專題30-化學反應機理與反應歷程(教師版)-(2012-2021)高考化學真題分項匯編

專題30化學反應專題30化學反應機理與反應歷程1．（2021.6·浙江真題）制備苯甲酸甲酯的一種反應機理如圖(其中Ph-代表苯基)。下列說法不正確的是A．可以用苯甲醛和甲醇為原料制備苯甲酸甲酯 B．反應過程涉及氧化反應C．化合物3和4互為同分異構(gòu)體 D．化合物1直接催化反應的進行【答案】D【解析】A．由圖中信息可知，苯甲醛和甲醇分子在化合物2的催化作用下，參與催化循環(huán)，最后得到產(chǎn)物苯甲酸甲酯，發(fā)生的是酯化反應，故A項正確；B．由圖中信息可知，化合物4在H2O2的作用下轉(zhuǎn)化為化合物5，即醇轉(zhuǎn)化為酮，該過程是失氫的氧化反應，故B項正確；C．化合物3和化合物4所含原子種類及數(shù)目均相同，結(jié)構(gòu)不同，兩者互為同分異構(gòu)體，故C項正確；D．由圖中信息可知，化合物1在NaH的作用下形成化合物2，化合物2再參與催化循環(huán)，所以直接催化反應進行的是化合物2，化合物1間接催化反應的進行，故D項錯誤；綜上所述，說法不正確的是D項，故答案為D。2．（2021·山東真題）18O標記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應歷程可表示為：+OH-+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Ⅱ、Ⅲ為決速步B．反應結(jié)束后，溶液中存在18OH-C．反應結(jié)束后，溶液中存在CH318OHD．反應Ⅰ與反應Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應的焓變【答案】B【解析】A．一般來說，反應的活化能越高，反應速率越慢，由圖可知，反應I和反應IV的活化能較高，因此反應的決速步為反應I、IV，故A錯誤；B．反應I為加成反應，而與為快速平衡，反應II的成鍵和斷鍵方式為或，后者能生成18OH-，因此反應結(jié)束后，溶液中存在18OH-，故B正確；C．反應III的成鍵和斷鍵方式為或，因此反應結(jié)束后溶液中不會存在CH318H，故C錯誤；D．該總反應對應反應物的總能量高于生成物總能量，總反應為放熱反應，因此和CH3O-的總能量與和OH-的總能量之差等于圖示總反應的焓變，故D錯誤；綜上所述，正確的是B項，故答案為B。3．（2021·湖南真題）鐵的配合物離子(用表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：下列說法錯誤的是A．該過程的總反應為B．濃度過大或者過小，均導致反應速率降低C．該催化循環(huán)中元素的化合價發(fā)生了變化D．該過程的總反應速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定【答案】CD【解析】A．由反應機理可知，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，所以化學方程式為HCOOHCO2↑+H2↑，故A正確；B．若氫離子濃度過低，則反應Ⅲ→Ⅳ的反應物濃度降低，反應速率減慢，若氫離子濃度過高，則會抑制加酸的電離，使甲酸根濃度降低，反應Ⅰ→Ⅱ速率減慢，所以氫離子濃度過高或過低，均導致反應速率減慢，故B正確；C．由反應機理可知，F(xiàn)e在反應過程中，做催化劑，化合價沒有發(fā)生變化，故C錯誤；D．由反應進程可知，反應Ⅳ→Ⅰ能壘最大，反應速率最慢，對該過程的總反應起決定作用，故D錯誤；故選CD。4．（2020·天津高考真題）理論研究表明，在101kPa和298K下，異構(gòu)化反應過程的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是A．HCN比HNC穩(wěn)定B．該異構(gòu)化反應的C．正反應的活化能大于逆反應的活化能D．使用催化劑，可以改變反應的反應熱【答案】D【解析】A．根據(jù)圖中信息得到HCN能量比HNC能量低，再根據(jù)能量越低越穩(wěn)定，因此HCN比HNC穩(wěn)定，正確；B．根據(jù)焓變等于生成物總能量減去反應物總能量，因此該異構(gòu)化反應的，正確；C．根據(jù)圖中信息得出該反應是吸熱反應，因此正反應的活化能大于逆反應的活化能，正確；D．使用催化劑，不能改變反應的反應熱，只改變反應路徑，反應熱只與反應物和生成物的總能量有關，錯誤。