生取代反應(yīng)

B.過(guò)程n中消耗的HI和仁旦)2SO的物質(zhì)的量之比為2：1

c.過(guò)程ni中存在極性鍵的斷裂和非極性鍵的形成

D.過(guò)程V中％作還原劑

【答案】D

【解析】A.由圖可知，過(guò)程I中芳香族化合物的五元環(huán)上與氧相連的碳的鄰位碳上氫原子被碘原子取

代，發(fā)生取代反應(yīng)，A項(xiàng)正確；

B.根據(jù)圖示的反應(yīng)物和生成物寫(xiě)出方程式并配平可得到2Hl+(CH3)2SO=H2O+I2+(CH3)2S,則過(guò)程n

中消耗的HI和(eq%SO的物質(zhì)的量之比為2：1,B項(xiàng)正確;

c.過(guò)程in中C-H、C-I極性鍵斷裂，生成了碳碳雙鍵，碳碳雙鍵為非極性鍵，c項(xiàng)正確；

D.過(guò)程V中L作氧化劑，被還原生成了HI,體現(xiàn)氧化性，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

故選D。

3.（2025?湖南湘東?聯(lián)考）帆系催化劑催化脫硝部分機(jī)理如圖所示。有關(guān)該過(guò)程的敘述錯(cuò)誤的是

A.反應(yīng)過(guò)程中既有極性鍵又有非極性鍵的斷裂和形成

B.反應(yīng)過(guò)程中H-O-V’+被氧化

催化劑

C.脫硝反應(yīng)為4NH3+3O2^=2N2+6H2。

D.V5+-CT…+H3N-N=O是反應(yīng)中間體

【答案】C

【分析】根據(jù)圖中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系知反應(yīng)物有NH3、NO、。2,生成物有N2和H2O,根據(jù)過(guò)程中含V元素

微粒的結(jié)構(gòu)式判斷化學(xué)鍵的變化，據(jù)此解答

【解析】A.反應(yīng)過(guò)程中由0=0鍵和N-H的斷裂，又有氮氮三鍵和H-O鍵的形成，A正確；

B.反應(yīng)過(guò)程中H-O-V”+中的V由+4價(jià)升高到+5價(jià)，化合價(jià)升高，被氧化，B正確；

C.由轉(zhuǎn)化示意圖可知，整個(gè)過(guò)程中反應(yīng)物為NH3、NO、02,生成物有N2和H2O,在鈾系催化劑作用下

催化劑

脫硝反應(yīng)為4NH3+4NO+O24N2+6H2O,C錯(cuò)誤；

D.由轉(zhuǎn)化示意圖可知，V5+-CT…+H3N-N=0在反應(yīng)過(guò)程中生成后又被消耗，則是反應(yīng)中間體，D正

確；

故選C。

4.（2024?廣東東莞?質(zhì)量檢測(cè)）黃錢(qián)鐵磯［（NHjFes（SO）（OH｝］能催化H?。?形成自由基（過(guò)程可能的機(jī)

理如圖所示），氧化去除廢水中的偶氮染料。下列說(shuō)法不正確的是

OH

A.圖中指黃錢(qián)鐵硯

B.圖中所示過(guò)程Imol應(yīng)。2可生成2moi-OH

C.反應(yīng)③有極性共價(jià)鍵的斷裂和形成

D.溫度越高，偶氮染料去除率越大

【答案】D

【解析】

A.由題圖可知,先消耗后生成，為催化劑，根據(jù)題意可知黃錢(qián)鐵磯為催化劑，可知是

黃胺鐵鋼，A正確；

催化劑

B.H2O2只進(jìn)不出為反應(yīng)物，9H只出不進(jìn)為生成物，總反應(yīng)為：2H2O2=2?OH,則ImolHzOz可生成

2molOH,B正確;

/H

C.反應(yīng)③有水中氫氧鍵的斷裂和」中氫氧鍵的形成，所以有極性共價(jià)鍵的斷裂和形成，C正確；

\\\\\\\

「III

Fe

D.過(guò)氧化氫受熱分解，所以溫度太高會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化氫分解，偶氮染料去除率越大，D正確；

故選D。

5.（2024?廣東深圳?一模）光催化氧化甲烷制甲醛的機(jī)理如圖所示。設(shè)均為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說(shuō)

法不正確的是

H

CHjOOH—*HCHO

B.CH3OOH為中間產(chǎn)物

C.上述過(guò)程中有非極性鍵的斷裂與生成

D.每生成30gHeH0,總反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為4M

【答案】C

【解析】A.由圖可知：光催化劑表面水轉(zhuǎn)化為H+和9H,其反應(yīng)為H2O+h+=H++?OH,A正確；

B.-OOH和-CH3反應(yīng)生成CH3OOH,CH3OOH進(jìn)一步反應(yīng)生成HCHO,則CH3OOH是該反應(yīng)的中間產(chǎn)

物，B正確；

C.CEOOH進(jìn)一步反應(yīng)生成HCHO,該過(guò)程中氧與氧之間的非極性鍵發(fā)生斷裂，但整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有非極

