江蘇省2021高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)123催化劑與反應(yīng)機(jī)理的微觀分析課件

熱點(diǎn)微專題3催化劑與反應(yīng)機(jī)理的微觀分析熱點(diǎn)微專題3【典題示例】【典例】(2020·山東等級(jí)考改編)1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步:第一步H+進(jìn)攻1,3-丁二烯生成碳正離子();第二步Br-進(jìn)攻碳正離子完成1,2-加成或1,4-加成。反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如下圖所示。已知在0℃和40℃時(shí),1,2-加成產(chǎn)物與1,4-加成產(chǎn)物的比例分別為70∶30和15∶85。下列說(shuō)法正確的是 (

)【典題示例】A.1,2-加成產(chǎn)物比1,4-加成產(chǎn)物穩(wěn)定B.與0℃相比,40℃時(shí)1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大C.從0℃升至40℃,1,2-加成正反應(yīng)速率增大,1,4-加成正反應(yīng)速率減小D.從0℃升至40℃,1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度A.1,2-加成產(chǎn)物比1,4-加成產(chǎn)物穩(wěn)定【解析】選D。根據(jù)圖象分析可知該加成反應(yīng)為放熱反應(yīng),且生成的1,4-加成產(chǎn)物的能量比1,2-加成產(chǎn)物的能量低。能量越低越穩(wěn)定,即1,4-加成產(chǎn)物比1,2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定,故A錯(cuò)誤;該加成反應(yīng)不管生成1,4-加成產(chǎn)物還是1,2-加成產(chǎn)物,均為放熱反應(yīng),則升高溫度,不利于1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化,即在40℃時(shí)其轉(zhuǎn)化率會(huì)減小,故B錯(cuò)誤;從0℃升至40℃,正化學(xué)反應(yīng)速率均增大,即1,4-加成和1,2-加成反應(yīng)的正反應(yīng)速率均會(huì)增大,故C錯(cuò)誤;從0℃升至40℃,對(duì)于1,2-加成反應(yīng)來(lái)說(shuō),化學(xué)平衡向逆向移動(dòng),即1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度,故D正確。【解析】選D。根據(jù)圖象分析可知該加成反應(yīng)為放熱反應(yīng),且生成的【核心歸納】1.添加催化劑→降低反應(yīng)的活化能→活化分子百分?jǐn)?shù)增大→有效碰撞次數(shù)增加→化學(xué)反應(yīng)速率加快。2.添加催化劑→降低反應(yīng)的活化能→降低反應(yīng)所需的溫度→減少能耗。【核心歸納】3.添加催化劑能改變反應(yīng)的路徑,如乙醇的氧化實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)的總反應(yīng)為2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O,活化能為E總;使用銅絲作催化劑將一步反應(yīng)改變?yōu)閮刹椒磻?yīng),第一步反應(yīng)為2Cu+O2====2CuO,活化能為E1;第二步反應(yīng)為CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O,活化能為E2;由于E1<E總、E2<E總,所以化學(xué)反應(yīng)速率加快?！鳌?.添加催化劑能改變反應(yīng)的路徑,如乙醇的氧化實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)的總4.催化劑的選擇性:對(duì)于在給定條件下反應(yīng)物之間能夠同時(shí)發(fā)生多個(gè)反應(yīng)的情況,理想的催化劑還具有大幅度提高目標(biāo)產(chǎn)物在最終產(chǎn)物中比率的作用。5.酶作催化劑的特點(diǎn):高效性、專一性(高選擇性,一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng),如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解成多肽)、溫和性(反應(yīng)條件溫和,溫度升高,酶發(fā)生變性失去催化活性)。4.催化劑的選擇性:對(duì)于在給定條件下反應(yīng)物之間能夠同時(shí)發(fā)生多【模擬演練】1.(2020·濰坊模擬)乙炔在Pd表面選擇加氫的反應(yīng)機(jī)理如圖所示。其中吸附在Pd表面上的物種用*標(biāo)注。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 (

