選擇題突破八　化學(xué)反應(yīng)機理分析

選擇題突破八化學(xué)反應(yīng)機理分析重溫經(jīng)典明確考向NO.1命題角度1反應(yīng)循環(huán)機理圖分析1.(2022·山東卷,10)在NO催化下,丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機理如圖所示。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√√3.(2023·新課標(biāo)卷,12)“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:NH2OH、NH3、H2O的電荷分布都不均勻,不對稱,為極性分子,A正確;由反應(yīng)歷程可知,有N—H、N—O鍵斷裂,還有N—N鍵的生成,B正確;由反應(yīng)歷程可知,反應(yīng)過程中,Fe2+先失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe3+,后面又得到電子生成Fe2+,C正確;由反應(yīng)歷程可知,反應(yīng)過程中,生成的NH2NH2有兩個H來源于NH3,所以將NH2OH替換為ND2OD,不可能得到ND2ND2,而是得到ND2NH2和HDO,D錯誤。4.(2020·全國Ⅰ卷,10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]-可催化甲醇羰基化,反應(yīng)過程如圖所示?！堂}角度2能壘反應(yīng)歷程圖分析A.反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ為決速步B.反應(yīng)結(jié)束后,溶液中存在18OH-C.反應(yīng)結(jié)束后,溶液中存在CH318OHD.反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焓變√2.(雙選)(2020·山東卷,14)1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步:第一步H+進攻1,3-丁二烯生成碳正離子();第二步Br-進攻碳正離子完成1,2-加成或1,4-加成。反應(yīng)進程中的能量變化如圖所示。已知在0℃和40℃時,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。下列說法正確的是(

)A.1,4-加成產(chǎn)物比1,2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定B.與0℃相比,40℃時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√√解析:結(jié)合圖像可知,1,4-加成產(chǎn)物的能量比1,2-加成產(chǎn)物的能量低,即1,4-加成產(chǎn)物比1,2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定,A項正確;結(jié)合題圖和題中信息只能判斷不同溫度下1,3-丁二烯發(fā)生1,2-加成反應(yīng)和1,4-加成反應(yīng)的傾向,不能判斷1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率,B項錯誤;溫度升高,1,2-加成反應(yīng)和1,4-加成反應(yīng)的正反應(yīng)速率均增大,C項錯誤;由0℃升溫至40℃時,1,3-丁二烯發(fā)生的反應(yīng)由以1,2-加成為主變?yōu)橐?,4-加成為主,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,D項正確。3.(2023·山東卷,14)一定條件下,化合物E和TFAA合成H的反應(yīng)路徑如下:已知反應(yīng)初始E的濃度為0.10mol·L-1,TFAA的濃度為0.08mol·L-1,部分物種的濃度隨時間的變化關(guān)系如圖所示,忽略反應(yīng)過程中的體積變化。下列說法正確的是(

)A.t1時刻,體系中有E存在B.t2時刻,體系中無F存在C.E和TFAA反應(yīng)生成F的活化能很小D.反應(yīng)達平衡后,TFAA的濃度為0.08mol·L-1√√從山東省近些年新高考考試情況可知,反應(yīng)機理及與能量相關(guān)的過程圖類題目每年都有考查。此類題目以機理圖或能壘過程圖為載體,主要考查方向有活化能或能壘、決速步驟分析判斷、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率判斷、穩(wěn)定性分析、化學(xué)鍵斷裂與形成分析。同時在模考中還經(jīng)常會考查元素化合價變化、催化劑及中間產(chǎn)物判斷等內(nèi)容。這類題一般放在試題多選后邊,這說明此類題目難度較大,考查了學(xué)生讀圖及分析能力、化學(xué)鍵理論的認識理解、能量與反應(yīng)速率及平衡關(guān)系理解等方面的素養(yǎng)。綜合考查了學(xué)生的宏觀辨識與微觀探析、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、變化觀念與平衡思想等核心素養(yǎng)。夯實必備提升知能NO.2知能點1機理循環(huán)圖類題的解題技巧1.循環(huán)轉(zhuǎn)化機理圖像的解讀圖像解讀對于“環(huán)式”反應(yīng)過程圖像,位于“環(huán)上”的物質(zhì)一般是催化劑或中間體,如⑤、⑥、⑦和⑧,“入環(huán)”的物質(zhì)為反應(yīng)物,如①和④,“出環(huán)”的物質(zhì)為生成物,如②和③2.循環(huán)轉(zhuǎn)化機理題的解題思路(1)通覽全圖,找準(zhǔn)一“劑”三“物”。一“劑”指催化劑催化劑在機理圖中多數(shù)是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的,以催化劑粒子為主題的多個物種一定在機理圖中的主線上三“物”指反應(yīng)物、生成物、中間物種(或中間體)反應(yīng)物通過一個箭頭進入整個歷程的物質(zhì)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)一般多是產(chǎn)物中間體通過一個箭頭脫離整個歷程,但又生成生成物的是中間體,通過兩個箭頭進入整個歷程的中間物質(zhì)也是中間體,中間體有時在反應(yīng)歷程中用“[

