大单元四 专题10 热点强化18 反应过程(催化机理)的规范表述（课件PPT）-【步步高】2025年高考化学大一轮复习讲义（苏教版 江苏专用）

热点强化18 反应过程(催化机理)的规范表述 1.催化反应一般过程(简化的过程) (1)反应物扩散到催化剂表面。 (2)反应物被吸附在催化剂表面。 (3)被吸附的反应物发生化学反应生成产物。 (4)产物的解吸。 2.催化反应机理的分析思维模型 3.应用举例 热点专练 1.[2022·江苏，17(2)(3)](2)“ 热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收CO2制得的NaHCO3溶液反应，生成H2、HCOONa和Fe3O4；Fe3O4再经生物柴油副产品转化为Fe。 ①实验中发现，在300 ℃时，密闭容器中NaHCO3溶液与铁粉反应，反应初期有FeCO3 生成并放出H2，该反应的离子方程式为____________________________________。 ②随着反应进行，FeCO3迅速转化为活性Fe3O4－x，活性Fe3O4－x是 转化为HCOO－的催化剂，其可能反应机理如图2所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为_____________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 高效、经济、原子利用率高、无污染 2.[2021·江苏，18(3)]利用铜—铈氧化物(xCuO·yCeO2，Ce是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，催化氧化过程中Cu、Ce的化合价均发生变化，可能机理如图2所示。将n(CO)∶n(O2)∶n(H2)∶n(N2)＝1∶1∶49∶49的混合气体以一定流速通过装有xCuO·yCeO2催化剂的反应器，CO的转化率随温度变化的曲线如图3所示。 ①Ce基态原子核外电子排布式为 [Xe]4f15d16s2，图2所示机理的步 骤(i)中，元素Cu、Ce化合价发生 的变化为____________________ ____________________________ __________。 ②当催化氧化温度超过150 ℃时，催化剂的催化活性下降，其可能原因是______________________________________________。 铜的化合价由＋2价变为＋1价，铈的化合价由＋4价变为＋3价 高温下，Cu(＋2价)或Cu(＋1价)被H2还原为金属Cu 3.O2在一定条件下能有效去除烟气中SO2、NO，可能的反应机理如图所示，该过程可描述为_________________________________________________________________ ________________________________________。 4.(2023·常州模拟)经过百余年的探索研究，目前对CO2甲烷化的反应路径和机制仍存在许多争议。ZrO2负载金属Rh催化CO2甲烷化可能存在的两种反应机理如图所示。 ①CO2和H2在催化剂表面不同活性位点(金属氧化物载体或分散在载体表面的活性金属)的吸附、活化形成中间体，是讨论CO2甲烷化反应机理的首要关键问题。上述两种机理争论的焦点首先在于_________________________________________________ _______________________________。 CO2的吸附、活化位置是在载体ZrO2上，还是在活性金属Rh上，以及活化形成的中间体 ②吸附在活性金属Rh表面的中间体CO，除可能是由吸附在其表面的CO2直接解离产生，还可能是由______________________________________________________解离产生。 ③根据元素电负性的变化规律，由中间体Ⅱ转化为中间体Ⅲ的过程可以描述为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 吸附在载体ZrO2的Zr原子表面的(CO2衍生物中间体)甲酸盐 吸附在Zr原子表面的H原子与碳酸氢盐中的C原子相互作用，吸附在O原子表面的H原子与碳酸氢盐羟基上的O原子相互作用，生成的甲酸盐吸附在Zr原子表面、H2O 分子直接离去 5.TiO2光催化主要是利用TiO2光催化剂在紫外线作用下产生的高活性自由基(·OH、· )和h＋(h＋代表空位，空位有很强的得电子能力)，将烟气中的SO2、NO等氧化除去。TiO2光催化剂粒子表面产生·OH的机理如图所示(图中部分产物略去)。已知TiO2中电子跃迁的能量hν＝3.2 eV。 (1)TiO2光催化剂在紫外线作用下产生·OH的过程 可描述为___________________________________ ___________________________________________ ___________________________________________ ___________________________________________ _____________。 催化剂在紫外线的作用下将电子激发到CB端，而在VB端留下空位；氧气在CB端得电子生成 结合H2O生成H2O2，H2O2在CB端生成·OH；H2O和OH－进入VB端的空位生成·OH (2)在TiO2中掺杂一定量的金属离子可提高光催化活性。对所掺杂金属离子的要求是___________________________________________。 金属离子掺杂引起的电子跃迁的能量小于3.2 eV 6.(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 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 或 可以将电子快速转移给周围的气相NO2分子，_____________________ ______________________________________________________________________。 石墨烯负载纳米铁能迅速有效地还原污水中的NO，纳米铁还原污水中的NO的可能反应机理如图所示。 Fe-HCO-H2O Fe＋2HCOFeCO3＋CO＋H2↑ HCO H的电负性大于Fe，小于O，在活性Fe3O4－x表面，H2断裂为H原子，一个吸附在催化剂的铁离子上，略带负电，一个吸附在催化剂的氧离子上，略带正电，前者与HCO中略带正电的碳结合，后者与HCO中略带负电的羟基氧结合生成H2O，HCO转化为HCOO－ ③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、HCOO－的产率随c(HCO)变化如图3所示。HCOO－的产率随c(HCO)增加而增大的可能原因是______________________________ ___________________________________________________________________________ ________。 随c(HCO)增加，生成FeCO3速率更快、产量增大，从而生成了更多的活性Fe3O4－x，用于催化HCO转化为HCOO－的反应 (3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“Fe-HCO-H2O热循环制氢和甲酸”的优点是_________________________________。 O2在O发生器中失去电子转化为O，O与水作用生成HO·，HO·在净化器中将NO和SO2氧化为HNO3和H2SO4 O ·O，·O H＋＋SO＋NO2===SO＋HNO2 反应生成SO和HNO2， SO再与NO2分子反应生成NO2SO；NO2SO与水分子反应生成HSO和HNO2 SO SO HSO $