)【模擬演練】A.吸附反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.該正反應(yīng)歷程中最大能壘(活化能)為85kJ·mol-1C.Pd為固體催化劑,其表面積大小對(duì)催化效果無(wú)影響D.只有化學(xué)鍵的形成過(guò)程A.吸附反應(yīng)為吸熱反應(yīng)【解析】選B。圖象分析可知吸附反應(yīng)能量降低,為放熱反應(yīng),故A錯(cuò)誤;由圖象可知,該歷程中最大能壘(活化能)為85kJ·mol-1,故B正確;固體催化劑,其表面積越大,催化效果越好,故C錯(cuò)誤;由圖象可知,這一步的活化能為66kJ·mol-1,則該反應(yīng)既有化學(xué)鍵的斷裂,又有形成過(guò)程,故D錯(cuò)誤。【解析】選B。圖象分析可知吸附反應(yīng)能量降低,為放熱反應(yīng),故A2.中科院蘭州化學(xué)物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氫合成低碳烯烴反應(yīng),所得產(chǎn)物含C2H4、C3H6、C4H8等副產(chǎn)物,反應(yīng)過(guò)程如圖所示,下列說(shuō)法正確的是 (

)2.中科院蘭州化學(xué)物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5A.第ⅰ步反應(yīng)為CO2+H2====CO+H2OB.第ⅰ步反應(yīng)的活化能低于第ⅱ步C.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氫合成低碳烯的ΔH減小D.添加不同助劑后,反應(yīng)的平衡常數(shù)各不相同A.第ⅰ步反應(yīng)為CO2+H2====CO+H2O【解析】選A。第一步反應(yīng)為CO2+H2CO+H2O,故A正確;活化能越高反應(yīng)越慢,第ⅰ步反應(yīng)慢第ⅱ步反應(yīng)快,第ⅰ步反應(yīng)的活化能高于第ⅱ步,故B錯(cuò)誤;所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化劑,可以降低反應(yīng)的活化能,但是不能改變?chǔ),故C錯(cuò)誤;平衡常數(shù)只受溫度影響,添加不同助劑后,反應(yīng)的平衡常數(shù)不變,故D錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xA。第一步反應(yīng)為CO2+H2CO3.(2020·武漢模擬)三甲胺N(CH3)3是重要的化工原料。我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了使用銅催化劑將N,N-二甲基甲酰胺(N(CH3)2NCHO,簡(jiǎn)稱DMF)轉(zhuǎn)化為三甲胺的合成路線。結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,研究單一DMF分子在銅催化劑表面的反應(yīng)歷程,如圖所示:3.(2020·武漢模擬)三甲胺N(CH3)3是重要的化工原該歷程中最大能壘(活化能)=____eV,該步驟的化學(xué)方程式為

______。

【解析】如圖所示,反應(yīng)歷程中反應(yīng)物和生成物相對(duì)能量差值最大的為最大能壘,即N(CH3)3+OH*+H*====N(CH3)3↑+H2O↑反應(yīng)過(guò)程中活化能最大,活化能=-1.02eV-(-2.21eV)=1.19eV。答案:1.19

N(CH3)3+OH*+H*====N(CH3)3↑+H2O↑該歷程中最大能壘(活化能)=____eV,該步驟的化學(xué)方程式熱點(diǎn)微專題強(qiáng)化練熱點(diǎn)微專題3催化劑與反應(yīng)機(jī)理的微觀分析1.(2020·濰坊模擬)科學(xué)家通過(guò)密度泛函理論研究甲醇與水蒸氣重整制氫反應(yīng)機(jī)理時(shí),得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面發(fā)生解離時(shí)四個(gè)路徑與相對(duì)能量關(guān)系如圖所示,其中附在Pd(Ⅲ)表面的物種用“*”標(biāo)注。熱點(diǎn)微專題強(qiáng)化練熱點(diǎn)微專題3催化劑與反應(yīng)機(jī)理的微觀分析1.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A.②中包含C—H鍵的斷裂過(guò)程B.該歷程中能壘(反應(yīng)活化能)最小的是③C.該歷程中制約反應(yīng)速率的方程式為CH3OH*====CH3O*+H*D.由此歷程可知:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)

