0第一部分小題各個(gè)擊破題型十六

化學(xué)反應(yīng)機(jī)理/歷程能壘圖分析題型分析01題型專練02目錄CONTENTS題型分析【題型分析】本題型以陌生復(fù)雜的反應(yīng)機(jī)理圖為載體，主要考查反應(yīng)物、生成物及催化劑的判斷，反應(yīng)中成鍵、斷鍵情況分析，反應(yīng)歷程中活化能大小分析、速率及決速步驟的判斷等知識，綜合性較強(qiáng)，出現(xiàn)頻率較高。例1

(2024·河北卷)閱讀以下材料，完成問題。我國科技工作者設(shè)計(jì)了如圖所示的可充電Mg-CO2電池，以Mg(TFSI)2為電解質(zhì)，電解液中加入1，3-丙二胺(PDA)以捕獲CO2，使放電時(shí)CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計(jì)克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時(shí)改善了Mg2＋的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。對上述電池放電時(shí)CO2的捕獲和轉(zhuǎn)化過程開展了進(jìn)一步研究，電極上CO2轉(zhuǎn)化的三種可能反應(yīng)路徑及相對能量變化如圖(*表示吸附態(tài))。解析由圖可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ時(shí)反應(yīng)速率更快，反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡，C錯(cuò)誤。例3

(2023·湖南卷)N2H4是一種強(qiáng)還原性的高能物質(zhì)，在航天、能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。我國科學(xué)家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑(用[L-Ru-NH3]＋表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。化學(xué)反應(yīng)歷程類試題解題模板一、催化劑反應(yīng)機(jī)理題解題方法1．通覽全圖，找準(zhǔn)一“劑”三“物”一“劑”指催化劑催化劑在機(jī)理圖中多數(shù)是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的，以催化劑粒子為主體的多個(gè)物種一定在機(jī)理圖中的主線上三“物”指反應(yīng)物、生成物和中間體反應(yīng)物通過一個(gè)箭頭進(jìn)入整個(gè)歷程的物質(zhì)是反應(yīng)物生成物通過一個(gè)箭頭最終脫離整個(gè)歷程的物質(zhì)一般多是生成物中間體通過一個(gè)箭頭脫離整個(gè)歷程，但又生成生成物的是中間體，通過兩個(gè)箭頭參與整個(gè)歷程的中間物質(zhì)也是中間體，中間體有時(shí)在反應(yīng)歷程中用“[

]”標(biāo)出2.逐項(xiàng)分析得答案根據(jù)題給情境信息，找出催化劑、反應(yīng)物、生成物、中間體，再結(jié)合每一選項(xiàng)設(shè)計(jì)的問題逐項(xiàng)分析判斷，選出正確答案。二、突破能量變化能壘圖[注]

(1)能壘越大，反應(yīng)速率越小，即多步反應(yīng)中能壘最大的反應(yīng)為決速反應(yīng)。(2)用不同催化劑催化化學(xué)反應(yīng)，催化劑使能壘降低幅度越大，說明催化效果越好。(3)相同反應(yīng)物同時(shí)發(fā)生多個(gè)競爭反應(yīng)，其中能壘越小的反應(yīng)，反應(yīng)速率越大，產(chǎn)物占比越高。1．(2024·河北保定一模)某酮和甲胺的反應(yīng)機(jī)理及能量圖像如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．該歷程中H＋為催化劑，故H＋濃度越大，反應(yīng)速率越快B．該歷程中發(fā)生了加成反應(yīng)和消去反應(yīng)C．反應(yīng)過程中有極性鍵的斷裂和生成D．該歷程中制約反應(yīng)速率的反應(yīng)為反應(yīng)②3．(2024·貴陽市普通高中高三年級質(zhì)量監(jiān)測)N2O是溫室氣體之一。CO和N2O在Fe＋作用下轉(zhuǎn)化為N2和CO2，反應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示，兩步基元反應(yīng)為①Fe＋＋N2O===N2＋FeO＋