綜上所述，答案為D。5．（2020·全國高考真題）據(jù)文獻報道：Fe(CO)5催化某反應的一種反應機理如下圖所示。下列敘述錯誤的是A．OH-參與了該催化循環(huán) B．該反應可產(chǎn)生清潔燃料H2C．該反應可消耗溫室氣體CO2 D．該催化循環(huán)中Fe的成鍵數(shù)目發(fā)生變化【答案】C【解析】題干中明確指出，鐵配合物Fe(CO)5充當催化劑的作用。機理圖中，凡是出現(xiàn)在歷程中，進去的箭頭表示反應物，出來的箭頭表示生成物，既有進去又有出來的箭頭表示為催化劑或反應條件，其余可以看成為中間物種。由題干中提供的反應機理圖可知，鐵配合物Fe(CO)5在整個反應歷程中成鍵數(shù)目，配體種類等均發(fā)生了變化；并且也可以觀察出，反應過程中所需的反應物除CO外還需要H2O，最終產(chǎn)物是CO2和H2，同時參與反應的還有OH-，故OH-也可以看成是另一個催化劑或反應條件。A．從反應機理圖中可知，OH-有進入的箭頭也有出去的箭頭，說明OH-參與了該催化循環(huán)，故A項正確；B．從反應機理圖中可知，該反應的反應物為CO和H2O，產(chǎn)物為H2和CO2，F(xiàn)e(CO)5作為整個反應的催化劑，而OH-僅僅在個別步驟中輔助催化劑完成反應，說明該反應方程式為，故有清潔燃料H2生成，故B項正確；C．由B項分析可知，該反應不是消耗溫室氣體CO2，反而是生成了溫室氣體CO2，故C項不正確；D．從反應機理圖中可知，F(xiàn)e的成鍵數(shù)目和成鍵微粒在該循環(huán)過程中均發(fā)生了變化，故D項正確；答案選C。6．（2018·北京高考真題）我國科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3COOH的催化反應歷程，該歷程示意圖如下所示。下列說法不正確的是A．生成CH3COOH總反應的原子利用率為100%B．CH4→CH3COOH過程中，有C—H鍵發(fā)生斷裂C．①→②放出能量并形成了C—C鍵D．該催化劑可有效提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率【答案】D【詳解】A．根據(jù)圖示CH4與CO2在催化劑存在時生成CH3COOH，總反應為CH4+CO2CH3COOH，只有CH3COOH一種生成物，原子利用率為100%，A項正確；B．CH4選擇性活化變?yōu)棰龠^程中，有1個C-H鍵發(fā)生斷裂，B項正確；C．根據(jù)圖示，①的總能量高于②的總能量，①→②放出能量，對比①和②，①→②形成C-C鍵，C項正確；D．催化劑只影響化學反應速率，不影響化學平衡，不能提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率，D項錯誤；答案選D。7．（2008·上海高考真題）1995年三位美國科學家因在氟利昂和臭氧層方面的工作獲得諾貝爾化學獎，他們研究揭示了大氣中臭氧層被破壞的機理，由圖可知A．日光在反應中作催化劑B．過氧化氯是一種很穩(wěn)定的物質(zhì)C．過氧化氯的結(jié)構(gòu)式為O－Cl－Cl－OD．臭氧分子最終轉(zhuǎn)變成氧氣分子【答案】D【解析】根據(jù)圖示，①為Cl+O3=ClO+O2，②為2ClO→過氧化氯，③為過氧化氯2Cl+O2，總反應為2O33O2，據(jù)此分析作答。A項，日光在反應中是反應的條件，不是催化劑，A項錯誤；B項，過氧化氯在日光照射下生成Cl和O2，說明過氧化氯不穩(wěn)定，B項錯誤；C項，根據(jù)圖示過氧化氯的結(jié)構(gòu)式為Cl—O—O—Cl，C項錯誤；D項，最終總反應為2O33O2，D項正確；答案選D。8．（2020·北京高考真題）硫酸鹽(含SO、HSO)氣溶膠是PM2.5的成分之一。近期科研人員提出了霧霾微顆粒中硫酸鹽生成的轉(zhuǎn)化機理，其主要過程示意圖如圖：下列說法不正確的是A．該過程有H2O參與 B．NO2是生成硫酸鹽的氧化劑C．硫酸鹽氣溶膠呈酸性 D．該過程沒有生成硫氧鍵【答案】D【詳解】A．根據(jù)圖示中各微粒的構(gòu)造可知，該過程有H2O參與，故A正確；B．根據(jù)圖示的轉(zhuǎn)化過程，NO2轉(zhuǎn)化為HNO2，N元素的化合價由+4價變?yōu)?3價，化合價降低，得電子被還原，做氧化劑，則NO2的是生成硫酸鹽的氧化劑，故B正確；C．