ΔH<0下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()【解析】選D。②中反應(yīng)為CH3O*+H*====CH2O*+2H*,CH3O*→CH2O*,包含C—H鍵的斷裂,故A正確;活化能為反應(yīng)物的總能量與過(guò)渡態(tài)能量之差,從圖中可以看出,過(guò)渡態(tài)3發(fā)生的反應(yīng)活化能最小,故B正確;總反應(yīng)速率由反應(yīng)速率最慢的那步歷程決定,由圖可知,歷程中能壘(反應(yīng)活化能)最大的為①,所以制約反應(yīng)速率的方程式為CH3OH*====CH3O*+H*,故C正確;由圖可知CH3OH(g)→CH3OH*,放出40kJ熱量,①～④過(guò)程中CH3OH*→CO*+4H*放出80kJ熱量,即CH3OH(g)→CO*+4H*放熱120kJ,但CO*+4H*→CO(g)+2H2(g)吸熱未知,所以不能據(jù)此確定CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的焓變?chǔ),故D錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xD。②中反應(yīng)為CH3O*+H*====CH2O*+【加固訓(xùn)練】甲硫醇是一種重要的原料和化工試劑,硫化氫與甲醇合成甲硫醇的催化過(guò)程如圖。下列說(shuō)法中不正確的是 (

)【加固訓(xùn)練】A.CH3SH中碳元素化合價(jià)為-2價(jià)B.過(guò)程⑤中,形成了O—H鍵和C—H鍵C.該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率D.硫化氫與甲醇合成甲硫醇的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)A.CH3SH中碳元素化合價(jià)為-2價(jià)【解析】選C。CH3SH中硫顯-2價(jià),氫為+1價(jià),根據(jù)元素的化合價(jià)之和等于0可知,碳元素化合價(jià)為-2價(jià),故A正確;過(guò)程⑤中,生成了CH3SH和H2O,由圖示可知,O—H鍵和C—H鍵是新形成的,故B正確;該催化劑只能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間,改變化學(xué)反應(yīng)速率,不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,故C錯(cuò)誤;硫化氫與甲醇合成甲硫醇的反應(yīng)方程式為H2S+CH3OH→CH3SH+H2O,—SH取代甲醇中的—OH,反應(yīng)類型為取代反應(yīng),故D正確?！窘馕觥窟xC。CH3SH中硫顯-2價(jià),氫為+1價(jià),根據(jù)元素的2.我國(guó)科研人員研究了在Cu-ZnO-ZrO2催化劑上CO2加氫制甲醇過(guò)程中水的作用機(jī)理,其說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)2.我國(guó)科研人員研究了在Cu-ZnO-ZrO2催化劑上CO2A.第①步中CO2和H2分子中都有化學(xué)鍵斷裂B.第③步的反應(yīng)式為:*H3CO+H2O→CH3OH+*HOC.第④步反應(yīng)是一個(gè)放熱過(guò)程D.水在整個(gè)歷程中可以循環(huán)使用,整個(gè)過(guò)程不消耗水也不產(chǎn)生水A.第①步中CO2和H2分子中都有化學(xué)鍵斷裂【解析】選D。第①步中CO2和H2分子生成*H和*HCOO,則存在化學(xué)鍵的斷裂,故A正確;第③步中*H3CO、H2O生成CH3OH和*HO,反應(yīng)方程式為*H3CO+H2O→CH3OH+*HO,故B正確;第④步反應(yīng)涉及*HO和*H反應(yīng)生成水,存在化學(xué)鍵的形成,為放熱過(guò)程,故C正確;整個(gè)反應(yīng)涉及水的解吸,且第②④步反應(yīng)生成水,故D錯(cuò)誤。【解析】選D。第①步中CO2和H2分子生成*H和*HCOO,【加固訓(xùn)練】下圖是在一定時(shí)間內(nèi),使用不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對(duì)應(yīng)的脫氮率,由圖可知工業(yè)使用的最佳催化劑為____、相應(yīng)溫度為____;使用Mn作催化劑時(shí),脫氮率b～a段呈現(xiàn)如圖變化的可能原因是________________________________。

【加固訓(xùn)練】答案:Mn

200℃左右b～a段,開始溫度較低,催化劑活性較低,脫氮反應(yīng)速率較慢,反應(yīng)還沒(méi)達(dá)到化學(xué)平衡,隨著溫度升高反應(yīng)速率變大,一定時(shí)間參與反應(yīng)的氮的化合物變多,導(dǎo)致脫氮率逐漸升高答案:Mn200℃左右b～a段,開始溫度較低,催化劑3.某科研小組研究臭氧氧化-堿吸收法同時(shí)脫除SO2和NO工藝,氧化過(guò)程反應(yīng)原理及反應(yīng)熱、活化能數(shù)據(jù)如下:反應(yīng)Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)

