2023屆高考化學魯科版一輪復習熱點強化練10　反應歷程與能量變化圖像集訓

熱點強化練10反應歷程與能量變化圖像集訓1.(2021·山東菏澤二模)電催化N2還原制NH3的一種反應機理如圖所示,其中吸附在催化劑表面的物種用*表示,下列說法不正確的是(B)A.圖中①③⑤變化過程中,能量變化均不同B.兩個氮原子上的加氫過程同時進行C.若發(fā)生析氫反應:H+HH2,則會影響NH3的生成D.NH3的及時脫附有利于增加催化劑活性中心解析:由圖可知,①③⑤變化過程中化學鍵斷裂的位置和氫原子附著在反應物的位置不同,則能量變化不相同,A正確;由圖可知,加氫過程是分步進行的(N2→NNH→NHNH),B不正確;析氫反應(H+HH2)會導致NH3中H不足,從而影響NH3的生成,C正確;NH3的及時脫附,能夠增加催化劑與反應物的接觸面積,即有利于增加催化劑活性中心,D正確。2.(2021·山東淄博三模)甲醇與SO3在有水條件下生成硫酸氫甲酯的反應部分歷程如圖所示。CH3OH(g)+SO3(g)CH3OSO3H(g),其中粒子間的靜電作用力用“…”表示。下列說法錯誤的是(A)A.水合CH3OH分子比水合SO3分子更穩(wěn)定B.反應歷程中最大能壘(活化能)為6.62eVC.d到f轉化的實質為質子轉移D.在反應過程中,水起催化作用解析:據(jù)圖可知b為水合CH3OH分子,c為水合SO3分子,c的能量更低,所以水合SO3分子更穩(wěn)定,A錯誤;據(jù)圖可知反應歷程中最大能壘(活化能)為3.66eV-(-2.96eV)=6.62eV,B正確;據(jù)圖可知d到f的過程中甲醇中的氫原子轉移到水分子中,水分子中的氫原子轉移到CH3OSO3H分子中,實質為質子轉移,C正確;反應前后水未發(fā)生變化,形成的水合分子降低了能壘,為該反應的催化劑,D正確。3.(2021·山東師范大學附中模擬)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]-可催化甲醇羰基化,反應過程如圖所示。下列敘述錯誤的是(D)A.CH3I、CH3COI都是反應中間體B.甲醇羰基化反應為CH3OH+COCH3CO2HC.CH3OH+HICH3I+H2O為取代反應D.[Rh(CO)2I2]-降低了甲醇羰基化反應的活化能和焓變解析:根據(jù)圖中信息,反應物為CH3OH、CO,產物為CH3CO2H,因此CH3I、CH3COI都是反應中間體,故A正確;根據(jù)圖中信息得到甲醇羰基化反應為CH3OH+COCH3CO2H,故B正確;根據(jù)取代反應特點得出CH3OH+HICH3I+H2O為取代反應,故C正確;[Rh(CO)2I2]-降低了甲醇羰基化反應的活化能,但反應的焓變不變,故D錯誤。4.(2021·山東濟南三模)“分子人工光合作用”的光捕獲原理如圖所示,WOC1是水氧化催化劑WOC在水氧化過程中產生的中間體,HEC1是析氫催化劑HEC在析氫過程中產生的中間體。下列說法錯誤的是(D)A.“分子人工光合作用”將H2O分解為H2和O2,將光能以化學能的形式儲存在H2、O2中B.1molWOC1中通過螯合作用形成的配位鍵有8mol,其中N原子的雜化方式均為sp2C.