易错专题 反应机理-年高考化学考前易错聚焦（原卷版）

易错专题10反应机理聚焦易错点：►易错点一有效碰撞理论►易错点二反应机理典例精讲易错点一有效碰撞理论【易错典例】例1目前认为酸催化乙烯水合制乙醇的反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。下列说法错误的是A．第②、③步反应均释放能量B．该反应进程中有二个过渡态C．酸催化剂能同时降低正、逆反应的活化能D．总反应速率由第①步反应决定【解题必备】有效碰撞理论（1）化学反应发生的条件：在化学反应中，反应物分子不断发生碰撞，大多数碰撞无法发生反应，只有少数分子的碰撞才能发生化学反应，能发生有效碰撞的分子是活化分子。普通反应物分子形成活化分子所需要的能量叫活化能。而活化分子的碰撞也不一定都能发生有效碰撞。发生有效碰撞不仅有能量的因素，还有空间因素，只有同时满足这两者的要求才能发生有效碰撞。（2）反应历程：发生有效碰撞的分子叫做活化分子，活化分子具有较高的能量。活化分子比普通分子所高出的能量称为活化能。活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。如图所示，反应的活化能是E1，反关注公众号《全元高考》微信公众号《全元高考》2024届高三押题群享各大主流机构押题，王h雄/天xing获取微信：Neko-2324各大地区专版群内共享扫码添加微信进群应热是E1－E2。在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。活化能越大，反应速率越慢，化学反应取决于最慢的一步。【变式突破】1．（2024·河南·洛宁县第一高级中学高三阶段练习）臭氧层中O3分解过程如图所示，下列说法不正确的是A．催化反应①是吸热反应，催化反应②是放热反应B．E1是催化反应①对应的正反应活化能C．温度升高，总反应的正反应速率的增加幅度大于逆反应速率的增加幅度D．(E2+△H)是催化反应②对应的逆反应活化能2．（2024·广东佛山·二模）一种催化制备的部分反应历程和能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是A．有4个基元反应B．升温有利于的吸附C．反应不是决速步D．增大的投入量，可提高其平衡转化率3．（2024·吉林·三模）甲醇用途广泛，可用作溶剂、防冻剂、燃料，也可用于生产生物柴油，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)可以合成甲醇，涉及的反应如下，回答下列问题：反应ⅰ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=−91.5kJ∙mol−1反应ii：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H2=−49.9kJ∙mol−1反应iii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H3=+41.6kJ∙mol−1(1)在某催化剂作用下，反应ⅰ的反应历程如图所示(图中数据表示微粒数目以及微粒的相对总能量，*表示吸附在催化剂上)：①CO2的电子式为。②结合反应历程，写出反应ⅰ中生成甲醇的决速步骤的反应方程式。③m=(计算结果保留两位有效数字，已知1eV=1.6×10−22kJ)。(2)反应ⅰ的Arrhenius经验公式Rlnk=−+C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C均为常数，T为温度)，实验数据如图中曲线M所示。当改变外界条件时，实验数据如图中曲线N所示，则实验可能改变的外界条件是。(3)将一定量的CO2(g)和H2(g)充入密闭容器中并加入合适的催化剂，只发生反应ii和iii．在相同温度不同压强下测得CO2的平衡转化率、CH3OH(g)的选择性和CO的选择性随压强变化曲线如图所示。①图中表示CH3OH的选择性的曲线是(填“m”“n”或“p”)，简述判断方法。②反应体系中组分CO2(g)、CO(g)的浓度随时间变化情况如图所示。0～15s时间段内，CH3OH的平均反应速率为mol·L−1·s−1(保留两位有效数字)。易错点二反应机理【易错典例】例2（2024·河南·高三阶段练习）由簇介导的光辅助水蒸气重整甲烷的两个连续催化循环机理如图所示(“UV”代表紫外线)。