第7单元 第5课时 高考体现创新(2) 基于真实情境在速率平衡中的考查（Word教参）-【新高考方案】2024高考化学一轮复习（老教材 新高考）

第5课时：高考体现创新(2)——基于真实情境在速率平衡中的考查 通过近几年的高考试题来看，高考在速率平衡中的考查多以设置真实情境案例为载体，从多角度来解决生产、生活中与化学有关的实际问题，这就要求学生具有敏锐的洞察力，能够将所学知识迁移到新情境中去解决新问题，得出新结论，旨在提高学生的思维认知能力。 创新发展(一)　催化剂的催化反应机理分析 1．催化剂具有的三大特征 催化剂是通过降低反应活化能，从而改变了反应的途径，此即催化剂加速化学反应的主要原因所在。总结起来，催化剂的特征主要表现在这样几个方面： 特征一 催化剂可以改变反应速率，但其自身在反应前后的组成、质量和化学性质不变 特征二 催化剂不改变化学平衡。即催化剂既能加快正向反应的速率，也能加快逆向反应的速率，从而缩短化学反应达到平衡的时间 特征三 催化剂具有特殊的选择性，不同类型的反应，需要选择不同的催化剂。同一种反应物，使用不同的催化剂，可以得到不同的产物 2．探究催化剂的催化机理 从催化剂的组成入手，结合常见化学反应，探究相关催化剂的催化机理。 (1)金属单质催化剂 金属催化剂是一类重要的工业催化剂，主要包括块状催化剂，分散或者负载型的金属催化剂。几乎所有的金属催化剂都是过渡金属，这与金属的结构、表面化学键有关。 乙醇在氧气环境下加热(250～350 ℃)，以金属单质铜作为催化剂，可以收集获得产物乙醛这一反应，其反应方程式如下： 2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O 在有充足氧气的条件下，由于乙醇结构中α碳上的氢较为活泼，铜(Cu)与氧气(O2)在加热条件下得到的弱氧化剂氧化铜(CuO)可以将其转化成醛： (2)酸催化剂 酸催化剂催化是指催化剂与反应物分子之间，通过给出质子或接受电子对作用，形成活泼的正碳离子中间化合物(活化的主要方式)，继而分解为产物的催化过程。中学阶段接触最多的酸催化剂是稀硫酸和浓硫酸。 乙醇(CH3CH2OH)和乙酸(CH3COOH)在加热的条件下生成乙酸乙酯，反应催化剂是浓硫酸，具体反应方程式为 CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O 催化剂浓硫酸主要有两方面作用，一方面，浓硫酸质子化羰基，加强了羰基碳的缺电子性，促使乙醇作为亲核试剂进攻，形成四面体过渡态： 浓硫酸的另一个作用是具有吸水性，吸收反应中的生成物水，使得反应向正向推进。 [典例]　(2022·山东等级考)在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．含N分子参与的反应一定有电子转移 B．由NO生成HONO的反应历程有2种 C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变 D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少 [解析]　根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO＋·OOH===NO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O===2HONO、NO2＋·C3H7===C3H6＋HONO、HONO===NO＋·OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为＋2价、＋4价、＋3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8＋O22C3H6＋2H2O，最终生成的水不变，D项错误。 [答案]　D [思维建模]　催化反应机理的分析思维模型 素养强化训练 1．氯化钯可以催化乙烯制备乙醛(Wacker法)，反应过程如图： 下列叙述错误的是(　　) A．CuCl被氧化的反应为2CuCl＋2HCl＋O2===2CuCl2＋H2O B．催化剂PdCl2再生的反应为2CuCl2＋Pd===PdCl2＋2CuCl C．制备乙醛的总反应为CH2===CH2＋O2CH3CHO D．如果原料为丙烯，则主要产物是丙醛 解析：选D　根据图示可知在反应中CuCl被O2氧化产生CuCl2，同时产生H2O，反应的方程式为2CuCl＋2HCl＋O2===2CuCl2＋H2O，A正确；由图可知：PdCl2再生的过程中有Cu2＋、Cl－参加反应，再生的方程式为2CuCl2＋Pd===PdCl2＋2CuCl，B正确；PdCl2、CuCl2在反应中起催化剂作用，反应的方程式为CH2===CH2＋O2CH3CHO，C正确；如果原料为丙烯，则中间产物可能为，得到的产物为丙酮，D错误。 2．目前，科学家还在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如图1，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2所示。 (1)写出该脱硝原理总反应的化学方程式________________________