K1，②FeO＋＋CO===Fe＋＋CO2

K2。下列說法正確的是(

)A．該反應(yīng)ΔH>0B．升高溫度，將降低N2O的平衡轉(zhuǎn)化率C．兩步反應(yīng)中，決定總反應(yīng)速率的是反應(yīng)②D．Fe＋既改變反應(yīng)歷程，也改變了反應(yīng)的ΔH解析：由圖示可知，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0，A錯(cuò)誤；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，即平衡向逆反應(yīng)方向移動，N2O的平衡轉(zhuǎn)化率降低，B正確；由圖示可知，反應(yīng)①的活化能較高，反應(yīng)速率較慢，總反應(yīng)速率由最慢的一步反應(yīng)決定，因此決定總反應(yīng)速率的是反應(yīng)①，C錯(cuò)誤；由反應(yīng)①和反應(yīng)②可知，F(xiàn)e＋為該反應(yīng)的催化劑，催化劑可以改變反應(yīng)歷程，加快化學(xué)反應(yīng)速率，但不能改變反應(yīng)的ΔH，D錯(cuò)誤。4．(2024·邯鄲市高三上學(xué)期第一次調(diào)研)電催化氧化處理廢水技術(shù)能將廢水中的有機(jī)污染物氧化成更穩(wěn)定的產(chǎn)物，如CO2、H2O等，從而達(dá)到凈化水的效果。在某金屬氧化物電極上，有機(jī)物電化學(xué)氧化機(jī)理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．該金屬氧化物電極為陽極B．吸附在陽極上的有機(jī)物在·OH的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)C．處理有機(jī)污染物的過程中陽極區(qū)的pH減小D．MOx＋1屬于催化劑解析：由題干反應(yīng)歷程圖可知，MOx＋1不屬于催化劑，而是中間產(chǎn)物，D錯(cuò)誤。題型專練1．(2024·北京卷)苯在濃HNO3和濃H2SO4作用下，反應(yīng)過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是(

)A．從中間體到產(chǎn)物，無論從產(chǎn)物穩(wěn)定性還是反應(yīng)速率的角度均有利于產(chǎn)物ⅡB．X為苯的加成產(chǎn)物，Y為苯的取代產(chǎn)物C．由苯得到M時(shí)，苯中的大π鍵沒有變化D．對于生成Y的反應(yīng)，濃H2SO4作催化劑解析：生成產(chǎn)物Ⅱ的反應(yīng)的活化能更低，反應(yīng)速率更快，且產(chǎn)物Ⅱ的能量更低即產(chǎn)物Ⅱ更穩(wěn)定，以上2個(gè)角度均有利于產(chǎn)物Ⅱ，A正確；根據(jù)前后結(jié)構(gòu)對照，X為苯的加成產(chǎn)物，Y為苯的取代產(chǎn)物，B正確；M的六元環(huán)中與—NO2相連的C為sp3雜化，苯中大π鍵發(fā)生改變，C錯(cuò)誤；苯的硝化反應(yīng)中濃H2SO4作催化劑，D正確。取代基RCH3ClCH2Cl2CH水解相對速率129072003．(2023·浙江6月選考)一定條件下，1-苯基丙炔(Ph—C≡C—CH3)可與HCl發(fā)生催化加成，反應(yīng)如下：反應(yīng)過程中該炔烴及反應(yīng)產(chǎn)物的占比隨時(shí)間的變化如圖(已知：反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ為放熱反應(yīng))，下列說法不正確的是(

