老高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)講義專題13 題型專攻3化學(xué)反應(yīng)歷程圖像分析

(一)反應(yīng)歷程1．化學(xué)動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)歷程化學(xué)動(dòng)力學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的速率和反應(yīng)歷程(即機(jī)理)的科學(xué)。所謂反應(yīng)歷程就是反應(yīng)物按什么途徑，經(jīng)過(guò)哪些步驟，才能轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物。選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)途徑，可以使熱力學(xué)由預(yù)期轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。2．基元反應(yīng)與非基元反應(yīng)例如H＋＋OH－=H2O，反應(yīng)幾乎沒(méi)有過(guò)程，瞬間平衡一步到位，稱為簡(jiǎn)單反應(yīng)；而2HI=H2＋I(xiàn)2的實(shí)際機(jī)理是分兩步進(jìn)行的，每一步都是一個(gè)基元反應(yīng)：2HI→H2＋2I·、2I·→I2，存在未成對(duì)電子的微粒稱為自由基，反應(yīng)活性高，壽命短，2HI=H2＋I(xiàn)2稱為非基元反應(yīng)。(二)有效碰撞理論與活化能活化能活化分子數(shù)單位體積內(nèi)活化分子數(shù)有效碰撞增大濃度/壓強(qiáng)不變不變?cè)龆嘣黾由邷囟炔蛔冊(cè)龆嘣龆嘣黾哟呋瘎┫陆翟龆嘣龆嘣黾觽渥ⅲ核俾食?shù)k＝(阿倫尼烏斯公式)A—比例系數(shù)，Ea—活化能，R—常數(shù)，T—開(kāi)氏溫度。從公式可以判斷出，T越高，速率常數(shù)越大，反應(yīng)速率越大。Ea越小，速率常數(shù)越大，反應(yīng)速率越大。(三)過(guò)渡態(tài)與中間體1．過(guò)渡態(tài)A＋B－C→[A…B…C]→A－B＋C備注：(1)以上為一種基元反應(yīng)，其中正反應(yīng)活化能Ea正＝b－a，逆反應(yīng)活化能Ea逆＝b－c,ΔH＝Ea正－Ea逆。(2)過(guò)渡態(tài)(A…B…C)不穩(wěn)定。2．中間體備注：處于能量最高點(diǎn)的是反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)，在多步反應(yīng)中兩個(gè)過(guò)渡態(tài)之間的是中間體，中間體很活潑，壽命很短，但是會(huì)比過(guò)渡態(tài)更穩(wěn)定些。(四)能壘與決速步能壘：可以簡(jiǎn)單理解為從左往右進(jìn)行中，向上爬坡吸收的能量，而包含最高能壘的反應(yīng)我們稱之為決速步驟，也稱為慢反應(yīng)。例如圖中，從第一個(gè)中間體到過(guò)渡態(tài)2的能量就是最高能壘，而HCOO*＋H*=CO2＋2H*是在Rh做催化劑時(shí)該歷程的決速步驟。(五)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，所以僅從結(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)又生成了多少。中間產(chǎn)物：在連續(xù)反應(yīng)中為某一步的產(chǎn)物，在后續(xù)反應(yīng)中又作為反應(yīng)物被消耗，所以僅從結(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。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機(jī)理為H2O2＋I(xiàn)－→H2O＋I(xiàn)O－慢H2O2＋I(xiàn)O－→O2＋I(xiàn)－＋H2O快在該反應(yīng)中I－為催化劑，IO－為中間產(chǎn)物。而在機(jī)理圖中，先找到確定的反應(yīng)物，反應(yīng)物一般是通過(guò)一個(gè)箭頭進(jìn)入整個(gè)歷程的物質(zhì)(產(chǎn)物一般多是通過(guò)一個(gè)箭頭最終脫離這個(gè)歷程的物質(zhì))，與之同時(shí)反應(yīng)的就是催化劑，并且經(jīng)過(guò)一個(gè)完整循環(huán)之后又會(huì)生成；中間產(chǎn)物則是這個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)。如圖中，MoO3是該反應(yīng)的催化劑，為中間產(chǎn)物。1,2丙二醇脫氧脫水反應(yīng)的催化循環(huán)機(jī)理1．(2022·湖南，12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(shuō)法正確的是()A．進(jìn)程Ⅰ是吸熱反應(yīng)B．平衡時(shí)P的產(chǎn)率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>ⅡD．進(jìn)程Ⅳ中，Z沒(méi)有催化作用2．