硫酸鹽(含SO、HSO)氣溶膠中含有HSO，轉(zhuǎn)化過程有水參與，則HSO在水中可電離生成H+和SO，則硫酸鹽氣溶膠呈酸性，故C正確；D．根據(jù)圖示轉(zhuǎn)化過程中，由SO轉(zhuǎn)化為HSO，根據(jù)圖示對照，有硫氧鍵生成，故D錯誤；答案選D。9．（2014·全國高考真題）已知分解1molH2O2放出熱量98kJ，在含少量I-的溶液中，H2O2的分解機理為：H2O2+I-→H2O+IO-慢，H2O2+IO-→H2O+O2+I-快；下列有關反應的說法正確的是A．反應的速率與I-的濃度有關 B．IO-也是該反應的催化劑C．反應活化能等于98kJ·mol-1 D．v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)【答案】A【解析】A、根據(jù)反應機理可知I-是H2O2分解的催化劑，碘離子濃度大，產(chǎn)生的IO-就多反應速率就快，A正確；B、IO-不是該反應的催化劑，B錯誤；C、反應的活化能是反應物的總能量與生成物的總能量的差值。這與反應的物質(zhì)得到多少，錯誤；D、H2O2分解的總方程式是2H2O2=2H2O+O2↑；由于水是純液體，不能用來表示反應速率，而且H2O2和O2的系數(shù)不同，表示的化學反應速率也不同，D錯誤；故合理選項為A。10．（2018·海南高考真題）炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發(fā)現(xiàn)它可以活化氧分子，生成活化氧?；罨^程的能量變化模擬計算結(jié)果如圖所示?；罨蹩梢钥焖傺趸疭O2。下列說法正確的是A．每活化一個氧分子吸收0.29eV能量B．水可使氧分子活化反應的活化能降低0.42eVC．氧分子的活化是O－O的斷裂與C－O鍵的生成過程D．炭黑顆粒是大氣中SO2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑【答案】CD【解析】A．由圖可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，因此是放出能量，不符合題意；B．由圖可知，水可使氧分子活化反應的活化能降低0.18eV，不符合題意；C．由圖可知，氧分子的活化是O－O的斷裂與C－O鍵的生成過程，符合題意；D．活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑顆?？梢曰罨醴肿樱虼颂亢陬w?？梢钥醋鞔髿庵蠸O2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑，符合題意；故答案為CD。11．（2015·北京高考真題）最新報道：科學家首次用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如下：下列說法中正確的是A．CO和O生成CO2是吸熱反應B．在該過程中，CO斷鍵形成C和OC．CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2D．狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應的過程【答案】C【解析】A．根據(jù)能量--反應過程的圖像知，狀態(tài)I的能量高于狀態(tài)III的能量，故該過程是放熱反應，A錯誤；B．根據(jù)狀態(tài)I、II、III可以看出整個過程中CO中的C和O形成的化學鍵沒有斷裂，錯誤；C．由圖III可知，生成物是CO2，具有極性共價鍵，正確；D．狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O反應的過程，錯誤。故選C。12．（2012·全國高考真題）反應M＋Z→Q(△H<0)分兩步進行：①M＋Z→X(△H>0)，②X→Q(△H<0)。下列示意圖中，能正確表示總反應過程中能量變化的是A． B．C． D．【答案】D【解析】根據(jù)物質(zhì)具有的能量進行計算：△H=E(生成物的總能量)－E(反應物的總能量)，當反應物的總能量大于生成物的總能量時，反應放熱，△H<0；當反應物的總能量小于生成物的總能量時，反應吸熱，△H>0。由反應分兩步進行①M＋Z→X(△H>0)，②X→Q(△H<0)可以看出，（1）M＋Z→Q(△H<0)是放熱反應，M和Z的能量之和大于Q；（2）由①M＋Z→X(△H>0)可知這步反應是吸熱反應，則M和Z的能量之和小于X；（3）由②X→Q(△H<0)是放熱反應，故X的能量大于Q；綜上可知，X的能量大于M＋Z；M＋Z的能量大于Q，只有圖象D符合；答案選D。