性鍵的生成，C錯(cuò)誤；

催化劑

D.甲烷制甲醛的化學(xué)方程式為CH4+O2^=HCHO+H2。，可見(jiàn)：每生成30gHeHO,其物質(zhì)的量為1

mol,則總反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為47匕，D正確；

故合理選項(xiàng)是C。

6.（2024?廣東廣州?階段測(cè)試）納米TiO2是一種重要的光催化劑，其催化苯甲胺）生成苯

甲業(yè)胺）的機(jī)理如圖所示。卜列說(shuō)法不正確的是

A.HOO-具有氧化性

B.Ch在TiC）2表面捕獲電子

C.反應(yīng)③涉及兀鍵的斷裂和生成

D.總反應(yīng)為2+。2—+2H2O

【答案】D

【解析】A.HOO相當(dāng)于HOOH電離出1個(gè)H+,HOOH具有強(qiáng)氧化性，則HOCy也應(yīng)具有氧化性，A正

確；

B.從圖中可以看出，。2在TiC）2表面捕獲電子，生成O：,B正確；

C.反應(yīng)③涉及到N、O兀鍵的斷裂和C、N兀鍵的生成，C正確；

D.總反應(yīng)為+HOOH,D不正確；

故選D。

7.（2024?廣東江門(mén)?階段測(cè)試）利用無(wú)機(jī)物離子［?爾心（應(yīng)0）:和［Ce“NC?3）6「（下圖簡(jiǎn)寫(xiě)為Ce'）,實(shí)

現(xiàn)了水在催化劑作用下制氧氣。用H「O進(jìn)行同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，證明了產(chǎn)物氧氣中的氧原子完全來(lái)自水。

其相關(guān)機(jī)理如下圖所示：

CeIVCeinCeIVCera+2H+

[(L)RuiU—OH2F、上[(L)Ru【V—OH2]，'/[(L)Ruv=O]5-

HO^HO

22二

O2+H+

、+

H

[(L)RUV00H]4-\[(L)RUIVOOH]5_*^、[(L)RuinOOH]6-

Ce111CelvCeinCeIV

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.［CeRNOsk『在反應(yīng)中作氧化劑

催化劑

B.催化氧化水的反應(yīng)為2H個(gè)+2H2T

C.進(jìn)行同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)前需排盡體系中的空氣

D.若H「O參與反應(yīng)，則［（L）RuniOOH「中存在七

【答案】B

【解析】A.根據(jù)圖示，CeiJCem,Ce元素化合價(jià)降低，?w（NC^廠在反應(yīng)中作氧化劑，故A正

確;

B.根據(jù)圖示，催化氧化水的反應(yīng)中沒(méi)有氫氣生成，故B錯(cuò)誤；

C.空氣中含有氧氣，為避免空氣中氧氣對(duì)生成氧氣的檢驗(yàn)產(chǎn)生影響，進(jìn)行同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)前需排盡體系

中的空氣，故C正確；

D.由圖可知，［（L）RuV=O『與H2O反應(yīng)生成［（L）Rum（3OH『和H+,根據(jù)元素守恒，若H2"。參與反

應(yīng)，貝lJ［（L）RumOOH］6-中存在180,故D正確；

選B。

拓展培優(yōu)練

1.（2024?廣東梅州?二模）科學(xué)、安全、有效和合理地使用化學(xué)品是每一位生產(chǎn)者和消費(fèi)者的要求和責(zé)

任。

（1）銘及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應(yīng)用，Cr^Os催化丙烷脫氫過(guò)程中，部分反應(yīng)歷程如

圖1所示。則X（g）fY（g）過(guò)程的焰變.=。（列出計(jì)算式）

（2）我國(guó)科學(xué)家采用C^C^SG）和H-SAPO-34復(fù)合催化劑極大提高短鏈烯煌選擇性。CO?和H?在催化劑

Cr2O3（SG）表面轉(zhuǎn)化為甲醇的各步驟所需要克服的能壘及甲醇在H-SAPO-34作用下產(chǎn)生乙烯、丙烯示意圖

如圖2所示。

圖2

①吸附態(tài)用*表示，CO2f甲氧基(H3co*)過(guò)程中，的生成是決速步驟。(填化學(xué)式)

②H-SAPO-34具有氧八元環(huán)構(gòu)成的籠狀結(jié)構(gòu)(直徑0.94nm),籠口為小的八環(huán)孔(直徑0.38nm)。短鏈烯煌選

擇性提高的原因是o

(3)廢水中銘(VI)主要以Cr?。；和CrOj形式存在，處理的方法之一是將銘(VI)還原為C產(chǎn)，再轉(zhuǎn)化為

Cr(0H)3沉淀。常溫下，Cr？。：和CrO;在溶液中存在如下平衡：CrQ；+HQ=±2CrO;+2T’,該反

應(yīng)的平衡常數(shù)K=lx10*。

①若廢水中Cr(VI)的總物質(zhì)的量濃度c[Cr(VI)]e=2c(Cr2O^)+c(CrO：)=0.201mol/L,要將廢水中

c(CrQV):c(CrOj)調(diào)節(jié)為100：l,則需調(diào)節(jié)溶液的pH=。(忽略調(diào)節(jié)pH時(shí)溶液體積的變化)