下列说法错误的是A．在循环中起催化作用B．该反应可用于制取合成气、C．过程中包含反应D．反应过程中金属元素、V的价态均不变【解题必备】1.反应机理：（1）应反机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应，就是把一个复杂反应分解成若干个基元反应，以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，然后按照一定规律组合起来，从而阐述复杂反应的内在联系，以及总反应与基元反应内在联系。（2）反应机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大小等。典型的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。（3）反应机理中包含的基元反应是单分子反应或双分子反应。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。（4）认识化学反应机理，任何化合物的每一步反应都应该是在该条件下此类化合物的通用反应。2.催化剂与化学反应：化学反应中，反应分子原有的某些化学键，必须解离并形成新的化学键，这需要一定的活化能。在某些难以发生化学反应的体系中，加入有助于反应分子化学键重排的第三种物质（催化剂）其作用可降低反应的活化能。催化剂能改变反应的途径、降低反应的活化能、加快反应速率，但不能改变反应热的符号与数值、不能改变平衡的移动方向。解答时注意题干信息的理解应用，通过分析化学反应过程，明确反应过程中催化剂的作用和能量变化、化学键的变化。左图虚线表示催化剂对反应的影响，右图为催化反应历程示意图。【变式突破】4．（2024·云南曲靖·二模）半导体光催化是指半导体材料吸收光子，产生光生电子和空穴，从而引发一系列反应的过程。一种光催化选择性氧化甲烷制备甲醇的机理如图所示，下列说法错误的是A．转化①是吸热过程B．的电子式为C．转化②发生的反应可表示为D．光照下可以加快该反应的速率，且不改变反应的焓变5．（2024·江苏·淮海中学高三期末）某种含二价铜的催化剂[CuII(OH)(NH3)]+可用于汽车尾气脱硝。催化机理如图1所示，反应过程中不同态物质体系所具有的能量如图2所示。下列说法中正确的是A．该脱硝过程总反应的△H＞0B．由状态④到状态⑤发生了氧化还原反应C．总反应的化学方程式为4NH3+2NO+2O26H2O+3N2D．依据反应历程能量变化，反应过程中不同态物质体系稳定性降低6．（2024·福建厦门·高三期末）催化剂(Fe，Al)/MIL-53可直接选择性氧化甲烷制甲醇，节省能耗。(1)(Fe，Al)/MIL-53制备方法如下：Al(NO3)3•9H2O+Al/MIL-53(Fe，Al)/MIL-53。①对苯二甲酸的结构简式为_______，该分子中最多_______个原子共平面。②生成（Fe，Al)/MIL-53过程中溶液pH_______(填“变大”或“变小”)。③(Fe，Al）/MIL-53中Fe3+位于O原子形成的_______空隙中，1个对苯二甲酸根离子最多能形成_______个配位键。(2)(Fe，Al)/MIL-53催化CH4制CH3OH的机理如图，其中虚线表示吸附状态。①ii转化为iii的过程中，破坏的微粒间作用力有_______(填标号)。A．σ键 B．配位键 C．离子键 D．极性键 E.非极性键②该催化循环中铁元素价态有_______种。(3)用FeCl3•6H2O和对苯二甲酸合成Fe/MIL-53。两种催化剂在上述催化过程中相对能量的变化情况如图。①Fe/MIL-53催化过程中决速步骤为_______(化学键变化角度答题)。②(Fe，Al)/MIL-53催化效果更佳的原因是_______。考点精练1．（2024·广西·二模）是一种特别的共轭体系。在高温条件下可以由分子经过5步氢提取和闭环脱氢反应生成。其中第一步过程的反应机理和能量变化如下：下列说法错误的是A．反应过程中有极性键的断裂和形成B．图示历程中的基元反应，速率最慢的是第3步C．制备的总反应方程式为：D．从的结构分析，结构中五元环和六元环结构的数目分别为6、102．（2024·重庆·一模）我国科技工作者用钾离子促进电催化合成尿素可能的反应机理如图。与其他步骤相比，碳氮键的形成过程活化能更高。下列说法正确的是A．尿素中氮原子采取杂化 B．