内容正文:
重点突破(二) 化学反应速率与平衡的相关应用
“化学反应速率和化学平衡”不仅是高中化学的重难点,而且也是历年高考化学的必考知识点。这部分知识点相对复杂抽象,应用性强,知识点之间密切关联,且具有很强的逻辑性,对学生的理解、迁移等逻辑思维能力有着较高要求。突破这一重难点应从三方面着手:一是注重对勒夏特列原理、平衡转化率、平衡常数计算、影响平衡移动因素和图像分析的考查;二是强调该知识考查的综合性,高考试题中把对该知识的考查与其他内容相结合,例如与电化学相关知识结合在一起;三是强调考查的创新性,如结合理论计算与陌生图像分析,考查学生探索新方法、解决实际问题的能力。
命题点(一) 催化反应机理模型建构与分析
1.牢记两种反应机理模型
(1)循环模型
一种太阳能催化H2O分解的反应机理
(2)微观原子模型
CO2和CH4转化为CH3COOH的催化反应历程
2.巧抓三个关键点
(1)未给出具体物质模型或给出微观模型,要先将模型转化为具体物质,再进行分析,避免途中混淆。
(2)确定物质:进入循环图的箭头为反应物,离开循环图的箭头为生成物,生成最终产物的步骤同样生成催化剂,其余为中间产物。
用H2制备H2O2的一种反应机理如图,总反应为H2+O2H2O2;催化剂为[PdCl4]2-;中间产物为[PdCl2O2]2-和Pd。
(3)反应机理中,涉及过渡态、基元反应、碰撞理论等知识应先做到理解,避免储备不足导致无法解析题干。
[典例] (2023·湖南等级考)N2H4是一种强还原性的高能物质,在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某 Ru(Ⅱ)催化剂(用[LRu—NH3]+表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4,其反应机理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后,配体NH3失去质子能力增强
B.M中Ru的化合价为+3
C.该过程有非极性键的形成
D.该过程的总反应式:4NH3-2e-===N2H4+2NH
[解析] 据图可知,Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后,[LRu—NH3]2+可与NH3反应生成[LRu—NH2]+和NH,配体NH3失去质子能力增强,A项正确;[LRu—NH3]2+→[LRu—NH2]+失去1个H,所带电荷数减1,则Ru化合价不变,与[LRu—NH2]+相比,M中N含有1个单电子,所以Ru的化合价不是+3,B项错误;反应过程中有N—N非极性键的形成,C项正确;结合题图可知,总反应为4NH3-2e-===N2H4+2NH,D项正确。
[答案] B
[思维建模] 催化反应机理题的解题思路
1.通览全图,找准一“剂”三“物”
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,以催化剂粒子为主题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、中间物种(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,通过二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
2.逐项分析得答案
根据第一步由题给情境信息,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。
[迁移应用]
1.(2023·泸州期末)稀碱条件下,由乙醛合成巴豆醛(CH3CH===CHCHO)的反应历程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.苯甲醛也能发生类似的反应
B.反应①的活化能大于反应②的活化能
C.OH-、H2O均为反应的催化剂
D.由上述历程可知醛中αH的酸性强于醇羟基
解析:选D 反应①脱去乙醛中的αH,而苯甲醛中没有αH,因此不能发生类似的反应,A错误;反应速率越大,活化能越小,反应①的活化能小于反应②的活化能,B错误;由题图可知,OH-是催化剂,H2O是反应①、反应④的生成物、反应③的反应物,C错误;由反应①可知乙醛中αH能与OH-反应,而醇羟基不能与OH-反应,因此醛中αH的酸性强于醇羟基,D正确。
2.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
解析:选C 由题给信息分析可得,催化剂为[Rh(CO)2I2]-,反应物:CH3OH和CO(进入循环),生成物:CH3COOH(最终生成物),中间体:HI、H2O、CH3I、CH3COI、-等物质。通过分析可知,CH3COI属于甲醇羰基化反应的反应中间体,A项正确;甲醇羰基化反应,反应物为甲