②有關(guān)該平衡Cr?。：+H2O-^2CrO『+2H+說(shuō)法正確的是(填序號(hào))。

A.反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，Cr?。，今和CrO；的濃度相同

B.加入少量水稀釋?zhuān)芤褐须x子總數(shù)增加

C.溶液的顏色不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡

D.加入少量KzCr?。?固體，平衡時(shí)c2(CrO；J與c(CrQ；-)之比保持不變

(4)納米零價(jià)鐵可處理電鍍廢水中的甘氨酸銘。

①甘氨酸銘(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖3所示)分子中與銘配位的原子為。

°、

廠干

0、NH2

</\r

\^0NH—CH2

(y

圖3

②納米零價(jià)鐵對(duì)甘氨酸鋁的去除機(jī)理如圖4所示。對(duì)初始銘濃度為20mg/L的甘氨酸銘去除率進(jìn)行研究，

【答案】（1）ET+AH+Esf

（2）HCOO*短鏈烯煌可順利從H-SAPO-34催化劑籠口八環(huán)孔脫離

（3）4.5BC

（4）N、O有部分Cr（IV）被還原為Cr（ni）釋放到溶液中結(jié)合為甘氨酸絡(luò)

【解析】（1）結(jié)合反應(yīng)歷程，第一步反應(yīng)熱：AH|=E「E2,第二步反應(yīng)熱：AH2=AH,第三步反應(yīng)

熱：AH3=E3-E4,根據(jù)蓋斯定律，X（g）-Y（g）焰變：E^E.+AH+Ej-E,；

（2）①能壘越大反應(yīng)速率越慢，慢反應(yīng)決定整體反應(yīng)速率，據(jù)圖可知，CO2fHec）0*步驟能壘最大，

為決速步驟；

②短鏈烯煌選擇性提高的原因：短鏈烯燃可順利從H-SAPO-34催化劑籠口八環(huán)孔脫離；

（3）①若廢水中Cr（VI）的總物質(zhì)的量濃度c[Cr（VI）]&=2c（CrQ：）+c（CrO^）=0.20Imol/L,要將廢水中

c（Cr2O；）:c（CrO;）調(diào)節(jié)為100:1,設(shè)c（CrOj）為xmol/L,則c（CrOj）為100xmol/L,根據(jù)Cr原子守恒：

2+

,c（H）xc（CrOt）14

lOOxmol/Lx2+xmol/Lx1=0.20Imol/L,解得x=0.00Imol/L,根據(jù)K=-----------------------=10,解得

c（H+）=10-4-5mol/L,即需調(diào)節(jié)pH至4.5；

@A.反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，組分中離子濃度不變，但離子濃度不一定相等，A錯(cuò)誤;

B.加入少量水稀釋?zhuān)龠M(jìn)弱電解質(zhì)電離，溶液中離子總數(shù)增加，B正確；

C.溶液的顏色不變，說(shuō)明溶液中各組分濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡，C正確；

c2(CrO^)c2(H+)

D.加入少量KzCqO7固體,根據(jù)K=,溫度不變，平衡常數(shù)不變，由于平衡正向移動(dòng),

酸性增強(qiáng)，則平衡時(shí)c2（CrO7）與c（Cr2。；-）之比減小，D錯(cuò)誤；

答案選BC；

（4）①由甘氨酸銘結(jié)構(gòu)圖可知，Cr提供空軌道，N、O提供孤電子對(duì)形成配位鍵；

②AB段c（剩余）短暫增大的原因：有部分Cr（IV）被還原為Cr（III）釋放到溶液中結(jié)合為甘氨酸鋁。

2.（2025?江蘇連云港?期中）工業(yè)上常用CeC>2催化除去重整氣（主要成分為H?、CO?、CO、N?、凡0和

少量丹等）中含有的少量CO。主要反應(yīng)為2co+C?2=2CO2；CO+3H2=CH4+H2OO

（1）用大孔徑的催化劑載體可以提高催化氧化CO效果。

①制備泡沫銅載體。三羥甲基氨基甲烷（C,HuN。,）和硝酸銅混合均勻，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下點(diǎn)燃，冷卻清洗后

得到泡沫銅。三羥甲基氨基甲烷作用為o

②AUO3做載體。ALO3導(dǎo)熱性差，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)管溫度過(guò)高CO去除率明顯降低，除因?yàn)榇呋瘎┦Щ钔?，還

有（用化學(xué)方程式表示）。

（2）CeO2（Ce是活潑金屬）中添加CuO能提高反應(yīng)催化效果。將"（CO）:〃（O?）:〃（比）:〃（CO?）

:〃（凡O）=1:1:50:15:10的混合氣體（其余為氮?dú)猓┮砸欢魉偻ㄟ^(guò)裝有aCuO-bCeC>2催化劑的反應(yīng)管，實(shí)驗(yàn)

表明催化劑中氧空位的數(shù)量影響反應(yīng)速率，可能機(jī)理如圖-1所示。