ΔH1=-200.9kJ·mol-1Ea1=+3.2kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)

ΔH2=-241.6kJ·mol-1Ea2=+58kJ·mol-1已知該體系中臭氧發(fā)生分解反應(yīng):2O3(g)3O2(g)。請(qǐng)回答:3.某科研小組研究臭氧氧化-堿吸收法同時(shí)脫除SO2和NO工藝其他條件不變,每次向容積為2L的反應(yīng)器中充入含1.0molNO、1.0molSO2的模擬煙氣和2.0molO3,改變溫度,反應(yīng)相同時(shí)間t后體系中NO和SO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示:

其他條件不變,每次向容積為2L的反應(yīng)器中充入含1.0mo(1)由圖可知相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于SO2,結(jié)合題中數(shù)據(jù)分析其可能原因_________________________________________________。

(2)下列說(shuō)法正確的是____(填字母)。

A.P點(diǎn)一定為平衡狀態(tài)點(diǎn)B.溫度高于200℃后,NO和SO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降,最后幾乎為零C.其他條件不變,若縮小反應(yīng)器的容積可提高NO和SO2的轉(zhuǎn)化率(1)由圖可知相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于SO2,結(jié)合題中數(shù)【解析】(1)反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能,相同條件下更易發(fā)生反應(yīng),因此相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于SO2。(2)圖中曲線屬于描點(diǎn)法所得圖象,P點(diǎn)不一定為圖象的最高點(diǎn),即不一定為平衡狀態(tài)點(diǎn),可能是建立平衡過(guò)程中的一點(diǎn),故A錯(cuò)誤;根據(jù)圖象,溫度高于200℃后,2O3(g)3O2(g)反應(yīng)進(jìn)行程度加大,體系中的臭氧濃度減小,NO和SO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降,當(dāng)臭氧完全分解,則二者轉(zhuǎn)化率幾乎為零,故B正確;其他條件不變,若縮小反應(yīng)器的容積,使得【解析】(1)反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能,相同條件下更2O3(g)

3O2(g)平衡逆向移動(dòng),臭氧濃度增大,則反應(yīng)Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)和反應(yīng)Ⅱ:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)平衡正向移動(dòng),NO和SO2的轉(zhuǎn)化率提高,故C正確。答案:(1)反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能,相同條件下更易發(fā)生反應(yīng)(2)BC2O3(g)3O2(g)平衡逆向移動(dòng),臭氧濃度增大,4.[2019·江蘇,20(3)]CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法,其過(guò)程中主要發(fā)生下列反應(yīng):反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)====CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)====CH3OCH3(g)+3H2O(g)

ΔH=-122.5kJ·mol-14.[2019·江蘇,20(3)]CO2催化加氫合成二甲醚是在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中:在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和①溫度高于300℃,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是____________。

②220℃時(shí),在催化劑作用下CO2與H2反應(yīng)一段時(shí)間后,測(cè)得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點(diǎn))。不改變反應(yīng)時(shí)間和溫度,一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有_________________________________________________________________。

①溫度高于300℃,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因【解析】①反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng),當(dāng)升高溫度時(shí),反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率上升,反應(yīng)Ⅱ逆向移動(dòng),生成CH3OCH3的量變小。高于300℃時(shí),從圖象看,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率在生成CH3OCH3的上方,說(shuō)明CO2的轉(zhuǎn)化率的上升幅度超過(guò)下降幅度。②反應(yīng)Ⅱ是體積減小的反應(yīng),所以可以通過(guò)加壓使得平衡正向移動(dòng),或者加入有利于反應(yīng)Ⅱ進(jìn)行的催化劑?！窘馕觥竣俜磻?yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng),當(dāng)升高溫度時(shí),答案:①反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0,溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過(guò)下降幅度②增大壓強(qiáng)、使用對(duì)反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑答案:①反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0,溫度升高使CO2【加固訓(xùn)練】在密閉容器中充入5molCO和4molNO,發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

ΔH1=-746.5kJ·mol-1,圖1為平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)的關(guān)系?！炯庸逃?xùn)練】(1)溫度:T1____(填“<”或“>”)T2。

(2)若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小,重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點(diǎn)中的____點(diǎn)。