水氧化過程的反應為2H2O-4e-4H++O2↑D.HEC1里面的H…H作用為靜電作用解析:由題中可看出,H2O在WOC的作用下變成O2,故反應的化學方程式為2H2O2H2↑+O2↑,光能以化學能的形式儲存在H2和O2中,A正確;螯合作用是化學反應中金屬陽離子以配位鍵與同一分子中的兩個或更多的配位原子(非金屬)鍵合而成含有金屬離子的雜環(huán)結構的一種作用,該結構中Ru(釕)與N形成的配位鍵有8個,因此1molWOC1中有8mol配位鍵,其中N形成了一個共價雙鍵,1個N原子結合3個原子,故N原子的雜化方式為sp2雜化,B正確;水氧化過程中,H2O失去電子變?yōu)镺2,結合圖示可知水氧化過程的反應為2H2O-4e-4H++O2↑,C正確;靜電作用是化學鍵中離子鍵形成的本質,在HEC1中沒有形成離子鍵,因此不存在靜電作用,D錯誤。5.(2021·山東濱州二模)“氯化反應”通常指將氯元素引入化合物中的反應。計算機模擬單個乙炔分子和氯化氫分子在催化劑表面的反應歷程如圖所示。下列說法正確的是(C)A.該歷程中活化能為1.68×10-24eVB.M2為C2H2與HgCl2形成的中間體C.反應物或產物在催化劑表面進行吸附和脫離D.該反應的熱化學方程式為HC≡CH(g)+HCl(g)H2CCHCl(g)ΔH=-2.24×10-24eV·mol-1解析:該歷程中活化能應為[1.68-(-0.433)]×10-24eV=2.113×10-24eV,故A錯誤;由圖中反應機理可知,M2為C2H2、HCl與HgCl2形成的中間體,故B錯誤;由圖知,反應物在催化劑表面吸附,產物在催化劑表面脫離,C正確;題目中模擬的是單個乙炔分子,該反應的熱化學方程式為HC≡CH(g)+HCl(g)H2CCHCl(g)ΔH=-2.24×10-24×NAeV·mol-1,故D錯誤。6.我國科學家實現(xiàn)了在銅催化劑條件下將DMF[(CH3)2NCHO]轉化為三甲胺[N(CH3)3]。計算機模擬單個DMF分子在銅催化劑表面的反應歷程如圖所示,下列說法不正確的是(C)A.該歷程中最大能壘(活化能)為1.19eVB.該歷程中最小能壘的化學方程式為(CH3)2NCH2OH*(CH3)2NCH2+OH*C.該反應的熱化學方程式為(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)N(CH3)3(g)+H2O(g)ΔH=-1.02eV·mol-1D.增大壓強或增大H2的濃度均能加快反應速率,并增大DMF的平衡轉化率解析:從圖中可以看出,在正向進行的3個反應中,其能壘分別為0.93eV、0.22eV、1.19eV,據(jù)此分析解題。該歷程中最大能壘(活化能)為1.19eV,A正確;從以上分析知,該歷程中最小能壘為0.22eV,是由(CH3)2NCH2OH*轉化為(CH3)2NCH2的反應,化學方程式為(CH3)2NCH2OH*(CH3)2NCH2+OH*,B正確;該反應的總反應是由(CH3)2NCHO(g)轉化為N(CH3)3(g),但1.02eV為單個(CH3)2NCHO(g)反應時放出的熱量,C錯誤;增大壓強或H2的濃度均能加快反應速率,均使平衡正向移動,DMF平衡轉化率增大,D正確。7.(雙選)研究發(fā)現(xiàn)Pd2團簇可催化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)和中間產物(過渡態(tài)已標出),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(BD)A.該過程中有極性鍵和非極性鍵的斷裂和生成B.反應路徑2的催化效果更好C.Pd2團簇可有效提高CO的平衡轉化率D.