]”標(biāo)出(2)逐項分析得答案。根據(jù)第一步由題給情境信息,找出催化劑、反應(yīng)物、生成物、中間體,再結(jié)合每一選項設(shè)計的問題逐項分析判斷,選出正確答案。知能點2化學(xué)反應(yīng)速率理論1.基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程(1)基元反應(yīng):大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的,其中的每一步反應(yīng)叫基元反應(yīng),大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是由幾個基元反應(yīng)組成的。(2)反應(yīng)歷程(反應(yīng)機理):基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列叫反應(yīng)歷程。反應(yīng)歷程的特點有①反應(yīng)不同,反應(yīng)歷程就不同;②同一反應(yīng)在不同條件下的反應(yīng)歷程也可能不同。2.化學(xué)反應(yīng)速率理論:碰撞理論、過渡態(tài)理論。3.能壘(或活化能)、決速步驟、催化劑、中間產(chǎn)物及過渡態(tài)的概念(1)能壘與決速步驟:可以簡單理解為能翻越的高山的海拔,從左向右最高的山坡就是正反應(yīng)最大能壘(或活化能),從右向左最高的山坡就是逆反應(yīng)最大能壘。最大能壘的反應(yīng)我們稱為決速步驟,也稱為慢反應(yīng)(注意最大能壘過程不一定是基元反應(yīng),也可能屬于物理過程,此時叫基元過程,不叫基元反應(yīng))。催化劑可以同等程度降低正、逆基元反應(yīng)的能壘,但是不能改變基元反應(yīng)或總反應(yīng)的ΔH。(2)催化劑與中間產(chǎn)物:化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)分子原有的某些化學(xué)鍵,必須解離并形成新的化學(xué)鍵,這需要一定的活化能。在某些難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的體系中,加入有助于反應(yīng)分子化學(xué)鍵重排的第三種物質(zhì)(催化劑),其作用可降低反應(yīng)的活化能。催化劑能改變反應(yīng)的途徑,降低反應(yīng)的活化能,增大反應(yīng)速率,但不能改變反應(yīng)熱的符號與數(shù)值,不能改變平衡的移動方向。中間產(chǎn)物是催化劑在催化過程中形成的一些相對穩(wěn)定的物質(zhì),而過渡態(tài)是催化劑在催化過程中某一個基元反應(yīng)中能量最高的一種臨時狀態(tài)。4.催化劑、過渡態(tài)、中間產(chǎn)物的判斷技巧反應(yīng)機理中與反應(yīng)物最先作用而最終又再生的就是催化劑。在能量—歷程圖中,所有的山頂(如圖中三角標(biāo)記)物質(zhì)即為過渡態(tài)(一般代號TS),所有的山谷(如圖中方框標(biāo)記)物質(zhì)即為中間產(chǎn)物(一般代號MS)。演練考向凝練素養(yǎng)NO.3命題角度1反應(yīng)循環(huán)機理圖分析(每小題有一個或兩個選項符合題意)1.(2023·山東日照統(tǒng)考)三氟甲基(—CF3)在藥物分子中廣泛應(yīng)用,如圖為一種三氟甲基烯烴()的氫烷基化反應(yīng)機理,下列說法錯誤的是(

)A.LNinBr為該反應(yīng)的催化劑B.物質(zhì)Ⅲ的反應(yīng)歷程有2種C.反應(yīng)過程中碳元素化合價未發(fā)生變化D.當(dāng)主要發(fā)生路徑B的反應(yīng)歷程時,消耗錳粉的質(zhì)量增多√√解析:由圖可知,LNinBr既是分步反應(yīng)的反應(yīng)物,又是分步反應(yīng)的生成物,是總反應(yīng)的催化劑,A正確;由圖可知,物質(zhì)Ⅲ可以轉(zhuǎn)化為物質(zhì)Ⅴ,也可以轉(zhuǎn)化為物質(zhì)Ⅴ′,反應(yīng)歷程共有2種,B正確;由圖可知,碳碳雙鍵和碳碳單鍵中碳元素的化合價不一樣,故反應(yīng)過程中有碳元素化合價的變化,C錯誤;由圖可知,路徑B沒有消耗錳粉,所以當(dāng)主要發(fā)生路徑B的反應(yīng)歷程時,消耗錳粉的質(zhì)量會減少,D錯誤。2.(2023·湖南婁底?？茧A段練)H2在石墨烯負載型Pd單原子催化劑(Pd/SVG)上還原NO生成N2和NH3的路徑機理及活化能(kJ·mol-1)如圖所示。下列說法錯誤的是(

)√命題角度2能壘反應(yīng)歷程圖分析(每小題有一個或兩個選項符合題意)√√2.(2