第四章 高考题型专练——化学反应机理、能垒图-【金版教程】2025年高考化学一轮总复习首选用卷全书Word（新教材 不定项版）

金版教程　高考总复习首选用卷　化学（不定项） 高考题型专练——化学反应机理、能垒图 1．(2022·山东高考)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 答案　D 解析　根据题图反应机理知，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正确；根据题图，由NO生成HONO的反应历程有2种，B正确；NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C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，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D错误。 2．(2022·浙江1月选考)某课题组设计一种固定CO2的方法，原理如图。 下列说法不正确的是(　　) A．反应原料中的原子100%转化为产物 B．该过程在化合物X和I－催化下完成 C．该过程仅涉及加成反应 D．若原料用，则产物为 答案　C 解析　图中总反应为＋CO2―→，故反应原料中原子利用率是100%，A正确；化合物X、I－在反应前后无变化，均为催化剂，B正确；I－脱离的反应不是加成反应，C错误；类比＋CO2―→的反应特征，知＋CO2―→，D正确。 3．(2022·辽宁高考)利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化Diels­Alder反应取得重要进展，荣获2021年诺贝尔化学奖。某Diels­Alder反应催化机理如下，下列说法错误的是(　　) A．总反应为加成反应 B．Ⅰ和Ⅴ互为同系物 C．Ⅵ是反应的催化剂 D．化合物X为H2O 答案　B 解析　和结构不相似，分子组成上也不相差一个或若干个CH2原子团，两者不互为同系物，B错误。 4．(2023·湖北卷节选)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g)C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下： 回答下列问题： (1)已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·mol－1和298.0 kJ·mol－1，H—H键键能为436.0 kJ·mol－1。估算C40H20(g)C40H18(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。 (2)图示历程包含________个基元反应，其中速率最慢的是第________个。 答案　(1)128　(2)3　3 *本组内选择题有1个或2个选项符合题意。 5．Fe氧簇MOF催化CH4与N2O反应的机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．总反应方程式为CH4＋N2OCH3OH＋N2 B.为该反应的催化剂 C．该反应中存在极性键的断裂和非极性键的形成 D．根据N2O分子的结构推测其电子式为 答案　D 解析　根据N2O分子的结构推测其电子式为，故D错误。 6．催化丙烯制丁醛的反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该反应的催化剂为HCo(CO)3 B．上述循环过程中，Co的化学键数目发生了变化 C．若反应物为乙烯，产物一定为OHCCH2CH2CHO D．总反应式为CH3CH===CH2＋H2＋COCH3CH2CH2CHO 答案　C 解析　若反应物为乙烯，根据机理，存在方程式：CH2===CH2＋H2＋COCH3CH2CHO，则产物为CH3CH2CHO，故C错误。 7．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应的部分机理与能量变化如下： 链引发：Cl2(g)―→2Cl·(g)　ΔH1＝＋242.7 kJ/mol 链增长：部分反应进程与势能变化关系如图(所有物质状态均为气态)…… 链终止：Cl·(g)＋CH3·(g)―→CH3Cl(g)　ΔH2＝－371 kJ/mol 下列说法不正确的是(　　) A．Cl2的键能为242.7 kJ/mol B．链增长中反应速率较快的一步的热化学方程式为CH4(g)＋Cl·(g)―→CH3·(g)＋HCl(g)　ΔH＝＋7.5 kJ/mol C．链增长过程中可能产生·CH2Cl，·CHCl2，·CCl3 D．链终止反应的过程中，还可能会生成少量的乙烷 答案　B 解析　反应速率较快的一步应该是活化能较低的一步，由题图可知，反应速率较快的一步的热化学方程式为CH3·＋Cl2(g)―→CH3Cl(g)＋Cl·　ΔH＝－112.9 kJ/mol，B错误。 