路徑1中最大能壘(活化能)E正=1.77eV解析:由圖可知,CO在Pd2的催化作用下與O2反應生成CO2,斷裂CO、O2中的C≡O極性鍵、OO非極性鍵,形成CO2中的CO極性鍵,但沒有非極性鍵生成,A不正確;由圖可知,反應路徑2所需總的活化能比反應路徑1低,所以反應路徑2的催化效果更好,B正確;催化劑不能改變反應進行的限度,所以Pd2團簇不能有效提高CO的平衡轉化率,C不正確;路徑1中,過渡態(tài)能量由-5.73eV升高為-3.96eV,所以最大能壘(活化能)E正=1.77eV,D正確。8.(雙選)1,2-丙二醇(CH2OHCHOHCH3)單分子解離反應相對能量如圖所示。解離路徑包括碳碳鍵斷裂、解離和脫水過程。下列說法錯誤的是(BD)A.中,斷裂a處碳碳鍵比b處碳碳鍵所需能量低B.1,2-丙二醇單分子解離脫水過程均為吸熱反應C.從能量的角度分析,TS1路徑的速率比TS3、TS4路徑的快D.產物丙酮沒有丙烯醇[CH3CHCHOH和CH3C(OH)CH2]穩(wěn)定解析:由圖可知,斷裂中的a處碳碳鍵需要83.7kJ·mol-1的能量,斷裂b處碳碳鍵需要85.1kJ·mol-1的能量,TS1路徑吸收66.8kJ·mol-1的能量,得到的CH2OHCHCH2和水的相對能量為14.3kJ·mol-1,TS2路徑吸收68.9kJ·mol-1的能量,得到的丙酮和水的相對能量為-8.6kJ·mol-1,TS3路徑吸收70.4kJ·mol-1的能量,得到的CH3CHCHOH和水的相對能量為8.4kJ·mol-1,TS4吸收71.8kJ·mol-1的能量,得到的CH3C(OH)CH2和水的相對能量為3.1kJ·mol-1。由圖可知,斷裂a處碳碳鍵所需能量為83.7kJ·mol-1,斷裂b處碳碳鍵所需能量為85.1kJ·mol-1,選項A正確;由圖可知,1,2丙二醇單分子解離脫水生成丙酮為放熱反應,選項B錯誤;由圖可知,TS1路徑比TS3、TS4路徑吸收的能量低,活化能低,所以TS1路徑反應速率更快,選項C正確;由圖可看出產物丙酮能量最低,丙酮比丙烯醇[CH3CHCHOH和CH3C(OH)CH2]更穩(wěn)定,選項D錯誤。9.(雙選)中國科學院化學研究所報道了化合物1催化CO2氫化機理。其機理中化合物1(催化劑,固態(tài))→化合物2(中間產物,固態(tài))的過程和其相對能量曲線如圖所示。下列說法錯誤的是(CD)A.化合物1與CO2反應生成化合物2的過程中有兩個過渡態(tài)TS11-2、TS21-2,說明這一過程包含兩個基元反應B.圖中Ⅰl-2與化合物2互為同分異構體C.過程①的活化能高于過程②的活化能D.過程①的熱化學方程式為1(s)+CO2(g)I1-2(s)ΔH=2.08kJ·mol-1解析:由相對能量曲線可知,化合物1與CO2反應生成化合物2的過程中有兩個過渡態(tài)TS11-2、TS21-2,說明這一過程包含兩個基元反應,故A正確;圖中Ⅰl-2與化合物2的化學式相同,結構不同,互為同分異構體,故B正確;過程①的活化能為6.05kcal·mol-1,②的活化能為9.20kcal·mol-1,過程①的活化能小于過程②的活化能,故C錯誤;過程①的熱化學方程式為1(s)+CO2(g)Ⅰ1-2(s)ΔH=2.08kcal·mol-1,故D錯誤。10.(雙選)乙炔(HC≡CH)能在Hg(Ⅱ)催化下與水反應生成CH3CHO,反應歷程及相對能壘如圖所示。下列說法正確的是(AB)A.過程①中,水分子中的氧原子向Hg2+的空軌道提供孤電子對B.本反應歷程涉及的物質中,CH2CHOH的穩(wěn)定性最弱C.本反應歷程中,決定整個反應快慢