高中化學(xué)專題訓(xùn)練 【化學(xué)反應(yīng)機理分析】

化學(xué)反應(yīng)機理分析

1.科研人員提出120°C下CeCh催化合成DMC（碳酸二甲酯）需經(jīng)歷三步反應(yīng),

示意圖如圖。下列說法正確的是（）

H

注:表示催化劑

A.甲醇是反應(yīng)的中間產(chǎn)物

B.改用更高效的催化劑，可提高DMC的平衡產(chǎn)率

C.反應(yīng)歷程①②③中，活化能越高，反應(yīng)速率越慢

D.向反應(yīng)體系中加入少量水蒸氣，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率升高

【解析】選Co由示意圖可知，甲醇是反應(yīng)物，故A錯誤；催化劑不能使平衡

移動,改用更高效的催化劑，不能提高DMC的平衡產(chǎn)率，故B錯誤；活化能

越高,反應(yīng)速率越慢,故C正確；二氧化碳和甲醇在120T下CeCh催化合成碳

酸二甲酯和水，向反應(yīng)體系中加入少量水蒸氣，平衡逆向移動，反應(yīng)物的平衡

轉(zhuǎn)化率降低，故D錯誤。

教師

專用

常溫常壓時烯煌與氫氣混合不反應(yīng)，高溫時反應(yīng)很慢，但在適當?shù)拇呋瘎┐嬖?/p>

時與氫氣反應(yīng)生成烷煌,一般認為加氫反應(yīng)是在催化劑表面進行。反應(yīng)過程的

示意圖如圖所示：

乙烯氨化反應(yīng)能量示意圖反應(yīng)過程

為+H-H-------

金屬催化劑表面

烯炫催化加氫示意圖

下列說法中正確的是（）

A.乙烯和比生成乙烷的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

B.加入催化劑，可減小反應(yīng)的熱效應(yīng)

C.催化劑能改變平衡轉(zhuǎn)化率，不能改變化學(xué)平衡常數(shù)

D.催化加氫過程中金屬氫化物的一個氫原子和雙鍵碳原子先結(jié)合，得到中間體

【解析】選Do根據(jù)圖示得該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A錯誤；催化劑只會加快反應(yīng)

速率，不會引起反應(yīng)熱的變化，反應(yīng)的熱效應(yīng)不變，B錯誤；催化劑只會加快反

應(yīng)速率，不能改變平衡轉(zhuǎn)化率，不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，C錯誤；根據(jù)化

學(xué)反應(yīng)的歷程：加氫過程中金屬氫化物的一個氫原子和雙鍵碳原子先結(jié)合，得

到中間體，D正確。

2.我國科研人員研究了在Cu—ZnO—ZrO2催化劑上CCh加氫制甲醇過程中水

的作用機理，其主反應(yīng)歷程如圖所示（凡一*H+*H）。下列說法錯誤的是（）

A.該反應(yīng)過程中，涉及了極性共價鍵的斷裂和生成

B.帶*標記的物質(zhì)是該反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物

C.第④步的反應(yīng)式為*HO+*H—H2。

D.Cu—ZnO—ZrCh可提身甲醇的平衡產(chǎn)率

【解析】選DoO=C=O和H—H反應(yīng)生成CH30H和H—O—H,反應(yīng)過程中,

有極性共價鍵的斷裂和生成，故A正確；CO2和壓反應(yīng)的最終產(chǎn)物是CH30H

和H2O,所以帶*標記的物質(zhì)是該反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物，故B正確；根據(jù)圖示,

第④步的反應(yīng)式為*HO+*H->H2O,故C正確；Cu—ZnO—ZrO2是催化劑，催化

劑只能加快反應(yīng)速率，不能使平衡移動，不能提高甲醇的平衡產(chǎn)率，故D錯誤。

3.“氯化反應(yīng)”通常指將氯元素引入化合物中的反應(yīng)。計算機模擬單個乙快分子

和氯化氫分子在催化劑表面的反應(yīng)歷程如圖所示。下列說法正確的是()

Z

>.5.HC-CH(g)+HCI(g)+HgCl(s)

FZ2

.0

3L

-.5

XL.0

.5

陶S0

超5

一

安OL.9

紊■

L5

■

-Z

-,50

2.

