新教材2024高考化學(xué)二輪專題復(fù)習(xí)考前搶分專練2催化劑活化能與反應(yīng)歷程

專練2催化劑、活化能與反應(yīng)歷程1．CO2的轉(zhuǎn)化始終是世界范圍內(nèi)的探討熱點(diǎn)。利用兩種金屬催化劑，在水溶液體系中將CO2分別轉(zhuǎn)化為CO和HCOOH的反應(yīng)過(guò)程示意圖如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．在轉(zhuǎn)化為CO的路徑中，只涉及碳氧鍵的斷裂和氧氫鍵的形成B．在轉(zhuǎn)化為HCOOH的路徑中，CO2被氧化為HCOOHC．兩個(gè)轉(zhuǎn)化路徑中均有非極性鍵的形成D．上述反應(yīng)過(guò)程說(shuō)明催化劑具有選擇性2．利用CH3OH、CO2與H2合成CH3CH2OH的反應(yīng)主要?dú)v程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．合成過(guò)程涉及C—C鍵和C—O鍵形成B．CO是合成乙醇的中間體C.第3步的反應(yīng)式為CH3I＋CO＋2H2→CH3CH2OH＋HID.若用CH3OD替代CH3OH，則可生成CH3CH2OD3．[2024·湖南卷]N2H4是一種強(qiáng)還原性的高能物質(zhì)，在航天、能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。我國(guó)科學(xué)家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑(用[L-Ru-NH3]＋表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配體NH3失去質(zhì)子實(shí)力增加B．M中Ru的化合價(jià)為＋3C．該過(guò)程有非極性鍵的形成D.該過(guò)程的總反應(yīng)式：4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))4．某課題組設(shè)計(jì)一種固定CO2的方法，原理如圖。下列說(shuō)法不正確的是()A．反應(yīng)原料中的原子100%轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物B．該過(guò)程在化合物X和I－催化下完成C．該過(guò)程僅涉及加成反應(yīng)D．若原料用，則產(chǎn)物為5．理論探討表明，在101kPa和298K下，HCN(g)?HNC(g)異構(gòu)化反應(yīng)過(guò)程的能量變更如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．HCN比HNC穩(wěn)定B．該異構(gòu)化反應(yīng)的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C．正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能D．運(yùn)用催化劑，可以變更反應(yīng)的反應(yīng)熱6．我國(guó)科學(xué)家合成了Y、Sc(Y1/NC，Sc1/NC)單原子催化劑，用于電化學(xué)催化氫氣還原氮?dú)獾姆磻?yīng)。反應(yīng)歷程與相對(duì)能量模擬計(jì)算結(jié)果如圖所示(*表示稀土單原子催化劑)。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．相同條件下，Sc1/NC比Y1/NC催化劑更利于吸附氮?dú)釨．實(shí)際生產(chǎn)中將催化劑的尺寸處理成納米級(jí)顆粒可提高氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率C．運(yùn)用Sc1/NC單原子催化劑，反應(yīng)的快慢由生成*NNH的速率確定D．工業(yè)合成氨與電化學(xué)催化還原氮?dú)饩婕暗焦矁r(jià)鍵的斷裂與形成7．活潑自由基與氧氣的反應(yīng)始終是關(guān)注的熱點(diǎn)。HNO自由基與O2反應(yīng)歷程的能量變更如圖所示：下列說(shuō)法正確的是()A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．產(chǎn)物的穩(wěn)定性：P1>P2C．該歷程中最大正反應(yīng)的活化能E正＝186.19kJ·mol－1D．相同條件下，由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：v(P1)<v(P2)8．苯與Br2的催化反應(yīng)歷程如圖所示。關(guān)于該反應(yīng)歷程，下列說(shuō)法正確的是()A．苯與Br2的催化反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．該反應(yīng)歷程，苯與Br2的催化反應(yīng)可生成溴苯、鄰二溴苯C．苯與Br2的催化反應(yīng)決速步伴隨著極性鍵的斷裂與形成D．從反應(yīng)速率角度，苯與Br2的催化反應(yīng)主反應(yīng)為取代反應(yīng)，緣由是該反應(yīng)活化能更低9．[2024·新課標(biāo)卷]“肼合成酶”以其中的Fe2＋協(xié)作物為催化中心，可將NH2OH與NH3轉(zhuǎn)化為肼(NH2NH2)，其反應(yīng)歷程如下所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．NH2OH、NH3和H2O均為極性分子B．反應(yīng)涉及N－H、N－O鍵斷裂和N－N鍵生成C．催化中心的Fe2＋被氧化為Fe3＋，后又被還原為Fe2＋D．將NH2OH替換為ND2OD，反應(yīng)可得ND2ND210．反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如下圖所示：下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說(shuō)法正確的是()A．進(jìn)程Ⅰ是吸熱反應(yīng)B．平衡時(shí)P的產(chǎn)率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>ⅡD．