(1)溫度:T1____(填“<”或“>”)T2。

(3)某研究小組探究催化劑對(duì)CO、NO轉(zhuǎn)化的影響。將NO和CO以一定的流速通過(guò)兩種不同的催化劑進(jìn)行反應(yīng),相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量逸出氣體中NO含量,從而確定尾氣脫氮率(脫氮率即NO的轉(zhuǎn)化率),結(jié)果如圖2所示。若低于200℃,圖2中曲線Ⅰ脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因?yàn)開_____________________________;

a點(diǎn)____(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率,說(shuō)明其理由_________________________________________________________________。

(3)某研究小組探究催化劑對(duì)CO、NO轉(zhuǎn)化的影響。將NO和C【解析】(1)根據(jù)反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.5kJ·mol-1,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),所以NO的體積分?jǐn)?shù)會(huì)增大,即T1>T2。(2)若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小,則平衡會(huì)逆向移動(dòng),NO的體積分?jǐn)?shù)增加,重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A點(diǎn)。(3)根據(jù)圖象可知,溫度較低時(shí),催化劑的活性偏低,因此溫度低于200℃,曲線Ⅰ脫氮率隨溫度升高變化不大;a點(diǎn)不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率,因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng),根據(jù)曲線Ⅱ可知,a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率應(yīng)該更高。【解析】(1)根據(jù)反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)N2答案:(1)>

(2)A

(3)溫度較低時(shí),催化劑的活性偏低不是該反應(yīng)為放熱反應(yīng),根據(jù)曲線Ⅱ可知,a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率應(yīng)該更高答案:(1)>(2)A(3)溫度較低時(shí),催化劑的活性偏低熱點(diǎn)微專題3催化劑與反應(yīng)機(jī)理的微觀分析熱點(diǎn)微專題3【典題示例】【典例】(2020·山東等級(jí)考改編)1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步:第一步H+進(jìn)攻1,3-丁二烯生成碳正離子();第二步Br-進(jìn)攻碳正離子完成1,2-加成或1,4-加成。反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如下圖所示。已知在0℃和40℃時(shí),1,2-加成產(chǎn)物與1,4-加成產(chǎn)物的比例分別為70∶30和15∶85。下列說(shuō)法正確的是 (

)【典題示例】A.1,2-加成產(chǎn)物比1,4-加成產(chǎn)物穩(wěn)定B.與0℃相比,40℃時(shí)1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大C.從0℃升至40℃,1,2-加成正反應(yīng)速率增大,1,4-加成正反應(yīng)速率減小D.從0℃升至40℃,1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度A.1,2-加成產(chǎn)物比1,4-加成產(chǎn)物穩(wěn)定【解析】選D。根據(jù)圖象分析可知該加成反應(yīng)為放熱反應(yīng),且生成的1,4-加成產(chǎn)物的能量比1,2-加成產(chǎn)物的能量低。能量越低越穩(wěn)定,即1,4-加成產(chǎn)物比1,2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定,故A錯(cuò)誤;該加成反應(yīng)不管生成1,4-加成產(chǎn)物還是1,2-加成產(chǎn)物,均為放熱反應(yīng),則升高溫度,不利于1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化,即在40℃時(shí)其轉(zhuǎn)化率會(huì)減小,故B錯(cuò)誤;從0℃升至40℃,正化學(xué)反應(yīng)速率均增大,即1,4-加成和1,2-加成反應(yīng)的正反應(yīng)速率均會(huì)增大,故C錯(cuò)誤;從0℃升至40℃,對(duì)于1,2-加成反應(yīng)來(lái)說(shuō),化學(xué)平衡向逆向移動(dòng),即1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度,故D正確?！窘馕觥窟xD。根據(jù)圖象分析可知該加成反應(yīng)為放熱反應(yīng),且生成的【核心歸納】1.添加催化劑→降低反應(yīng)的活化能→活化分子百分?jǐn)?shù)增大→有效碰撞次數(shù)增加→化學(xué)反應(yīng)速率加快。2.添加催化劑→降低反應(yīng)的活化能→降低反應(yīng)所需的溫度→減少能耗?！竞诵臍w納】3.添加催化劑能改變反應(yīng)的路徑,如乙醇的氧化實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)的總反應(yīng)為2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O,活化能為E總;使用銅絲作催化劑將一步反應(yīng)改變?yōu)閮刹椒磻?yīng),第一步反應(yīng)為2Cu+O2====2CuO,活化能為E1;第二步反應(yīng)為CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O,活化能為E2;由于E1<E總、E2<E總,所以化學(xué)反應(yīng)速率加快?！鳌?.添加催化劑能改變反應(yīng)的路徑,如乙醇的氧化實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)的總4.催化劑的選擇性:對(duì)于在給定條件下反應(yīng)物之間能夠同時(shí)發(fā)生多個(gè)反應(yīng)的情況,理想的催化劑還具有大幅度提高目標(biāo)產(chǎn)物在最終產(chǎn)物中比率的作用。5.酶作催化劑的特點(diǎn):高效性、專一性(高選擇性,一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng),如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解成多肽)、溫和性(反應(yīng)條件溫和,溫度升高,酶發(fā)生變性失去催化活性)。4.催化劑的選擇性:對(duì)于在給定條件下反應(yīng)物之間能夠同時(shí)發(fā)生多【模擬演練】1.(2020·濰坊模擬)乙炔在Pd表面選擇加氫的反應(yīng)機(jī)理如圖所示。其中吸附在Pd表面上的物種用*標(biāo)注。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 (

