内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
高考题型专项突破
一“剂”指催化剂 催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的,以催化剂粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上
三“物”指反应物、生成物、中间物(或中间体) 反应物 通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物
生成物 通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是产物
中间体 通过一个箭头脱离整个历程,但又生成生成物的是中间体,通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体,中间体有时在反应历程中用“[ ]”标出
本课结束
化学反应机理/历程
本类题在高考卷中主要以陌生能量-历程图或反应机理图形式出现,主要考查催化剂、反应物、生成物及中间体的判断、历程中发生的化学反应方程式、物质成键与断键的判断、能量变化、化学反应速率及平衡等知识。
1 (2021·湖南高考)铁的配合物离子(用[L—Fe—H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:
下列说法错误的是( )
A.该过程的总反应为HCOOHeq \o(=====,\s\up47(催化剂))CO2↑+H2↑
B.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低
C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
[解析] 由反应机理可知,HCOOH电离出氢离子后,HCOO-与催化剂结合,放出二氧化碳,然后又结合氢离子转化为氢气,所以化学方程式为HCOOHeq \o(=====,\s\up47(催化剂))CO2↑+H2↑,故A正确;若氢离子浓度过低,则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低,反应速率减慢,若氢离子浓度过高,则会抑制甲酸的电
答案 D
离,使甲酸根离子浓度降低,反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢,所以氢离子浓度过高或过低,均导致反应速率减慢,故B正确;由反应机理可知,Fe在反应过程中,化学键数目发生变化,则化合价也发生变化,故C正确;由反应进程可知,反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大,反应速率最慢,对该过程的总反应起决定作用,故D错误。
2 (2019·全国卷Ⅰ节选)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=________eV,写出该步骤的化学方程式:___________________________________________________________。
小于
2.02
COOH*+H*+H2O*===COOH*+2H*+OH*(或H2O*===H*+OH*)
[解析] 根据图像,初始时反应物的总能量为0,反应后生成物的总能量为-0.72 eV,则ΔH=-0.72 eV,即ΔH小于0。由图像可看出,反应的最大能垒在过渡态2,则此能垒E正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH*+H*+H2O*和结束时生成物COOH*+2H*+OH*,可得反应的方程式为COOH*+H*+H2O*===COOH*+2H*+OH*(或H2O*===H*+OH*)。
一、化学反应机理/历程类试题解题模板
二、催化剂反应机理题解题方法
1.通览全图,找准一“剂”三“物”
2.逐项分析得答案
根据题给情境信息,找出催化剂、反应物、生成物、中间体,再结合每一选项设计的问题逐项分析判断,选出正确答案。
三、突破能量变化能垒图
注:(1)能垒越大,反应速率越小,即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。
(2)用不同催化剂催化化学反应,催化剂使能垒降低幅度越大,说明催化效果越好。
(3)相同反应物同时发生多个竞争反应,其中能垒越小的反应,反应速率越大,产物占比越高。
1.(2020·全国卷Ⅰ)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]-可催化甲醇羰基化,反应过程如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.CH3COI是反应中间体
B.甲醇羰基化反应为CH3OH+CO===CH3CO2H
C.反应过程中Rh的成键数目保持不变
D.存在反应CH3OH+HI===CH3I+H2O
答案 C
解析 由题干中提供的反应机理图可知,Rh在整个反应历程中成键数目、配体种类等均发生了变化,C不正确。
2.自然界中时刻存在着氮气的转化。实现氮气按照一定方向转化一直是科学领域研究的重要课题,如图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图:
下列叙述正确的是( )
A.N2→NH3,NH3→NO均属于氮的固定
B.催化剂a作用下氮原子发生了氧化反应
C.催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂
D.使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量
答案 D
3.我国科学家研究了活性炭催化条件下煤气中的H2S和Hg的协同脱