第Ⅱ板块 二轮强化(一)　能量图像与催化反应机理分析（Word教参）-【创新方案】2024年高考化学二轮复习专题辅导与测试（新教材Ⅱ）

二轮强化(一)　能量图像与催化反应机理分析 1．(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[L-Ru—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：选B　据图可知，Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，[L-Ru—NH3]2＋可与NH3反应生成[L-Ru—NH2]＋和NH，配体NH3失去质子能力增强，A项正确；[L-Ru—NH3]2＋→[L-Ru—NH2]＋失去1个H，所带电荷数减1，则Ru化合价不变，与[L-Ru—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。 2．(2020·天津等级考)理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　 ) A．HCN比HNC稳定 B．该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1 C．正反应的活化能大于逆反应的活化能 D．使用催化剂，可以改变反应的反应热 解析：选D　HNC的能量比HCN的高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。 3．[双选](2021·湖南等级考)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HCOOHCO2↑＋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：选CD　分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOH催化剂, CO2↑＋H2↑，A说法正确；H＋浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO－浓度减小，会降低Ⅰ→Ⅱ步骤的反应速率，H＋浓度过小，会降低Ⅲ→Ⅳ步骤反应速率，故H＋浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B说法正确；整个催化循环过程中Fe元素化合价均为＋3价，故该催化循环中Fe元素的化合价没有发生变化，C说法错误；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能Ea＝86.1 kJ·mol－1，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为Ⅳ→Ⅰ步骤，D说法错误。 靶定高考 近几年高考常以催化剂的催化反应机理和能垒图像为情境载体进行命题。这两类命题，由于陌生度高，思维转化大，且命题视角在不断地创新，重在考查学生的信息获取能力和迁移应用能力，成为大多数考生高分路上的“拦路虎”。 类型(一)　能垒图像的分析与应用 [例1]　我国学者研究反应C6H6(g)＋CH3OH(g)===C7H8(g)＋H2O(g)在固体酸催化剂HB表面进行的历程如图所示，其中吸附在HB表面的物种用*标注。下列说法正确的是(　 ) A．总反应的ΔH＝＋61.4 kJ·mol－1 B．反应①的ΔH大于反应④的ΔH C．反应历程中能量变化最大的步骤为反应⑤ D．决速步骤的化学方程式为HB＋CH3OH*===CH3B＋H2O* [解析]　根据图示，总反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，ΔH＝－61.4 kJ·mol－1，A项错误；反应①的ΔH＝－109.9 kJ·mol－1，反应④的ΔH＝－66.4 kJ·mol－1－25.5 kJ ·mol－1＝－91.9 kJ·mol－1，反应①的ΔH小于反应④的ΔH，B项错误；根据图示，反应历程中反应①中反应物和生成物能量相差最大，能量变化最大，C项错误；决定反应速率的步骤为活化能最大的反应，即反应②，化学方程式为HB＋CH3OH*===CH3B＋H2O*，D项正确。 [答案]　D [思维建模]　三步突破能量变化能垒图 第1步：通览全图，理清坐标的含义 能量变化的能垒图的横坐标一般表示反应历程，横坐标的不同阶段表示一个完整反应的不同阶段。纵坐标表示能量的变化，不同阶段的最大能垒即该反应的活化能 第2步：细看变化，分析各段反应 仔细观察曲线(直线)的变化趋势，分析每一阶段发生的反应是什么，各段反应是放热还是吸热，能量升高的为吸热，能量下降的为放热