第十章第46練反應(yīng)機(jī)理、催化機(jī)理分析分值：100分(選擇題1~10題，每小題6分，11~13題，每小題8分，共84分)一、選擇題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。1.已知反應(yīng)：2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)ΔH=akJ·mol1(a>0)，其反應(yīng)機(jī)理如下：①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g)快②NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g)慢下列有關(guān)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是()A.該反應(yīng)的反應(yīng)速率主要取決于反應(yīng)①的快慢B.NOBr2是該反應(yīng)的催化劑C.增大Br2(g)濃度能增大活化分子百分?jǐn)?shù)，加快反應(yīng)速率D.正反應(yīng)的活化能比逆反應(yīng)的活化能小akJ·mol12.科學(xué)家結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究出了均相催化的思維模型?？偡磻?yīng)：A+B→AB(K為催化劑)，①A+K→AKEa1，②AK+B→AB+KEa2。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.第①步為決速步驟B.升高溫度，該反應(yīng)的速率加快C.該反應(yīng)的ΔH=EakJ·mol1D.催化劑降低了活化能，加快了反應(yīng)速率3.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)：①N2O+Fe+N2+FeO+K1，②CO+FeO+CO2+Fe+K2。下列說(shuō)法不正確的是()A.該反應(yīng)的ΔH<0B.兩步反應(yīng)中，決定總反應(yīng)速率的是反應(yīng)①C.升高溫度，可提高N2O的平衡轉(zhuǎn)化率D.Fe+增大了活化分子百分?jǐn)?shù)，加快了化學(xué)反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的ΔH4.三甲胺N(CH3)3是重要的化工原料。我國(guó)科學(xué)家利用(CH3)2NCHO(簡(jiǎn)稱DMF)在銅催化作用下轉(zhuǎn)化得到N(CH3)3，如圖是計(jì)算機(jī)模擬單個(gè)DMF分子在銅催化劑表面的反應(yīng)歷程(*表示物質(zhì)吸附在銅催化劑上)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降溫可提高DMF的平衡轉(zhuǎn)化率B.該歷程包含6個(gè)基元反應(yīng)C.若1molDMF完全轉(zhuǎn)化為三甲胺，則會(huì)吸收1.02NAeV的能量D.由圖可知該反應(yīng)歷程的最大能壘為1.19eV5.(2024·青島第二中學(xué)高三模擬)南京師范大學(xué)李亞飛團(tuán)隊(duì)發(fā)明了在常溫常壓條件下，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將N2和CO2轉(zhuǎn)化為尿素的綠色尿素合成方法，反應(yīng)途徑如圖所示(圖中M2B2為二維金屬硼化物，M=Mo、Ti、Cr等過(guò)渡金屬，*代表吸附)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.M2B2是該反應(yīng)過(guò)程的催化劑B.反應(yīng)②的產(chǎn)物*COOH中碳元素的化合價(jià)為+4C.該過(guò)程中有極性鍵和非極性鍵的斷裂D.該過(guò)程的總反應(yīng)式為CO2+N2+6e+6H+NH2CONH2+H2O6.(2024·日照模擬預(yù)測(cè))利用CO2與H2電化學(xué)催化還原制備HCOOH的反應(yīng)機(jī)理(M為催化劑)和不同催化劑(Bi、BiIn或In)下的相對(duì)能量變化如圖所示(*表示吸附態(tài))。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.存在2個(gè)副反應(yīng)B.電化學(xué)還原時(shí)，HCOOH是陰極產(chǎn)物C.使用BiIn作催化劑更優(yōu)D.降低溫度有利于提高CO2制甲酸的平衡轉(zhuǎn)化率7.(2024·北京，10)可采用Deacon催化氧化法將工業(yè)副產(chǎn)物HCl制成Cl2，實(shí)現(xiàn)氯資源的再利用。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=114.4kJ·mol1。如圖所示為該法的一種催化機(jī)理。下列說(shuō)法不正確的是()A.Y為反應(yīng)物HCl，W為生成物H2OB.反應(yīng)制得1molCl2，須投入2molCuOC.升高反應(yīng)溫度，HCl被O2氧化制Cl2的反應(yīng)平衡常數(shù)減小D.圖中轉(zhuǎn)化涉及的反應(yīng)中有兩個(gè)屬于氧化還原反應(yīng)8.