专题五 主观题突破2 化学反应微观过程的分析与描述-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(江苏专用)(课件PPT+word教案)

化学反应微观过程的分析与描述 例1　MgO催化CO2合成碳酸乙烯酯()可能的反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律，步骤Ⅰ、Ⅱ的过程可描述为　　　  　　　　。  答案　环氧乙烷中的O原子吸附在Mg2+上，环氧乙烷中的C—O键断裂，CO2中的C原子与O2-结合，一个O原子与环氧乙烷中的一个C原子结合 例2　在金属Pt、Cu和Ir(铱)的催化作用下，H2可高效转化酸性溶液中的N，其工作原理如图所示。H2在金属Pt和Cu的催化作用下将N转化为液体中N2O的过程可描述为　　　　。  答案　在液体中，H2在铂表面失去电子变成H+，电子进入导电基体中进行传导，N在铜表面获得电子转化为NO，NO在铂表面得到电子转化为N2O 例3　在Pt⁃Pd合金表面上甲醇与水蒸气重整反应［CH3OH(g)+H2O(g) ===CO2(g)+3H2(g)］的机理如图所示(“*”表示此微粒吸附在催化剂表面，M为反应过程中的中间产物)。 根据元素电负性的变化规律，推导M的结构简式并描述步骤2的反应机理：　　　 　　　　。  答案　M的结构简式为，步骤2的反应机理为吸附在催化剂表面的水分子断裂为H、OH，H与甲醛分子中的氧原子结合，OH上的O与碳原子结合，生成，生成的(通过氧原子)吸附在催化剂表面 例4　利用Mn3O4⁃石墨烯纳米复合材料催化活化S2并去除废水中有机污染物的可能反应机理如图所示。该机理可描述为　　　 　　　　。  答案　S2得到Mn3O4中Mn(Ⅱ)和石墨烯失去的电子生成·和；和Mn3O4中的Mn(Ⅲ)反应生成·和Mn(Ⅱ)；水体中的还原性有机污染物被·氧化生成CO2和H2O 例5　(2024·南通统考模拟)一种燃煤烟气中CO2的捕集和资源再利用技术可通过如下转化过程实现。 以过渡金属作催化剂，利用如图所示装置可实现“转化Ⅰ”。 在金属催化剂表面发生*CO2→*C2H4转化的过程可能为*CO2→*COOH→*CO→*OCCO→*C2H4(*表示吸附在催化剂表面)。其中部分物种在催化剂表面的吸附构型如图甲所示，反应历程中的相对能量如图乙所示。与Cu催化剂相比，掺杂了Cs的Cu⁃Cs复合催化剂更有利于C2H4的形成，可能原因是　　　　。  答案　Cu⁃Cs复合催化剂可提供更多的活性位点(Cu⁃Cs复合催化剂更有利于CO等中间体的吸附)，且能降低反应的活化能，因此更有利于C2H4的形成 解析　从图甲中可以看出Cu⁃Cs复合催化剂可提供更多的活性位点，有利于CO等中间体的吸附，故掺杂了Cs的Cu⁃Cs复合催化剂更有利于C2H4的形成。 例6　纳米零价铁(NZVI)/BC与(Cu⁃Pd)/BC联合作用可去除水体中的硝态氮。 在NZVI/BC和(Cu⁃Pd)/BC复合材料联合作用的体系中，生物炭(BC)作为NZVI、Cu、Pd的载体且减少了纳米零价铁的团聚，纳米零价铁作为主要还原剂，Cu和Pd作为催化剂且参与吸附活性H。 (1)NZVI/BC和(Cu⁃Pd)/BC复合材料还原硝酸盐的反应机理如图1所示，N转化为N2或N的过程可描述为　　　 　　　　。  (2)实验测得体系初始pH对N去除率的影响如图2，前200 min内，pH=9.88时的去除率远低于pH=4.05时，其可能的原因是　　　 　　　　。  答案　(1)N在铁表面得到电子被还原为N，N被吸附在Cu和Pd表面的活性H连续还原为N2或N　(2)酸性越强，Fe越易失去电子，N越易得到电子被还原；酸性越强，H+浓度大，可以减少表面氢氧化物的形成，从而可以暴露更多的反应活性位点，促进反应的进行 例7　(2023·常熟中学模拟)一种研究酸雨中水催化促进硫酸盐形成的化学新机制如图所示： (1)写出S与NO2反应的离子方程式：　　　 　　　　。  (2)描述水催化促进硫酸盐形成的化学机制：通过“水分子桥”，处于纳米液滴中的S或HS可以将电子快速转移给周围的气相NO2分子，　　　 　　　　。  答案　(1)H++S+NO2===S+HNO2　(2)反应生成S和HNO2，S再与NO2分子反应生成NO2S；NO2S与水分子反应生成HS和HNO2 例8　甲硫醇是一种恶臭、有毒物质。生物法去除甲硫醇反应为2CH3SH+7O2===2CO2+2H2O+2H2SO4。研究表明，在H2S存在条件下，可改变甲硫醇(用表示)生物降解途径，反应历程如图所示，请用简洁的语言描述图中甲硫醇的降解过程：　　　  　　　　。  答案　H2S存在的条件下，H2S被O2氧化生成S8，S8与甲硫醇()反应生成和，最后、与O2反应生成S 学科网（北京）股份有限公司 $$ 化学反应微观过程的分析与描述 专题五 主观题突破2 例1　MgO催化CO2合成碳酸乙烯酯( )可能的反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律，步骤Ⅰ、Ⅱ的过程可描述为_______________　　　 ________________________________________________________________________________________________________。  环氧乙烷中的O原子吸附在Mg2+上，环氧乙烷中的C—O键断裂，CO2中的C原子与O2-结合，一个O原子与环氧乙烷中的一个C原子结合 2 例2　在金属Pt、Cu和Ir(铱)的催化作用下，H2可高效转化酸性溶液中的N，其工作原理如图所示。