(2020·全國(guó)卷Ⅰ，10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反應(yīng)過(guò)程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．CH3COI是反應(yīng)中間體B．甲醇羰基化反應(yīng)為CH3OH＋CO=CH3CO2HC．反應(yīng)過(guò)程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變D．存在反應(yīng)CH3OH＋HI=CH3I＋H2O3．(2020·全國(guó)卷Ⅱ，11)據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：Fe(CO)5催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．OH－參與了該催化循環(huán)B．該反應(yīng)可產(chǎn)生清潔燃料H2C．該反應(yīng)可消耗溫室氣體CO2D．該催化循環(huán)中Fe的成鍵數(shù)目發(fā)生變化4．[2019·全國(guó)卷Ⅰ，28(3)]我國(guó)學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用標(biāo)注?？芍簹庾儞Q的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝________eV，寫出該步驟的化學(xué)方程式：____________________________________?？枷蛞荒芰糠磻?yīng)過(guò)程圖分析1．亞硝酰氯在有機(jī)合成中有重要應(yīng)用。2NO(g)＋Cl2(g)=2NOCl(g)的反應(yīng)歷程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．催化劑能提高反應(yīng)物的相對(duì)能量B．相對(duì)于曲線Ⅱ，曲線Ⅰ表示加入催化劑C．曲線Ⅱ正反應(yīng)的活化能為kJ·mol－1D．2NO(g)＋Cl2(g)=2NOCl(g)ΔH＝－kJ·mol－12．如圖表示2甲基2溴丙烷發(fā)生水解的反應(yīng)歷程，下列說(shuō)法正確的是()A．由圖可知反應(yīng)有兩個(gè)過(guò)渡態(tài)，無(wú)法判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)B．增大c(NaOH)，總反應(yīng)的速率會(huì)增大C．反應(yīng)中存在C—Br的斷裂和C—O的形成D．若第一階段轉(zhuǎn)化率為30%，第二階段轉(zhuǎn)化率為40%，則最終產(chǎn)物的產(chǎn)率為12%3．氫氣可將CO2還原為甲烷：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，科學(xué)家研究在催化劑表面上CO2與H2反應(yīng)的前三步歷程如圖所示，吸附在催化劑表面上的物種用“·”標(biāo)注，Ts表示過(guò)渡態(tài)。下列說(shuō)法正確的是()A．起始到Ts1歷程中發(fā)生了非極性共價(jià)鍵的斷裂B．該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率取決于Ts2的能壘C．前三步歷程中最小能壘步驟的化學(xué)方程式為·CO＋3H2(g)＋H2O(g)=·CO＋·OH＋·H＋3H2(g)D．物質(zhì)吸附在催化劑表面，形成過(guò)渡態(tài)的過(guò)程會(huì)放出熱量考向二無(wú)機(jī)反應(yīng)機(jī)理圖分析4．(2022·山東省煙臺(tái)市、德州市高三一模)H2在石墨烯負(fù)載型Pd單原子催化劑(Pd/SVG)上還原NO生成N2和NH3的路徑機(jī)理及活化能(kJ·mol－1)如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．H2還原NO生成N2的決速步為反應(yīng)⑥B．Pd/SVG上H2還原NO，更容易生成NH3C．根據(jù)如圖數(shù)據(jù)可計(jì)算NO＋5H=NH3＋H2O的ΔHD．由圖可知，相同催化劑條件下反應(yīng)可能存在多種反應(yīng)歷程5．硼氫化鈉(NaBH4)可用作還原劑和塑料發(fā)泡劑。如圖為它在催化劑作用下與水反應(yīng)制取氫氣的微觀過(guò)程示意圖，下列說(shuō)法不正確的是()A．水在此過(guò)程中作還原劑B．若用D2O代替H2O，反應(yīng)后生成的氣體中含有D2C．通過(guò)控制催化劑的用量和表面積，可以控制氫氣的產(chǎn)生速率D．NaBH4與水反應(yīng)的離子方程式為BHeq\o\al(－,4)＋4H2O=B(OH)eq\o\al(－,4)＋4H2↑考向三有機(jī)反應(yīng)機(jī)理圖分析6．乙苯()與Cl2在光照條件下發(fā)生一氯取代，生成兩種一氯取代物的速率如圖甲，反應(yīng)基本歷程如圖乙。下列說(shuō)法不正確的是()A．反應(yīng)①②③的ΔH>0，反應(yīng)④⑤⑥的ΔH<0B．光照條件下，得到等量的A和B時(shí)，生成A時(shí)需要能量更少C．相同條件下，由乙苯分別制備等量的和的ΔH相等D．使用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎?，可以使反?yīng)②的程度減小，反應(yīng)③的程度增大7．(2022·河南省信陽(yáng)市高三第