步骤①和③的反应速率较其他步骤快C．步骤⑥发生的是氧化反应 D．以上过程中涉及极性键的形成和断裂3．（2024·河北·二模）硅铝酸盐沸石离子交换分子筛M-ZSM-5(M为Fe、Co、Ni、Cu)催化N2O氧化CH4制甲醇的反应机理如图所示，下列说法错误的是A．反应②的原子利用率为B．反应①、②、③、⑥、⑦中，的化合价发生了改变C．M-ZSM-5能降低氧化制甲醇反应的活化能，改变反应的D．总反应为4．（2024·广东惠州·三模）一定条件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)可与HCl发生催化加成，反应如下：反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是A．反应活化能：反应I<反应ⅡB．反应焓变：反应I<反应ⅡC．增加HCl浓度不会改变平衡时产物Ⅱ和产物I的比例D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ5．（2024·黑龙江·二模）1，2-丙二醇可用作制备不饱和聚酯树脂的原料，在化妆品、牙膏和香皂中可与甘油配合用作润湿剂。已知1，2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理如图所示。下列说法不正确的是A．的化学式为B．催化过程中金属元素成键数发生改变C．是该反应的催化剂，可通过降低反应的活化能来提高化学反应速率D．整个反应的化学方程式为6．（2024·重庆·二模）一种合金催化剂催化水解释氢的反应机理如图所示。下列说法正确的是A．使用催化剂增大反应的活化能和反应速率B．反应过程中B原子杂化方式不变C．反应过程中无配位键断裂D．若将换成，则有HD和生成7．（2024·湖南怀化·二模）一种利用和直接合成的反应历程如下图所示。下列说法中错误的是A．总反应的原子利用率理论上可达100%B．步骤2中，若完全反应，则理论上转移电子数目为2NAC．降低了反应的活化能，加快了反应速率D．和中Pd的化合价不相同8．（2024·广东茂名·二模）我国科研人员探究了不同催化剂电化学催化生产HCOOH的催化性能，反应机理如图所示。下列说法不正确的是A．使用三种催化剂，反应历程都分4步进行B．该反应过程仅涉及键的断裂与形成C．相同条件下，HCOOH（l）比（g）稳定D．相同条件下，使用催化剂In（101）时，反应过程中*OCHO所能达到的最高浓度更大9．（2024·云南大理·二模）某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应(均为气体)经历三个基元反应阶段，反应历程如下图所示(TS表示过渡态)。下列说法错误的是A．该过程包含一个吸热反应和两个放热反应B．反应②逆反应的活化能为C．该过程的总反应为D．反应③生成2mol时，转移电子数为10．（2024·广东·一模）乙烯氢化的热化学方程式为，使用不同含Au催化剂的反应历程如图所示。下列说法错误的是A．1mol的能量小于1mol与1mol具有的能量之和B．该反应的焓变：C．过渡态物质的稳定性：过渡态1>过渡态2D．相应的活化能：催化剂AuF>催化剂11．（2024·河南信阳·二模）基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基中，用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图，其中吸附在催化剂表面上的物种用“”标注，下列说法中错误的是A．整个反应历程中有四个基元反应B．过渡态相对能量：C．物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程D．反应决速步的活化能为0.95eV12．（2024·湖南益阳·三模）溴代叔丁烷与乙醇的反应进程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是A．溴代叔丁烷与乙醇的反应为吸热B．溴代叔丁烷和乙醇的总反应速率由反应Ⅲ决定C．氯代叔丁烷和乙醇中发生相似的反应，则反应I的活化能将增大D．由该反应原理可推知，二溴乙烷和乙二醇反应可制得环丁烷13．（2024·江西萍乡·二模）二氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”，发生以下反应：反应①  反应②  资料