专题微课3.5 追题型——催化剂的反应机理分析（Word教参）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（老教材）

专题微课3.5　追题型——催化剂的反应机理分析 反应机理题是基于真实学术情境，选择与化工生产关系密切的催化剂为载体，主要从反应历程、活化能、速率、平衡移动等方面，考查催化剂对反应的影响。从试题形式上看，常常融合图像、表格等信息呈现形式，考查学生吸收和整合陌生信息的能力。 析高考—清清楚楚备考 考向(一)　单独考查反应机理 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[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：选B　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。 2．(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：选D　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。 考向(二)　结合能量变化考查反应机理 3．(2021·湖南等级考改编)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Ⅳ→Ⅰ步骤决定 解析：选C　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 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说法正确。 考向(三)　通过电化学考查反应机理 4．(2021·福建等级考)催化剂TAPP­Mn(Ⅱ)的应用，使Li­CO2电池的研究取得了新的进展。Li­CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。 下列说法错误的是(　 ) A．Li­CO2电池可使用有机电解液 B．充电时，Li＋由正极向负极迁移 C．放电时，正极反应为3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C D．*LiCO2、*CO、*LiC2O3和C都是正极反应的中间产物 解析：选D　Li是活泼金属能与水发生反应，因此不能采用水溶液作为电解质，应使用有机电解液，故A正确；充电时原电池的负极与电源负极相连作阴极，原电池的正极与电源正极相连作阳极，阳离子由阳极向阴极移动，则Li＋由正极向负极迁移，故B正确；由装置可知，该原电池的正极为二氧化碳得电子生成C单质，电极反应式为3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C，故C正确；由正极的反应历程图示可知，C为最终的产物，不是中间产物，故D错误。 建模型—明明白白解题 催化反应机理