高考化學(xué)總復(fù)習(xí)第六單元化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第3講 高考題型專項(xiàng)突破_第1頁
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高考總復(fù)習(xí)·化學(xué)[單選經(jīng)典版]高考題型專項(xiàng)突破化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、歷程與能壘題本類題在高考卷中主要以陌生能量-歷程圖或反應(yīng)機(jī)理圖形式出現(xiàn),主要考查催化劑、反應(yīng)物、生成物及中間體的判斷、歷程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式、物質(zhì)成鍵與斷鍵的判斷、能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率及平衡等知識。(2022·湖南高考改編)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)系如圖所示:下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說法正確的是()A.進(jìn)程Ⅰ是吸熱反應(yīng)B.平衡時P的產(chǎn)率:Ⅱ>ⅠC.生成P的速率:Ⅲ>ⅡD.進(jìn)程Ⅳ中,Z沒有催化作用[解題思路分析]進(jìn)程Ⅰ中反應(yīng)物的能量高于產(chǎn)物的能量,應(yīng)為放熱反應(yīng),A不正確;進(jìn)程Ⅱ中使用了催化劑X,催化劑只能改變反應(yīng)速率,不能改變平衡產(chǎn)率,因此在兩個進(jìn)程中平衡時P的產(chǎn)率相同,B不正確;進(jìn)程Ⅲ中由S·Y轉(zhuǎn)化為P·Y的活化能高于進(jìn)程Ⅱ中由S·X轉(zhuǎn)化為P·X的活化能,由于這兩步反應(yīng)分別是兩個進(jìn)程的決速步驟,因此生成P的速率為Ⅲ<Ⅱ,C不正確。[答案]D(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,最終生成的水減少[解題思路分析]根據(jù)題圖反應(yīng)機(jī)理知,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元素的化合價依次為+2價、+4價、+3價,上述反應(yīng)中均有元素化合價的升降,都為氧化還原反應(yīng),一定有電子轉(zhuǎn)移,A正確;根據(jù)題圖,由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種,B正確;NO是催化劑,增大NO的量,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變,C正確;無論反應(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,無論發(fā)生哪個歷程,最終生成的水都不變,D錯誤。[答案]D一、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理/歷程類試題解題模板二、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物種一定在機(jī)理圖中的主線上三“物”指反應(yīng)物、生成物、中間物(或中間體)反應(yīng)物通過一個箭頭進(jìn)入整個歷程的物質(zhì)一般是反應(yīng)物生成物通過一個箭頭最終脫離整個歷程的物質(zhì)一般是產(chǎn)物中間體除催化劑、反應(yīng)物、生成物外,其余一般均是中間體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。三、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)物同時發(fā)生多個競爭反應(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.(2021·湖南高考)鐵的配合物離子(用[L—Fe—H]+表示)催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理和相對能量的變化情況如圖所示:下列說法錯誤的是()A.