)A．反應(yīng)焓變：反應(yīng)Ⅰ>反應(yīng)ⅡB．反應(yīng)活化能：反應(yīng)Ⅰ<反應(yīng)ⅡC．增加HCl濃度可增加平衡時(shí)產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物Ⅰ的比例D．選擇相對較短的反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ4．(2023·新課標(biāo)卷)“肼合成酶”以其中的Fe2＋配合物為催化中心，可將NH2OH與NH3轉(zhuǎn)化為肼(NH2NH2)，其反應(yīng)歷程如下所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．NH2OH、NH3和H2O均為極性分子B．反應(yīng)涉及N—H、N—O鍵斷裂和N—N鍵生成C．催化中心的Fe2＋被氧化為Fe3＋，后又被還原為Fe2＋D．將NH2OH替換為ND2OD，反應(yīng)可得ND2ND2解析：由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)過程中，生成的NH2NH2有兩個(gè)氫來源于NH3，所以將NH2OH替換為ND2OD，不可能得到ND2ND2，得到ND2NH2和HDO，D錯(cuò)誤。6．(2022·遼寧高考)利用有機(jī)分子模擬生物體內(nèi)“醛縮酶”催化Diels-Alder反應(yīng)取得重要進(jìn)展，榮獲2021年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。某Diels-Alder反應(yīng)催化機(jī)理如下，下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．總反應(yīng)為加成反應(yīng)

B．Ⅰ和Ⅴ互為同系物C．Ⅵ是反應(yīng)的催化劑

D．化合物X為H2O7．(2022·山東高考)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1．(2024·廣東六校高三第二次聯(lián)考)反應(yīng)物(X)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(Y)時(shí)的能量變化與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如圖曲線①所示，使用催化劑M后能量變化與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如圖曲線②所示。下列說法正確的是(

)A．穩(wěn)定性：X>YB．使用催化劑降低了該反應(yīng)的焓變C．使用催化劑后，反應(yīng)歷程分3步進(jìn)行D．使用催化劑后，反應(yīng)歷程中的決速步為X＋M===X·M解析：X的能量比Y高，根據(jù)能量越低物質(zhì)越穩(wěn)定，知穩(wěn)定性：X<Y，A錯(cuò)誤；使用催化劑可以降低活化能，但不改變焓變，B錯(cuò)誤；由圖可知，使用催化劑后，反應(yīng)歷程中X·M===Y·M的活化能最大，為決速步，D錯(cuò)誤。3．(2024·石家莊市普通高中高三教學(xué)質(zhì)檢)為了應(yīng)對日益加劇的能源需求和氣候變化，科學(xué)家開發(fā)了一種利用過渡金屬大環(huán)配合物(虛線圈表示大環(huán)配體)電催化CO2生成CO的方法，該方法中同時(shí)存在競爭性的析氫反應(yīng)，反應(yīng)過程如圖所示。下列說法正確的是(

)A．物質(zhì)2為反應(yīng)的催化劑B．反應(yīng)體系中存在極性鍵和非極性鍵的斷裂與形成C．圖中生成CO的總反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2OD．反應(yīng)體系中轉(zhuǎn)移4mole－時(shí)，會生成56gCO解析：由反應(yīng)機(jī)理圖可知，物質(zhì)1為反應(yīng)的催化劑，A錯(cuò)誤；反應(yīng)體系中只有碳氧鍵斷裂，即只有極性鍵斷裂，沒有非極性鍵斷裂，有氫氧鍵、氫氫鍵生成，既有極性鍵生成，又有非極性鍵生成，B錯(cuò)誤；反應(yīng)體系中除CO2得電子生成CO外，還有H＋得電子生成H2，故反應(yīng)體系中轉(zhuǎn)移4mole－時(shí)，生成的CO少于56g，D錯(cuò)誤。5．(2024·福州市高三第一次質(zhì)量檢測)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)理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．[CuⅡ(OH)(NH3)3]＋屬于中間產(chǎn)物B．狀態(tài)②到狀態(tài)③的過程中N元素部分被氧化C．狀態(tài)③到狀態(tài)④的過程中有O—H鍵的形成D．該脫硝過程的總反應(yīng)方程式為4NH3＋2NO＋2O2===6H2O＋3N26．(2024·鞍山市高三第一次質(zhì)量監(jiān)測)最新報(bào)道：科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下：下列說法中正確的是(