)【模擬演練】A.吸附反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.該正反應(yīng)歷程中最大能壘(活化能)為85kJ·mol-1C.Pd為固體催化劑,其表面積大小對(duì)催化效果無(wú)影響D.只有化學(xué)鍵的形成過(guò)程A.吸附反應(yīng)為吸熱反應(yīng)【解析】選B。圖象分析可知吸附反應(yīng)能量降低,為放熱反應(yīng),故A錯(cuò)誤;由圖象可知,該歷程中最大能壘(活化能)為85kJ·mol-1,故B正確;固體催化劑,其表面積越大,催化效果越好,故C錯(cuò)誤;由圖象可知,這一步的活化能為66kJ·mol-1,則該反應(yīng)既有化學(xué)鍵的斷裂,又有形成過(guò)程,故D錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xB。圖象分析可知吸附反應(yīng)能量降低,為放熱反應(yīng),故A2.中科院蘭州化學(xué)物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氫合成低碳烯烴反應(yīng),所得產(chǎn)物含C2H4、C3H6、C4H8等副產(chǎn)物,反應(yīng)過(guò)程如圖所示,下列說(shuō)法正確的是 (

)2.中科院蘭州化學(xué)物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5A.第ⅰ步反應(yīng)為CO2+H2====CO+H2OB.第ⅰ步反應(yīng)的活化能低于第ⅱ步C.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氫合成低碳烯的ΔH減小D.添加不同助劑后,反應(yīng)的平衡常數(shù)各不相同A.第ⅰ步反應(yīng)為CO2+H2====CO+H2O【解析】選A。第一步反應(yīng)為CO2+H2CO+H2O,故A正確;活化能越高反應(yīng)越慢,第ⅰ步反應(yīng)慢第ⅱ步反應(yīng)快,第ⅰ步反應(yīng)的活化能高于第ⅱ步,故B錯(cuò)誤;所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化劑,可以降低反應(yīng)的活化能,但是不能改變?chǔ),故C錯(cuò)誤;平衡常數(shù)只受溫度影響,添加不同助劑后,反應(yīng)的平衡常數(shù)不變,故D錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xA。第一步反應(yīng)為CO2+H2CO3.(2020·武漢模擬)三甲胺N(CH3)3是重要的化工原料。我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了使用銅催化劑將N,N-二甲基甲酰胺(N(CH3)2NCHO,簡(jiǎn)稱DMF)轉(zhuǎn)化為三甲胺的合成路線。結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,研究單一DMF分子在銅催化劑表面的反應(yīng)歷程,如圖所示:3.(2020·武漢模擬)三甲胺N(CH3)3是重要的化工原該歷程中最大能壘(活化能)=____eV,該步驟的化學(xué)方程式為

______。

【解析】如圖所示,反應(yīng)歷程中反應(yīng)物和生成物相對(duì)能量差值最大的為最大能壘,即N(CH3)3+OH*+H*====N(CH3)3↑+H2O↑反應(yīng)過(guò)程中活化能最大,活化能=-1.02eV-(-2.21eV)=1.19eV。答案:1.19