該過程的總反應(yīng)為HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化劑))CO2↑+H2↑B.H+濃度過大或者過小,均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低C.該催化循環(huán)中Fe元素的化合價發(fā)生了變化D.該過程的總反應(yīng)速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定答案D解析由反應(yīng)機(jī)理可知,HCOOH電離出氫離子后,HCOO-與催化劑結(jié)合,放出二氧化碳,然后又結(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化為氫氣,所以化學(xué)方程式為HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化劑))CO2↑+H2↑,故A正確;若氫離子濃度過低,則反應(yīng)Ⅲ→Ⅳ的反應(yīng)物濃度降低,反應(yīng)速率減慢,若氫離子濃度過高,則會抑制甲酸的電離,使甲酸根離子濃度降低,反應(yīng)Ⅰ→Ⅱ速率減慢,所以氫離子濃度過高或過低,均導(dǎo)致反應(yīng)速率減慢,故B正確;由反應(yīng)機(jī)理可知,F(xiàn)e在反應(yīng)過程中化合價發(fā)生了變化,故C正確;由反應(yīng)進(jìn)程可知,反應(yīng)Ⅳ→Ⅰ能壘最大,反應(yīng)速率最慢,對該過程的總反應(yīng)起決定作用,故D錯誤。2.(2022·濟(jì)南模擬)常溫常壓下,在3種不同碳負(fù)載的銅微粒(a、b和c)上,選擇性電催化乙炔加氫制乙烯(H+電還原為H2的反應(yīng)可同時發(fā)生)的相對能量變化如圖,下列說法錯誤的是()A.析氫反應(yīng)是電催化乙炔加氫制乙烯的競爭反應(yīng)B.析氫反應(yīng)的能力:a>c>bC.吸附C2H2的能力:a<b<cD.ⅰ生成ⅱ是乙炔加氫制乙烯反應(yīng)歷程中的決速步驟答案B解析選擇性電催化乙炔加氫制乙烯和H+電還原為H2的反應(yīng)同時發(fā)生,故析氫反應(yīng)是電催化乙炔加氫制乙烯的競爭反應(yīng),A正確;析氫反應(yīng)的活化能a>c>b,活化能越大反應(yīng)越難進(jìn)行,故析氫反應(yīng)的能力a<c<b,B錯誤;由圖可知,吸咐C2H2過程中放出的能量a<b<c,產(chǎn)物能量a>b>c,相同物質(zhì)進(jìn)行不同過程放出的能量越多,產(chǎn)物的能量越低,該過程越容易進(jìn)行,故吸附C2H2的能力a<b<c,C正確;由圖可知,ⅰ生成ⅱ的活化能最大,是整個反應(yīng)的決速步驟,D正確。3.(2022·江蘇高考節(jié)選)“Fe-HCOeq\o\al(-,3)-H2O熱循環(huán)制氫和甲酸”的原理為:在密閉容器中,鐵粉與吸收CO2制得的NaHCO3溶液反應(yīng),生成H2、HCOONa和Fe3O4;Fe3O4再經(jīng)生物柴油副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為Fe。(1)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),在300℃時,密閉容器中NaHCO3溶液與鐵粉反應(yīng),反應(yīng)初期有FeCO3生成并放出H2,該反應(yīng)的離子方程式為。(2)隨著反應(yīng)進(jìn)行,F(xiàn)eCO3迅速轉(zhuǎn)化為活性Fe3O4-x,活性Fe3O4-x是HCOeq\o\al(-,3)轉(zhuǎn)化為HCOO-的催化劑,其可能反應(yīng)機(jī)理如圖所示。根據(jù)元素電負(fù)性的變化規(guī)律。如圖所示的反應(yīng)步驟Ⅰ可描述為。答案(1)Fe+2HCOeq\o\al(-,3)eq\o(=,\s\up9(300℃))FeCO3+COeq\o\al(2-,3)+H2↑(2)H的電負(fù)性大于Fe,小于O,在活性Fe3O4-x表面,H2斷裂為H原子,一個吸附在催化劑的亞鐵離子上,略帶負(fù)電,一個吸附在催化劑的氧離子上,略帶正電,前者與HCOeq\o\al(-,3)中略帶正電的碳結(jié)合,后者與HCOeq\o\al(-,3)中略帶負(fù)電的羥基氧結(jié)合生成H2O,HCOeq\o\al(-,3)轉(zhuǎn)化為HCOO-4.