8．绿水青山是构建美丽中国的伟大构想。一种以沸石笼为载体对NO进行催化还原的原理如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．反应过程中O原子的成键数目发生改变 B．[Cu(NH3)4]2＋作催化剂，虚线框内物质是中间体 C．反应⑤中[Cu(NH3)4]2＋只起氧化剂的作用 D．该原理的总反应为4NO＋4NH3＋O2===4N2＋6H2O 答案　BC 解析　四氨合铜离子与虚线框中的物质都是反应中产生且后续消失的物质，均为中间体，B错误；[Cu(NH3)4]2＋中铜元素化合价降低，但N元素化合价升高为0价，故[Cu(NH3)4]2＋既是氧化剂又是还原剂，C错误。 9．二氟卡宾(CF2)作为一种活性中间体，一直受到有机氟化学研究工作者的高度关注。硫单质与二氟卡宾可以形成S===CF2，反应历程如图所示： 下列叙述错误的是(　　) A．S8和CF2生成S===CF2反应的ΔH＝＋207.13 kJ·mol－1 B．由生成的活化能为34.21 kJ·mol－1 C．上述反应历程中存在S—S的断裂和生成 D．决定反应速率的基元反应的活化能为41.65 kJ·mol－1 答案　AB 10．(2023·锦州市普通高中高三质量检测)尿素[CO(NH2)2]在医学、农业、工业以及环保领域都有着广泛的应用。工业合成尿素的热化学方程式为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－87.0 kJ/mol。合成尿素的反应分步进行，如图是反应的机理及能量变化(单位：kJ/mol)，TS表示过渡态。 若ΔE1＝66.5 kJ/mol，则ΔE2＝________ kJ/mol。 答案　241 11．(2023·石家庄市高三二模)氨是化肥工业和有机化工的主要原料，历史上在合成氨的理论可行性、工业化及机理等方面的研究上产生过三位诺贝尔奖得主。科学家基于不同的催化体系提出了相应的反应机理。 (1)基于铁催化体系(添加了氧化铝和氧化钾)的反应机理及能量变化如图所示，据此计算反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH＝______________________________________。 (2)中科院大连化学物理研究所科研团队构筑了“过渡金属­LiH”双活性中心催化体系，显著提高了传统金属催化剂在温和条件下的合成氨性能，其反应过程分为以下三步(*表示催化剂的活性位点)，据此写出Ⅱ的化学方程式。 Ⅰ.N2＋2*===2N*； Ⅱ.__________________________________； Ⅲ.[LiNH]＋H2===LiH＋NH3。 答案　(1)2(E2＋E4＋E6－E1－E3－E5)＋2(ΔH1＋ΔH2) (2)N*＋LiH===*＋[LiNH]或2N*＋2LiH===2*＋2[LiNH] 12．(2023·广西柳州市高三三模)二氧化碳加氢合成甲醇是化学固碳的一种有效途径，不仅可以有效减少空气中的CO2排放，还可以制备出清洁能源甲醇。在CO2转化为甲醇过程中，伴随有副反应发生，因此常使用催化剂调节控制反应。科学研究者结合实验与计算机模拟，研究了CO2与H2分别在Zn/Cu、ZnO/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程(如图所示)，其中ts­n表示过渡态。 回答下列问题： (1)①如图表示的反应中，若每生成1 mol甲醇，反应物与生成物总能量差为58 kJ，则反应的热化学方程式为____________________________________，从反应原理分析，下列更利于该反应进行的条件是________(填标号)。 a．高压、高温 b．高压、低温 c．低压、高温 d．低压、低温 ②已知CO2和H2可发生副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41 kJ·mol－1，部分相关化学键的键能数据如表： 化学键 H—H C—O H—O C—H C≡O E/(kJ·mol－1) 436 326 464 414 1061 由此计算E(C===O)＝________kJ·mol－1。 (2)在图中给出的反应历程中，若选择Zn/Cu作为催化剂，则正反应最大的活化能发生在________(用“ts­n”具体数字表示)。图示结果显示，选择ZnO/Cu作为催化剂优于Zn/Cu，其主要原因是______________________________________。 答案　(1)①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－58 kJ·mol－1　b　 ②797 (2)ts­7　ZnO/Cu作催化剂时活化能更低 8 学科网（北京）股份有限公司 $$