2022屆高考化學(xué)人教版二輪專題復(fù)習(xí)訓(xùn)練-專題五題型專攻(四)反應(yīng)歷程、機(jī)理的分析應(yīng)用

題型專攻(四)反應(yīng)歷程、機(jī)理的分析應(yīng)用反應(yīng)歷程或機(jī)理圖像一般取材于實(shí)際科研成果，充分體現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，高考常以此為載體考查反應(yīng)原理、活化能、反應(yīng)熱等知識(shí)，是近年高考的命題熱點(diǎn)，此類試題難點(diǎn)是從陌生圖像中提取解題信息。例1[2019·全國卷Ⅰ，28(3)改編]我國學(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?；卮鹣铝袉栴}(1)該反應(yīng)為________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。(2)該歷程中最大能壘(活化能)E正＝________eV。(3)寫出反應(yīng)歷程中決定該化學(xué)反應(yīng)速率的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。答案(1)放熱(2)2.02(3)COOH*＋H*＋H2O*=COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*=H*＋OH*)例2利用CO2與CH4制備合成氣CO、H2，可能的反應(yīng)歷程如圖所示：說明：C(ads)為吸附性活性炭，E表示方框中物質(zhì)的總能量(單位：kJ)，TS表示過渡態(tài)。(1)制備合成氣CO、H2總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________________________________________。(2)若E4＋E1<E3＋E2，則決定制備“合成氣”反應(yīng)速率的化學(xué)方程式為__________________。答案(1)CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝(E5－E1)kJ·mol－1(2)CH4(g)＋CO2(g)=C(ads)＋2H2(g)＋CO2(g)[或CH4(g)=C(ads)＋2H2(g)]解析(1)根據(jù)ΔH＝生成物總能量－反應(yīng)物總能量，ΔH＝(E5－E1)kJ·mol－1。(2)決速步驟，指反應(yīng)歷程中反應(yīng)速率最慢的反應(yīng)；速率快慢則由反應(yīng)的活化能決定，活化能越大，反應(yīng)速率越慢，根據(jù)E4＋E1<E3＋E2得E2－E1>E4－E3，所以決速步驟的反應(yīng)方程式為CH4(g)＋CO2(g)=C(ads)＋2H2(g)＋CO2(g)或CH4(g)=C(ads)＋2H2(g)。例3“一鍋法”用三氯化釕(RuCl3)催化硝基苯(PhNO2，Ph—表示苯基)與醇(RCH2OH)反應(yīng)生成仲胺(RCH2NHPh)的反應(yīng)過程如圖所示，[Ru]表示催化劑。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．RCHO是中間體，不是產(chǎn)物B．存在反應(yīng)PhNH2＋RCHO→RCH=NPh＋H2OC．還原反應(yīng)的氫均來自RCH2OHD．反應(yīng)過程中Ru的成鍵數(shù)目有變化答案A解析該反應(yīng)歷程圖中某些產(chǎn)物未給出，若不能寫出每步反應(yīng)的化學(xué)方程式，則易錯(cuò)判A項(xiàng)。各步及總反應(yīng)的化學(xué)方程式如圖所示：A項(xiàng)，第①步反應(yīng)中生成4個(gè)RCHO，其中1個(gè)作為中間體參與反應(yīng)，剩余3個(gè)作為產(chǎn)物，故RCHO既是中間體又是產(chǎn)物，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，第②、④步反應(yīng)為還原反應(yīng)，這兩個(gè)還原反應(yīng)的“H”均來自[Ru—H]，而[Ru—H]中的H來自RCH2OH，正確；D項(xiàng)，[Ru]→[Ru—H]的過程中Ru的成鍵數(shù)目增加，正確。1．(2020·全國卷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)過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變D．存在反應(yīng)CH3OH＋HI=CH3I＋H2O答案C解析由反應(yīng)過程可知，CH3COI在反應(yīng)過程中生成，后又參與后續(xù)反應(yīng)而消耗，屬于反應(yīng)中間體，A項(xiàng)正確；觀察反應(yīng)過程圖示可得甲醇羰基化反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3OH＋CO=CH3CO2H，B項(xiàng)正確；觀察反應(yīng)過程圖示可看出Rh的成鍵數(shù)目有4、5、6，C項(xiàng)錯(cuò)誤；觀察反應(yīng)過程圖示可知存在反應(yīng)CH3OH＋HI=CH3I＋H2O，D項(xiàng)正確。2．(2020·全國卷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)生變化答案C解析根據(jù)題圖中信息可知，OH－參與了該催化循環(huán)過程，A正確；由題圖中箭頭方向可知有H2生成，所以該反應(yīng)可以產(chǎn)生清潔燃料H2，B正確；由題圖中箭頭方向可知，在催化反應(yīng)過程中釋放出CO2，CO2是生成物，C錯(cuò)誤；根據(jù)題圖中信息可知，轉(zhuǎn)化為和H2的過程中，鐵的成鍵數(shù)目發(fā)生了變化，D正確。