13．（2012·江蘇高考真題）某反應的反應過程中能量變化如圖1所示(圖中E1表示正反應的活化能，E2表示逆反應的活化能)。下列有關敘述正確的是A．該反應為放熱反應B．催化劑能改變該反應的焓變C．催化劑能降低該反應的活化能D．逆反應的活化能大于正反應的活化能【答案】C【解析】A．圖象分析反應物能量低于生成物能量，反應是吸熱反應，錯誤；B．催化劑只能降低反應的活化能，不能改變反應的焓變，錯誤；C．催化劑對反應的始態(tài)和終態(tài)無響應，但改變活化能，正確；D．圖象分析逆反應的活化能E2小于正反應的活化能E1，錯誤。答案選C。14．（2019·上海高考真題）下列圖示正確的是（）A．斷開非極性鍵和生成極性鍵的能量相同B．反應Ⅱ比反應Ⅲ生成的OH鍵更牢固C．O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)-Q（Q>0）D．H2O(g)→O2(g)+H2(g)+Q（Q>0）【答案】C【解析】A．斷開不同的化學鍵的能量不同，錯誤；B．OH鍵為相同的化學鍵，則兩步反應生成的OH鍵具有相同的穩(wěn)定性，錯誤；C．從反應歷程圖象可以判斷1/2molO2(g)+1molH2(g)的能量低于1molOH(g)+H(g)，因此1/2O2(g)+H2(g)→OH(g)+H(g)反應為吸熱反應，正確；D．水分解生成氧氣和氫氣，是吸熱反應，錯誤；答案選C。15．（2014·海南高考真題）某反應過程能量變化如圖所示，下列說法正確的是A．反應過程a有催化劑參與B．該反應為放熱反應，熱效應等于ΔHC．改變催化劑，可改變該反應的活化能D．有催化劑條件下，反應的活化能等于E1+E2【答案】BC【解析】A．由圖示可知反應過程a需要的活化能較高，沒有催化劑參與。錯誤。B．由于反應物的能量高于生成物的能量，多余的能量就以熱能的形式釋放出來。所以該反應為放熱反應，熱效應等于反應物與生成物能量的差值ΔH。正確。C．改變催化劑，改變了反應途徑，降低了反應的活化能，但是反應熱不變。正確。D．無論是否存在催化劑，反應的活化能等于反應物與生成物的能量的差值，等于ΔH。錯誤。16．（2021·全國甲卷真題）二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳?；卮鹣铝袉栴}：（1）二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為：該反應一般認為通過如下步驟來實現(xiàn)：①②總反應的_______；若反應①為慢反應，下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應能量變化的是_______(填標號)，判斷的理由是_______。A．B．C．D．【答案】（1）-49AΔH1為正值，ΔH2為和ΔH為負值，反應①的活化能大于反應②的【解析】（1）二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為：，該反應一般認為通過如下步驟來實現(xiàn)：①，②，根據(jù)蓋斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氫制甲醇的總反應為：；該反應總反應為放熱反應，因此生成物總能量低于反應物總能量，反應①為慢反應，因此反應①的活化能高于反應②，同時反應①的反應物總能量低于生成物總能量，反應②的反應物總能量高于生成物總能量，因此示意圖中能體現(xiàn)反應能量變化的是A項，故答案為：-49；A；ΔH1為正值，ΔH2為和ΔH為負值，反應①的活化能大于反應②的。17．（2021·廣東高考真題）我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)?H1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)?H2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)?H3d)2CO(g)CO2(g)+C(s)?H4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)?H5（3）一定條件下，CH4分解形成碳的反應歷程如圖所示。該歷程分_______步進行，其中，第_______步的正反應活化能最大。