(2022·哈師大附中高三期末考試)乙炔在Pd表面選擇加氫生成乙烯的反應(yīng)機(jī)理如圖。其中吸附在Pd表面上的物種用*標(biāo)注。該歷程中最大能壘(活化能)為kJ/mol,該步驟的化學(xué)方程式為。答案85C2Heq\o\al(*,3)+H*=C2Heq\o\al(*,4)專項(xiàng)作業(yè)建議用時:40分鐘選擇題(每小題只有1個選項(xiàng)符合題意)1.用二氧化碳可合成低密度聚乙烯(LDPE)。常溫常壓下以納米二氧化鈦膜為工作電極,電解CO2,可制得LDPE,該電極反應(yīng)可能的機(jī)理如圖所示。下列說法正確的是()A.CO2與COeq\o\al(-,2)是同一種微粒B.OH-的電子式為C.過程Ⅲ中碳元素被氧化D.LDPE不易分解,對環(huán)境有污染答案D2.如圖為氟利昂(如CFCl3)破壞臭氧層的反應(yīng)過程示意圖,下列說法不正確的是()A.過程Ⅰ中斷裂極性鍵C—Cl鍵B.過程Ⅱ可表示為O3+Cl=ClO+O2C.過程Ⅲ中O+O=O2是吸熱過程D.上述過程說明氟利昂中氯原子是破壞臭氧層的催化劑答案C3.鋰可用于氮的固定,其轉(zhuǎn)化過程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.反應(yīng)①中N2是氧化劑B.反應(yīng)②屬于復(fù)分解反應(yīng)C.轉(zhuǎn)化過程中涉及的H2O、LiOH都屬于電解質(zhì)D.反應(yīng)③中Li在陽極生成答案D解析反應(yīng)①為N2+6Li=2Li3N,該反應(yīng)中N2為氧化劑,A正確;反應(yīng)②為Li3N+3H2O=NH3↑+3LiOH,該反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng),B正確;H2O、LiOH均為電解質(zhì),C正確;反應(yīng)③中陽極發(fā)生氧化反應(yīng),其電極反應(yīng)式為4OH--4e-=2H2O+O2↑,陰極發(fā)生還原反應(yīng),其電極反應(yīng)式為Li++e-=Li,D錯誤。4.(2022·武漢高三質(zhì)量檢測)含銅催化劑催化與偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理如圖所示(Ph—表示苯基)。下列說法錯誤的是()A.Ⅱ到Ⅲ的轉(zhuǎn)化過程中有非極性鍵的斷裂和形成B.Ⅲ到Ⅳ原子利用率為100%C.Ⅴ中所有碳原子不可能共平面D.該反應(yīng)的方程式為:答案A5.我國科研人員在CO2加氫制甲醇研究方面已取得重要成果,在Cu-ZnO-ZrO2催化劑上主反應(yīng)歷程如圖所示(H2→*H+*H,*標(biāo)記的物質(zhì)是該反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物或過渡態(tài))。下列說法錯誤的是()A.第①步中既有極性鍵的斷裂,也有非極性鍵的斷裂B.水在反應(yīng)歷程中是可以循環(huán)使用的物質(zhì)C.Cu-ZnO-ZrO2作為催化劑參與了反應(yīng),降低了反應(yīng)的活化能D.第④步反應(yīng)是一個吸熱過程答案D解析第④步反應(yīng)是*H+*HO=H2O,形成HO鍵,是放熱過程,D錯誤。6.乙二醛(OHCCHO)與O2反應(yīng)歷程中所涉及的反應(yīng)物(OHCCHO、O2)、過渡態(tài)、中間體及產(chǎn)物(OHCCOOH、HCOOH、HOOCCOOH)相對能量如圖。下列說法錯誤的是()A.乙二醛氧化歷程中涉及極性鍵和非極性鍵的斷裂B.乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)C.乙二醛氧化歷程中,若加入催化劑,能提高乙二醛的平衡轉(zhuǎn)化率D.乙二醛與氧氣反應(yīng)生成乙二酸的控速步驟為:反應(yīng)物→TS1答案C7.(2022·浙江三市高三質(zhì)量檢測)甲酸在一定條件下可分解生成CO和H2O,在有、無催化劑條件下的能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A.途徑1的活化能為Ea1,其大小與ΔH1有關(guān)B.途徑1使用了催化劑,途徑2沒有使用催化劑,但ΔH1=ΔH2C.途徑2要經(jīng)過三步才完成,而途徑1只要一步就完成,所以途徑1反應(yīng)速率更快D.途徑2中第二步反應(yīng)的速率比第三步反應(yīng)要慢答案D8.