H2在金属Pt和Cu的催化作用下将N转化为液体中N2O的过程可描述为 ____________________________________ ________________________________________________________________________________________。  在液体中，H2在铂表面失去电子变成H+， 电子进入导电基体中进行传导，N在铜表面获得电子转化为NO，NO在铂表面得到电子转化为N2O 3 例3　在Pt⁃Pd合金表面上甲醇与水蒸气重整反应[CH3OH(g)+H2O(g) ===CO2(g)+3H2(g)]的机理如图所示(“*”表示此微粒吸附在催化剂表面，M为反应过程中的中间产物)。根据元素电负性的变化规律，推导M的结构简式并描述步骤2的 反应机理：__________________________________________________________ ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。  M的结构简式为 ，步骤2的反应机理为吸附在催化剂表 面的水分子断裂为H、OH，H与甲醛分子中的氧原子结合，OH上的O与 碳原子结合，生成 ，生成的 (通过氧原子)吸附在催化剂 表面 4 例4　利用Mn3O4⁃石墨烯纳米复合材料催化活化S2并去除废水中有机污染物的可能反应机理如图所示。该机理可描述为 　　　 　 　　　  S2得到Mn3O4中Mn(Ⅱ)和石墨烯失 去的电子生成·和；和Mn3O4中的Mn(Ⅲ)反应生成·和Mn(Ⅱ)；水体中的还原性有机污染物被·氧化生成CO2和H2O 　　　   。 5 例5　(2024·南通统考模拟)一种燃煤烟气中CO2的捕集和资源再利用技术可通过如下转化过程实现。 以过渡金属作催化剂，利用如图所示装置可实现“转化Ⅰ”。 在金属催化剂表面发生*CO2→*C2H4转化的过程可能为*CO2→*COOH→ *CO→*OCCO→*C2H4(*表示吸附在催化剂表面)。 6 其中部分物种在催化剂表面的吸附构型如图甲所示，反应历程中的相对能量如图乙所示。与Cu催化剂相比，掺杂了Cs的Cu⁃Cs复合催化剂更有利于C2H4的形成，可能原因是____________________________________ ___________________________________________________________________________________________。  Cu⁃Cs复合催化剂可提供更多的活性位点(Cu⁃Cs复合催化剂更有利于CO等中间体的吸附)，且能降低反应的活化能，因此更有利于C2H4的形成 7 从图甲中可以看出Cu⁃Cs复合催化剂可提供更多的活性位点，有利于CO等中间体的吸附，故掺杂了Cs的Cu⁃Cs复合催化剂更有利于C2H4的形成。 8 例6　纳米零价铁(NZVI)/BC与(Cu⁃Pd)/BC联合作用可去除水体中的硝态氮。 在NZVI/BC和(Cu⁃Pd)/BC复合材料联合作用 的体系中，生物炭(BC)作为NZVI、Cu、Pd的载体且减少了纳米零价铁的团聚，纳米零价铁作为主要还原剂，Cu和Pd作为催化剂且参与吸附活性H。 (1)NZVI/BC和(Cu⁃Pd)/BC复合材料还原硝酸盐的反应机理如图1所示，N转化为N2或N的过程可描述为______________________________ _______________________________________________________。 N在铁表面得到电子被还原为N，N被吸附在Cu和Pd表面的活性H连续还原为N2或N 9 (2)实验测得体系初始pH对N去除率的影响如图2，前200 min内，pH=9.88时的去除率远低于pH=4.05时，其可能的原因是_________________  __________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________ 。 酸性越强，Fe越易 失去电子，N越易得到电子被还原；酸性越强， H+浓度大，可以减少表面氢氧化物的形成，从而可以暴露更多的反应活性位点，促进反应的进行 10 例7　(2023·常熟中学模拟)一种研究酸雨中水催化促进硫酸盐形成的化学新机制如图所示： (1)写出S与NO2反应的离子方程式：　　　 　　 　　。  (2)描述水催化促进硫酸盐形成的化学机制：通过“水分子桥”，处于纳米液滴中的S或HS可以将电子快速转移给周围的气相NO2分子， _______________________________________________________________ 　　　 。  H++S+NO2===S+HNO2 反应生成S和HNO2，S再与NO2分子反应生成NO2S；NO2S与水分子反应生成HS和HNO2 11 例8　甲硫醇是一种恶臭、有毒物质。生物法去除甲硫醇反应为2CH3SH +7O2===2CO2+2H2O+2H2SO4。研究表明，在H2S存在条件下，可改变甲硫醇(用 表示)生物降解途径，反应历程如图所示，请用简洁的语言描述图中甲硫醇的降解过程：____________________________________ _____________________________________________________________________________。  H2S存在的条件下，H2S被O2氧化生成S8，S8与甲硫醇( )反应生成 和 ，最后 、 与O2反应生成S 12 本课结束 THANKS $$