23 第三板块 层级Ⅱ 微专题(一) 催化反应机理分析与能垒图像（Word教参）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（新教材Ⅱ 山东专用）

微专题(一)　催化反应机理分析与能垒图像 新高考强调素养为本的情境化命题，高考通过真实情境的创设，考查学生的信息获取能力和迁移应用能力。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发展和创新，成为大多数考生高分路上的“拦路虎”。 题型(一)　催化反应机理分析 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、碰撞理论等知识应做理解，避免储备不足导致无法解析题干。 [例1]　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]　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，反应物为甲醇以及CO，产物为乙酸，方程式可写成CH3OH＋COCH3COOH，B项正确；铑配合物在整个反应历程中，成键数目，配体种类等均发生了变化，C项不正确；由图可知HI可以使甲醇转化为CH3I，方程式可写成CH3OH＋HI===CH3I＋H2O，D项正确。 [答案]　C [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、中间产物(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生成物 中间产物 通过一个箭头脱离整个历程，但最终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 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。 [提能集训] 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．(2023·广州市天河区二模)偶联反应是合成芳胺的重要方法，反应机理如图(图中Ar表示芳香烃基，表示为副反应)。下列说法正确的是(　 ) A．该体系中1、3、5和8都是中间体 B．理论上1 mol 最多能消耗1 mol C．该变化过程中涉及到的有机反应类型仅限于取代反应 D．若原料用和，则可能得到的产物为 解析：选D　1进入反应后经过多步反应后又生成，故该物质为催化剂，而3、5、8均为上一步的产物和下一步的反应物，它们均为中间体，A项错误；根据3＋4→5可知＋―→＋2HBr，需要消耗2 mol，B项错误；8→10＋11为消去反应，C项错误；反应的主产物为，副产物为和，D项正确。 3．有文献报道异辛醇在一定条件下选择性合成异辛