利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時(shí)，在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時(shí)間的變化如圖1所示，反應(yīng)過(guò)程中體系能量變化如圖2所示，下列說(shuō)法不正確的是()A.0~30h內(nèi)，CH4的平均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)和v(Ⅲ)的大小順序?yàn)関(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ)B.當(dāng)其他條件一定時(shí)，使用催化劑Ⅰ，反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間最短C.反應(yīng)開(kāi)始后的12h內(nèi)，在催化劑Ⅱ作用下，得到的CH4最多D.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+2H2O(g)CH4(g)+2O2(g)ΔH>09.(2024·泰安模擬)已知阿倫尼烏斯公式是反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度變化關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式，可寫(xiě)作Rlnk=EaT+C(k為反應(yīng)速率常數(shù)，Ea為反應(yīng)活化能，R和C為大于0的常數(shù))，為探究m、n兩種催化劑對(duì)某反應(yīng)的催化效能，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(A.在m催化劑作用下，該反應(yīng)的活化能Ea=9.6×104J·mol1B.對(duì)該反應(yīng)催化效能較高的催化劑是mC.不改變其他條件，升高溫度，會(huì)降低反應(yīng)的活化能D.可以根據(jù)該圖像判斷升高溫度時(shí)平衡移動(dòng)的方向10.叔丁基溴可與硝酸銀在醇溶液中反應(yīng)：(CH3)3C—Br+AgNO3(CH3)3C—ONO2+AgBr↓反應(yīng)分步進(jìn)行：①(CH3)3C—Br→[(CH3)3C???Br]→(CH3)3C++Br②(CH3)3C++NO3-→[(CH3)3C???ONO2]→(CH3)3如圖是該反應(yīng)能量變化圖。下列說(shuō)法正確的是()A.選用催化劑可改變反應(yīng)ΔH的大小B.圖中I對(duì)應(yīng)的物質(zhì)是[(CH3)3C…ONO2]C.其他條件不變時(shí)，NO3D.其他條件不變時(shí)，(CH3)3C—Br的濃度是總反應(yīng)速率的決定因素二、選擇題：每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意。11.(2022·北京，14)CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO2排放并實(shí)現(xiàn)資源利用，原理如圖1所示。反應(yīng)①完成之后，以N2為載氣，以恒定組成的N2、CH4混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖2所示。反應(yīng)過(guò)程中始終未檢測(cè)到CO2，在催化劑上有積碳。下列說(shuō)法不正確的是()A.反應(yīng)①為CaO+CO2CaCO3；反應(yīng)②為CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2B.t1~t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不變，可能有副反應(yīng)CH4C+2H2C.t2時(shí)刻，副反應(yīng)生成H2的速率大于反應(yīng)②生成H2速率D.t3之后，生成CO的速率為0，是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生12.(2024·棗莊模擬)反應(yīng)A(g)+B(g)C(g)+D(g)的速率方程為v=k·cm(A)·cn(B)(k為速率常數(shù)，其中l(wèi)gk=Ea2.303RT+lgA，A、R為常數(shù)，Ea為活化能，T為開(kāi)氏溫度)，其半衰期(反應(yīng)物消耗一半所需的時(shí)間)為0.8k。改變反應(yīng)物濃度時(shí)，反應(yīng)的瞬時(shí)速率如表所示。下列說(shuō)法正確的是c(A)/(mol·L1)0.250.510.51c(B)/(mol·L1)0.050.050.10.10.2v/(103mol·L1·min1)1.63.2v13.2v2A.m=1，v1=v2B.k=6.4min1C.升溫、加入催化劑、縮小容積(加壓)，均能使k增大，導(dǎo)致反應(yīng)的瞬時(shí)速率加快D.在過(guò)量的B存在時(shí)，A剩余12.5%所需的時(shí)間是375min13.(2024·德州模擬)催化劑在反應(yīng)中能夠改變反應(yīng)歷程，即改變反應(yīng)速率。H2在催化劑(Pd/SVG)上還原NO生成N2和NH3的機(jī)理及活化能(kJ·mol1)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.H2還原NO生成N2過(guò)程中，速率最慢的步驟為⑥B.在Pd/SVG催化劑上，NO被H2還原為N2比還原為NH3更容易C.決定NO生成NH3速率的基元反應(yīng)為NH2NO→NHNOHD.生成NH3的各基元反應(yīng)中，N元素均被還原三、非選擇題14.