H2C=CHCl(g)+HgC12(s)

A.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為HC=CH(g)+HCl(g)->H2C=CHCl(g)NH二-

2.24x10-24eV-mol'1

B.反應(yīng)物或產(chǎn)物在催化劑表面進行物理吸附和解吸附

C.該歷程中活化能為1.68x10-24eV

D.碳碳三鍵鍵能：CH三CH>M1

【解析】選D。題干中“計算機模擬單個乙煥分子和氯化氫分子”，故熱化學(xué)方程

24

式中-2.24x10-xNAeV-mol-',故A錯誤；在催化劑表面吸附和解吸附

的過程都是催化劑參與化學(xué)反應(yīng)的過程，不是物理過程，故B錯誤；由M2-M3

的變化過程可計算出該歷程的活化能為2.12xlO-24xNAeV.mol-',故C錯誤；

Ml為C2H2與HgCL形成的中間體，加入催化劑，降低反應(yīng)所需活化能，形成

的中間體更易發(fā)生加成反應(yīng)，化學(xué)鍵更易斷裂，故Ml中碳碳三鍵鍵能比C2H2

中小，故D正確。

蜀【加固訓(xùn)練】

1.如圖是某化學(xué)反應(yīng)歷程。下列說法錯誤的是()

CH4CO2

/Mg0\

MgO-CH3%%MgO--C02

ZH^\7^H\

MgO-CH2jTpdYTMgO-COOH

MgO…C<H\、MgO…CO

MgO…C--^MgO-COH

HX）

A.Pd、MgO為該反應(yīng)的催化劑

B.該過程發(fā)生了極性鍵和非極性鍵的斷裂和形成

C.存在反應(yīng)MgO...COOH+H=MgO...CO+H2O

D.總反應(yīng)為4H2+82催型CH4+2H2。

【解析】選B。由圖可知反應(yīng)前后Pd、MgO化學(xué)性質(zhì)均不變，故Pd、MgO為

該反應(yīng)的催化劑，A正確；該過程發(fā)生了極性鍵和非極性鍵的斷裂，但形成的

化學(xué)鍵僅有極性鍵,B錯誤；由圖可知存在反應(yīng)MgO...COOH+H=MgO...CO

+H2O,C正確；根據(jù)圖中的反應(yīng)歷程可知，通入的是氫氣和二氧化碳，生成的

是甲烷和水，D正確。

2.碳量子點是一種新型碳納米材料，我國化學(xué)家研究的一種新型復(fù)合光催化劑

［碳量子點/氮化碳（納米復(fù)合物）］可以利用太陽光實現(xiàn)高效分解水，其原理如圖所

示。下列說法正確的是（）

\I/

sO?

/1\

A.總反應(yīng)為H2O2催婚^H2+。2

B.水分解過程中,H2O2作催化劑

C.復(fù)合光催化劑中兩種納米材料均屬于共價化合物

D.若反應(yīng)II是放熱反應(yīng)，則反應(yīng)I一定是吸熱反應(yīng)

【解析】選D?？偡磻?yīng)為2H2。催頌2H2+O2,故A錯誤；過程I中，水分解

為氫氣和過氧化氫，過程口，過氧化氫再分解為氧氣和水，所以過氧化氫是中

間產(chǎn)物，不是催化劑，故B錯誤；碳納米材料是碳單質(zhì)，不是化合物，故C錯

誤；水分解是吸熱反應(yīng)，在此過程中，水分解分兩步進行，若反應(yīng)n是放熱反

應(yīng)，則反應(yīng)工一定是吸熱反應(yīng)，故D正確。

4.合成氨是目前最有效工業(yè)固氮的方法，解決數(shù)億人口生存問題。科學(xué)家研究

利用鐵觸媒催化合成氨的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用

“ad”表示。

反應(yīng)歷程

13

由圖可知合成氨反應(yīng)2N2(g)+2H2(g)-NH3(g)的AH=kJ-mol-'0

該歷程中反應(yīng)速率最慢的步驟的化學(xué)方程式為0

_13

【解析】根據(jù)圖示可知，合成氨反應(yīng)IN2(g)+3H2(g)一NH3(g)的△”二

-46kJ-mol-1；該反應(yīng)速率最慢的步驟為活化能最大的步驟，結(jié)合題圖可知，該

步驟的化學(xué)方程式為Nad+3Had=NHad+2Had0

答案：-46Nad+3Had=NHad+2Had

5.我國學(xué)者采用量子力學(xué)方法，通過計算機模擬，研究了在鈿基催化劑表面上

甲醇制氫的反應(yīng)歷程，其中吸附在鈿催化劑表面上的物種用‘標注。

甲醇(CH3OH)脫氫反應(yīng)的第一步歷程，有兩種可能方式：

1

方式A：CH3OH*一CH3O*+H*Ea=+103.1kJ-mol'

1

方式B：CH3OH*-CH；+OH*￡b=+249.3kJ-mol'

由活化能E值推測，甲醇裂解過程主要歷經(jīng)的方式應(yīng)為(填“A”或

“B”)。

下圖為計算機模擬的各步反應(yīng)的能量變化示意圖。

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