以TiO2為催化劑的光熱化學(xué)循環(huán)分解CO2反應(yīng)為溫室氣體減排提供了一個新途徑,該反應(yīng)的機(jī)理及各分子化學(xué)鍵完全斷裂時的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()A.過程①中鈦氧鍵斷裂會釋放能量B.該反應(yīng)中,光能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.使用TiO2作催化劑可以降低反應(yīng)的焓變,從而提高化學(xué)反應(yīng)速率D.CO2分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)ΔH=+30kJ·mol-1答案B9.(2022·青島市高三教學(xué)質(zhì)量檢測)已知CH4、O2和H2O(g)(H2O的作用是活化催化劑)按照一定體積比在催化劑表面可合成甲醇:CH4(g)+eq\s\up5(eq\f(1,2))O2(g)=CH3OH(g)ΔH,反應(yīng)的部分歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物種用“*”標(biāo)注,TS代表過渡態(tài))。下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的ΔH=-32.51kJ·mol-1B.O2(g)比H2O(g)更容易吸附在催化劑表面C.該反應(yīng)過程中只涉及σ鍵的斷裂與形成D.圖示中慢反應(yīng)的方程式為*CH4+*OH=*CH3OH+*H答案D解析該圖只展示了部分反應(yīng)歷程,無法計(jì)算該反應(yīng)的ΔH,A錯誤;根據(jù)圖示,在催化劑表面,吸附H2O(g)時放出的熱量比吸附O2(g)時放出的熱量多,因此在催化劑表面更容易被吸附的是H2O(g),B錯誤;該反應(yīng)過程中*O2→2*O斷裂σ鍵和π鍵,C錯誤;慢反應(yīng)為活化能最大的反應(yīng),該歷程中活化能最大的反應(yīng)為*CH4+*OH=*CH3OH+*H,D正確。10.1,2-丙二醇脫氧脫水反應(yīng)的催化循環(huán)機(jī)理如圖所示。下列說法不正確的是()A.由過程①②知,在催化劑MoO3作用下1,2-丙二醇中羥基上的O—H鍵斷裂B.該過程中催化劑MoO3通過降低反應(yīng)的焓變提高化學(xué)反應(yīng)速率C.過程③中有碳氧雙鍵生成D.過程①~④中反應(yīng)產(chǎn)物有4種答案B解析B項(xiàng),該過程中催化劑MoO3通過降低反應(yīng)的活化能來提高化學(xué)反應(yīng)速率,錯誤;D項(xiàng),由題圖可知,1,2-丙二醇發(fā)生脫氧脫水反應(yīng),生成了甲醛、乙醛、丙烯和水,反應(yīng)產(chǎn)物有4種,正確。11.(2022·黑龍江省八校高三期末聯(lián)考)Ni可活化C2H6放出CH4,其反應(yīng)歷程如圖所示:下列關(guān)于活化歷程的說法正確的是()A.決速步驟:中間體1→中間體2B.總反應(yīng)為Ni+C2H6→NiCH2+CH4C.Ni—H鍵的形成對氫原子的遷移是不利的D.涉及非極性鍵的斷裂和生成答案B解析由反應(yīng)歷程可知,活化能最大的步驟為中間體2轉(zhuǎn)化為中間體3的過程,活化能高,反應(yīng)速率小,為決速步驟,A錯誤;該過程中Ni—H鍵的形成為氫原子從一個甲基轉(zhuǎn)移到另一個甲基提供了橋梁和便利,C錯誤;從整體歷程來看,沒有非極性鍵的生成,D錯誤?;瘜W(xué)研究中,可結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,探究物質(zhì)反應(yīng)的歷程?;卮鹣铝懈黝}:(1)我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了使用銅催化劑將N,N-二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO,簡稱DMF]轉(zhuǎn)化為三甲胺。單個DMF分子在銅催化劑表面的反應(yīng)歷程如圖1所示,其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。①該反應(yīng)歷程中的最大能壘(活化能)=eV,該步驟的化學(xué)方程式為

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