N(CH3)3+OH*+H*====N(CH3)3↑+H2O↑該歷程中最大能壘(活化能)=____eV,該步驟的化學(xué)方程式熱點(diǎn)微專題強(qiáng)化練熱點(diǎn)微專題3催化劑與反應(yīng)機(jī)理的微觀分析1.(2020·濰坊模擬)科學(xué)家通過(guò)密度泛函理論研究甲醇與水蒸氣重整制氫反應(yīng)機(jī)理時(shí),得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面發(fā)生解離時(shí)四個(gè)路徑與相對(duì)能量關(guān)系如圖所示,其中附在Pd(Ⅲ)表面的物種用“*”標(biāo)注。熱點(diǎn)微專題強(qiáng)化練熱點(diǎn)微專題3催化劑與反應(yīng)機(jī)理的微觀分析1.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)A.②中包含C—H鍵的斷裂過(guò)程B.該歷程中能壘(反應(yīng)活化能)最小的是③C.該歷程中制約反應(yīng)速率的方程式為CH3OH*====CH3O*+H*D.由此歷程可知:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)

ΔH<0下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()【解析】選D。②中反應(yīng)為CH3O*+H*====CH2O*+2H*,CH3O*→CH2O*,包含C—H鍵的斷裂,故A正確;活化能為反應(yīng)物的總能量與過(guò)渡態(tài)能量之差,從圖中可以看出,過(guò)渡態(tài)3發(fā)生的反應(yīng)活化能最小,故B正確;總反應(yīng)速率由反應(yīng)速率最慢的那步歷程決定,由圖可知,歷程中能壘(反應(yīng)活化能)最大的為①,所以制約反應(yīng)速率的方程式為CH3OH*====CH3O*+H*,故C正確;由圖可知CH3OH(g)→CH3OH*,放出40kJ熱量,①～④過(guò)程中CH3OH*→CO*+4H*放出80kJ熱量,即CH3OH(g)→CO*+4H*放熱120kJ,但CO*+4H*→CO(g)+2H2(g)吸熱未知,所以不能據(jù)此確定CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的焓變?chǔ),故D錯(cuò)誤?！窘馕觥窟xD。②中反應(yīng)為CH3O*+H*====CH2O*+【加固訓(xùn)練】甲硫醇是一種重要的原料和化工試劑,硫化氫與甲醇合成甲硫醇的催化過(guò)程如圖。下列說(shuō)法中不正確的是 (

)【加固訓(xùn)練】A.CH3SH中碳元素化合價(jià)為-2價(jià)B.過(guò)程⑤中,形成了O—H鍵和C—H鍵C.該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率D.硫化氫與甲醇合成甲硫醇的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)A.CH3SH中碳元素化合價(jià)為-2價(jià)【解析】選C。CH3SH中硫顯-2價(jià),氫為+1價(jià),根據(jù)元素的化合價(jià)之和等于0可知,碳元素化合價(jià)為-2價(jià),故A正確;過(guò)程⑤中,生成了CH3SH和H2O,由圖示可知,O—H鍵和C—H鍵是新形成的,故B正確;該催化劑只能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間,改變化學(xué)反應(yīng)速率,不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,故C錯(cuò)誤;硫化氫與甲醇合成甲硫醇的反應(yīng)方程式為H2S+CH3OH→CH3SH+H2O,—SH取代甲醇中的—OH,反應(yīng)類型為取代反應(yīng),故D正確?！窘馕觥窟xC。CH3SH中硫顯-2價(jià),氫為+1價(jià),根據(jù)元素的2.我國(guó)科研人員研究了在Cu-ZnO-ZrO2催化劑上CO2加氫制甲醇過(guò)程中水的作用機(jī)理,其說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (

)2.我國(guó)科研人員研究了在Cu-ZnO-ZrO2催化劑上CO2A.第①步中CO2和H2分子中都有化學(xué)鍵斷裂B.第③步的反應(yīng)式為:*H3CO+H2O→CH3OH+*HOC.第④步反應(yīng)是一個(gè)放熱過(guò)程D.水在整個(gè)歷程中可以循環(huán)使用,整個(gè)過(guò)程不消耗水也不產(chǎn)生水A.第①步中CO2和H2分子中都有化學(xué)鍵斷裂【解析】選D。第①步中CO2和H2分子生成*H和*HCOO,則存在化學(xué)鍵的斷裂,故A正確;第③步中*H3CO、H2O生成CH3OH和*HO,反應(yīng)方程式為*H3CO+H2O→CH3OH+*HO,故B正確;第④步反應(yīng)涉及*HO和*H反應(yīng)生成水,存在化學(xué)鍵的形成,為放熱過(guò)程,故C正確;整個(gè)反應(yīng)涉及水的解吸,且第②④步反應(yīng)生成水,故D錯(cuò)誤。【解析】選D。第①步中CO2和H2分子生成*H和*HCOO,【加固訓(xùn)練】下圖是在一定時(shí)間內(nèi),使用不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對(duì)應(yīng)的脫氮率,由圖可知工業(yè)使用的最佳催化劑為____、相應(yīng)溫度為____;使用Mn作催化劑時(shí),脫氮率b～a段呈現(xiàn)如圖變化的可能原因是________________________________。

【加固訓(xùn)練】答案:Mn

200℃左右b～a段,開始溫度較低,催化劑活性較低,脫氮反應(yīng)速率較慢,反應(yīng)還沒(méi)達(dá)到化學(xué)平衡,隨著溫度升高反應(yīng)速率變大,一定時(shí)間參與反應(yīng)的氮的化合物變多,導(dǎo)致脫氮率逐漸升高答案:Mn200℃左右b～a段,開始溫度較低,催化劑3.某科研小組研究臭氧氧化-堿吸收法同時(shí)脫除SO2和NO工藝,氧化過(guò)程反應(yīng)原理及反應(yīng)熱、活化能數(shù)據(jù)如下:反應(yīng)Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)

ΔH1=-200.9kJ·mol-1Ea1=+3.2kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)

ΔH2=-241.6kJ·mol-1Ea2=+58kJ·mol-1已知該體系中臭氧發(fā)生分解反應(yīng):2O3(g)3O2(g)。請(qǐng)回答:3.某科研小組研究臭氧氧化-堿吸收法同時(shí)脫除SO2和NO工藝其他條件不變,每次向容積為2L的反應(yīng)器中充入含1.0molNO、1.0molSO2的模擬煙氣和2.0molO3,改變溫度,反應(yīng)相同時(shí)間t后體系中NO和SO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示:

其他條件不變,每次向容積為2L的反應(yīng)器中充入含1.0mo(1)由圖可知相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于SO2,結(jié)合題中數(shù)據(jù)分析其可能原因_________________________________________________。

(2)下列說(shuō)法正確的是____(填字母)。

A.P點(diǎn)一定為平衡狀態(tài)點(diǎn)B.溫度高于200℃后,NO和SO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降,最后幾乎為零C.其他條件不變,若縮小反應(yīng)器的容積可提高NO和SO2的轉(zhuǎn)化率(1)由圖可知相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于SO2,結(jié)合題中數(shù)【解析】(1)反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能,相同條件下更易發(fā)生反應(yīng),因此相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于SO2。(2)圖中曲線屬于描點(diǎn)法所得圖象,P點(diǎn)不一定為圖象的最高點(diǎn),即不一定為平衡狀態(tài)點(diǎn),可能是建立平衡過(guò)程中的一點(diǎn),故A錯(cuò)誤;根據(jù)圖象,溫度高于200℃后,2O3(g)3O2(g)反應(yīng)進(jìn)行程度加大,體系中的臭氧濃度減小,NO和SO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降,當(dāng)臭氧完全分解,則二者轉(zhuǎn)化率幾乎為零,故B正確;其他條件不變,若縮小反應(yīng)器的容積,使得【解析】(1)反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能,相同條件下更2O3(g)

3O2(g)平衡逆向移動(dòng),臭氧濃度增大,則反應(yīng)Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)和反應(yīng)Ⅱ:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)平衡正向移動(dòng),NO和SO2的轉(zhuǎn)化率提高,故C正確。答案:(1)反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能,相同條件下更易發(fā)生反應(yīng)(2)BC2O3(g)3O2(g)平衡逆向移動(dòng),臭氧濃度增大,4.[2019·江蘇,20(3)]CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法,其過(guò)程中主要發(fā)生下列反應(yīng):反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)====CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)====CH3OCH3(g)+3H2O(g)

ΔH=-122.5kJ·mol-14.[2019·江蘇,20(3)]CO2催化加氫合成二甲醚是在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中:在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和①溫度高于300℃,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是____________。

②220℃時(shí),在催化劑作用下