3．(2021·湖南，14)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(duì)能量的變化情況如圖所示：下列說法錯(cuò)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(jià)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(huì)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，化學(xué)鍵數(shù)目發(fā)生變化，則化合價(jià)也發(fā)生變化，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(duì)該過程的總反應(yīng)起決定作用，故D錯(cuò)誤。4．(2021·山東，14)18O標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應(yīng)歷程可表示為：＋OH－eq\o(,\s\up7(Ⅰ),\s\do5(Ⅱ))eq\o(,\s\up7(Ⅲ),\s\do5(Ⅳ))＋CH3O－能量變化如圖所示。已知為快速平衡，下列說法正確的是()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)的焓變答案B解析一般來說，反應(yīng)的活化能越高，反應(yīng)速率越慢，由圖可知，反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅳ的活化能較高，因此反應(yīng)的決速步為反應(yīng)Ⅰ、Ⅳ，故A錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅰ為加成反應(yīng)，而為快速平衡，反應(yīng)Ⅱ的成鍵和斷鍵方式為或，后者能生成18OH－，因此反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH－，故B正確；反應(yīng)Ⅲ的成鍵和斷鍵方式為或，因此反應(yīng)結(jié)束后溶液中不會(huì)存在CH318OH，故C錯(cuò)誤；該總反應(yīng)對(duì)應(yīng)反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此和CH3O－的總能量與和OH－的總能量之差等于圖示總反應(yīng)的焓變，故D錯(cuò)誤。1．(2021·湖南1月適應(yīng)性考試，7)據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，某反應(yīng)的反應(yīng)歷程如圖所示：下列有關(guān)該歷程的說法錯(cuò)誤的是()A．總反應(yīng)化學(xué)方程式為4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2N2＋6H2OB．Ti4＋…NH2—NO是中間產(chǎn)物C．Ti4＋是催化劑D．Ti4＋…NH2—NO→Ti4＋＋N2＋H2O屬于分解反應(yīng)答案A解析根據(jù)反應(yīng)歷程，參加反應(yīng)的物質(zhì)有NH3、NO、O2，因此總反應(yīng)化學(xué)方程式為4NH3＋2NO＋2O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))3N2＋6H2O，故A錯(cuò)誤；根據(jù)題中信息得到Ti4＋…NH2—NO是中間產(chǎn)物，…NH2—NO→Ti4＋＋N2＋H2O屬于分解反應(yīng)，故D正確。2．(2021·湖南1月適應(yīng)性考試，9)活潑自由基與氧氣的反應(yīng)一直是關(guān)注的熱點(diǎn)。HNO自由基與O2反應(yīng)過程的能量變化如圖所示：下列說法正確的是()A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．產(chǎn)物的穩(wěn)定性：P1>P2C．該歷程中最大正反應(yīng)的活化能E正＝186.19kJ·mol－1D．相同條件下，由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：v(P1)<v(P2)答案C解析由圖示可知，反應(yīng)物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)；產(chǎn)物P2所具有的能量比產(chǎn)物P1所具有的能量低，所以產(chǎn)物P2比產(chǎn)物P1，故C對(duì)；由圖示可知，由中間產(chǎn)物Z到產(chǎn)物P1所需的活化能低于由中間產(chǎn)物Z到產(chǎn)物P2所需的活化能，則由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：v(P1)>v(P2)，故D錯(cuò)。3．研究發(fā)現(xiàn)Pd2團(tuán)簇可催化CO的氧化，在催化過程中路徑不同可能生成不同的過渡態(tài)和中間產(chǎn)物(過渡態(tài)已標(biāo)出)，下圖為路徑1和路徑2催化的能量變化。下列說法正確的是()A．該過程中有極性鍵和非極性鍵的斷裂和生成B．反應(yīng)路徑2的催化效果更好C．催化劑降低了整個(gè)反應(yīng)的ΔHD．路徑1中最大能壘(活化能)E正＝1.23eV答案B解析由圖可知CO在Pd2催化作用下與氧氣反應(yīng)生成CO2，反應(yīng)的化