(7分)[2020·江蘇，20(1)]CO2/HCOOH循環(huán)在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應(yīng)用。CO2催化加氫。在密閉容器中，向含有催化劑的KHCO3溶液(CO2與KOH溶液反應(yīng)制得)中通入H2生成HCOO，其離子方程式為；其他條件不變，HCO3-轉(zhuǎn)化為HCOO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。反應(yīng)溫度在40℃~80℃范圍內(nèi)，HCO3-催化加氫的轉(zhuǎn)化率迅速上升，其主要原因是15.(9分)汽車(chē)排氣管裝有三元催化劑裝置，在催化劑表面通過(guò)發(fā)生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反應(yīng)機(jī)理如下[Pt(s)表示催化劑，右上角帶“*”表示吸附狀態(tài)]：Ⅰ.NO+Pt(s)NO*Ⅱ.CO+Pt(s)CO*Ⅲ.NO*N*+O*Ⅳ.CO*+O*CO2+Pt(s)Ⅴ.N*+N*N2+Pt(s)Ⅵ.NO*+N*N2O+Pt(s)經(jīng)測(cè)定汽車(chē)尾氣中反應(yīng)物濃度及生成物濃度隨溫度T變化關(guān)系如圖1和圖2所示。(1)圖1中溫度從Ta升至Tb的過(guò)程中，反應(yīng)物濃度急劇減小的主要原因是。

(2)圖2中T2℃時(shí)反應(yīng)Ⅴ的活化能(填“<”“>”或“=”)反應(yīng)Ⅵ的活化能；T3℃時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)。

答案精析1.D2.C3.C4.C[由圖可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，DMF的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；反應(yīng)放熱，則1molDMF完全轉(zhuǎn)化為三甲胺，會(huì)釋放出1.02NAeV的能量，故C錯(cuò)誤。]5.B[由圖可知，該過(guò)程的總反應(yīng)為CO2+N2+6e+6H+NH2CONH2+H2O，M2B2既不是反應(yīng)物也不是生成物，是該反應(yīng)過(guò)程的催化劑，A、D正確；*COOH中H、O元素的化合價(jià)分別為+1價(jià)、2價(jià)，根據(jù)正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0可知碳元素的化合價(jià)為+3價(jià)，B錯(cuò)誤；由圖可知，存在CO極性鍵和N≡N非極性鍵的斷裂，C正確。]6.D[從CO2與H2制備HCOOH的反應(yīng)機(jī)理圖中可看出，有副產(chǎn)物HCHO、CO生成，即存在CO2+2H2HCHO+H2O、CO2+H2CO+H2O，2個(gè)副反應(yīng)，A正確；由CO2制得HCOOH，CO2得電子為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，HCOOH是陰極產(chǎn)物，B正確；從不同催化劑(Bi、BiIn或In)下的反應(yīng)進(jìn)程圖像可看出，BiIn作催化劑時(shí)反應(yīng)決速步的活化能最小，反應(yīng)速率最快，故使用BiIn作催化劑效果更好，C正確；從不同催化劑(Bi、BiIn或In)下的相對(duì)能量與反應(yīng)進(jìn)程圖像可看出，CO2與H2制備HCOOH的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低溫度使制備HCOOH的反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，不利于制甲酸，D錯(cuò)誤。]7.B8.B9.A[將(7.2，56.2)和(7.5，27.4)代入Rlnk=EaT+C中，計(jì)算可知Ea=9.6×104J·mol1，故A正確；對(duì)比圖中直線m和n的斜率大小可知，使用催化劑n時(shí)對(duì)應(yīng)的Ea較小，則對(duì)該反應(yīng)催化效能較高的催化劑是n，故B錯(cuò)誤；圖中m、n均為直線，因此不改變其他條件，只升高溫度，斜率不發(fā)生變化，反應(yīng)的活化能不變，故C錯(cuò)誤；阿倫尼烏斯公式表示反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度的變化關(guān)系，無(wú)法根據(jù)該圖像判斷升高溫度時(shí)平衡移動(dòng)的方向，故D10.D11.C12.AD[由第二組和第四組數(shù)據(jù)，A濃度相同，B濃度不同，速度相等，可知n=0，再由第一組和第二組數(shù)據(jù)代入v=k·cm(A)·cn(B)可得0.500.25m=3.2×10-31.6×10-3，可知m=1；將第一組數(shù)據(jù)代入v=k·c(A)·c0(B)=k×0.25mol·L1×0.050=1.6×103mol·L1·min1，可得k=6.4×103min1。m=1，n=0，v1=v2，A正確；速率常數(shù)與濃度無(wú)關(guān)，縮小容積(加壓)不會(huì)使k增大，C錯(cuò)誤；存在過(guò)量的B時(shí)，反應(yīng)掉87.5%的A可以看作經(jīng)歷3個(gè)半衰期，即50%+25%+12.5%，因此所需的時(shí)間為3×13.AD[H2還原NO生成N2過(guò)程中，活化能最大的是⑥，速率最慢的步驟為⑥