進(jìn)程Ⅳ中，Z沒(méi)有催化作用11．我國(guó)科學(xué)家探討化合物M(s)催化CO2氫化機(jī)理。由化合物M(s)生成化合物N(s)過(guò)程的機(jī)理和相對(duì)能量曲線如下圖所示(已知1eV＝1.6×10－19J)。Ts1、Ts2均為過(guò)渡態(tài)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．過(guò)渡態(tài)Ts1比Ts2更穩(wěn)定B.過(guò)程P→Ts2為化合物M生成化合物N的決速步驟C．化合物M催化CO2氫化反應(yīng)過(guò)程中確定有Fe—O鍵的斷裂D．該過(guò)程的熱化學(xué)方程式為：M(s)＋CO2(g)=N(s)ΔH＝－11.63kJ·mol－112．我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種表面鋰摻雜的錫納米粒子催化劑s-SnLi可提高電催化制甲酸鹽的產(chǎn)率，同時(shí)釋放電能，試驗(yàn)原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，正極電極四周pH上升B．放電時(shí)，每生成1molHCOO－，整個(gè)裝置內(nèi)轉(zhuǎn)移2NA個(gè)電子C．運(yùn)用催化劑Sn或者s-SnLi均能有效削減副產(chǎn)物CO的生成D．運(yùn)用s-SnLi催化劑，中間產(chǎn)物更不穩(wěn)定專練2催化劑、活化能與反應(yīng)歷程1．解析：由圖看出路徑中有碳氧單鍵斷裂和碳氧三鍵的形成，A錯(cuò)誤；HCOOH的C元素化合價(jià)為＋2，CO2的C元素化合價(jià)為＋4價(jià)，化合價(jià)降低，CO2被還原為HCOOH，B錯(cuò)誤；兩個(gè)轉(zhuǎn)化路徑中，不存在著非極性鍵的形成，C錯(cuò)誤；該機(jī)理圖可知CO2在兩種金屬催化劑作用下生成兩種不同產(chǎn)物，即催化劑具有選擇性，D正確。答案：D2．解析：依據(jù)圖示可知：在反應(yīng)3中有C—C鍵和C—O鍵形成，A正確；在反應(yīng)起先時(shí)無(wú)CO，在反應(yīng)結(jié)束時(shí)生成物中無(wú)CO，因此CO是合成乙醇的中間體，B正確；第3步反應(yīng)的反應(yīng)物是CH3I、CO、H2，生成物是CH3CH2OH及HI，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3I＋CO＋2H2→CH3CH2OH＋HI，C正確；依據(jù)反應(yīng)3可知反應(yīng)產(chǎn)物乙醇中的—OH上H原子種類取決于H2中的H原子的種類，而與CH3OH上的H原子種類無(wú)關(guān)，所以若用CH3OD替代CH3OH，生成的乙醇照舊是CH3CH2OH，而不會(huì)是CH3CH2OD，D錯(cuò)誤。答案：D3．解析：據(jù)圖可知，Ru（Ⅱ）被氧化至Ru（Ⅲ）后，[L－Ru—NH3]2＋可與NH3反應(yīng)生成[L－Ru—NH2]＋和NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，配體NH3失去質(zhì)子實(shí)力增加，A項(xiàng)正確；結(jié)合圖示可知，[L－Ru—NH3]2＋→[L－Ru—NH2]＋失去1個(gè)H，所帶電荷數(shù)減1，則Ru化合價(jià)不變，與[L－Ru—NH2]＋相比，M中N含有1個(gè)單電子，所以Ru的化合價(jià)不是＋3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；據(jù)圖可知，反應(yīng)過(guò)程中有N—N非極性鍵的形成，C項(xiàng)正確；結(jié)合圖示可知，總反應(yīng)為4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，D項(xiàng)正確。答案：B4．解析：二氧化碳和反應(yīng)生成，沒(méi)有其它物質(zhì)生成，反應(yīng)原料中的原子100%轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，A正確；X和I－在反應(yīng)過(guò)程中是該反應(yīng)的催化劑，B正確；在該循環(huán)過(guò)程的最終一步中形成五元環(huán)的時(shí)候反應(yīng)類型為取代反應(yīng)，C錯(cuò)誤；通過(guò)該歷程可以把三元環(huán)轉(zhuǎn)化為五元環(huán)，故若原料用，則產(chǎn)物為，D正確。答案：C5．解析：HNC的能量比HCN高，則穩(wěn)定性較好的是HCN，A項(xiàng)正確；該異構(gòu)化反應(yīng)的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1，為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能，B、C項(xiàng)正確；運(yùn)用催化劑只能變更反應(yīng)的歷程，但是不影響反應(yīng)的反應(yīng)熱，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D6．解析：由圖可知，運(yùn)用Sc1/NC的反應(yīng)活化能小于運(yùn)用Y1/NC的反應(yīng)活化能，說(shuō)明Sc1/NC比Y1/NC更有利于吸附N2，A正確；催化劑只能變更反應(yīng)的途徑，不影響平衡移動(dòng)，實(shí)際生產(chǎn)中將催化劑的尺寸處理成納米級(jí)顆粒可加快反應(yīng)速率，但氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率不變，B錯(cuò)誤；運(yùn)用Sc1/NC單原子催化劑時(shí)，*N2與H結(jié)合生成*NNH的活化能最大，則歷程中最大能壘的反應(yīng)為：*N2＋H→*NNH，C正確；氮?dú)夂蜌錃夂铣砂焙陀糜陔娀瘜W(xué)催化氫氣還原氮?dú)獾姆磻?yīng)中，都涉及共價(jià)鍵的斷裂與形成，D正確。答案：B7．解析：由圖示可知，反應(yīng)物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)；產(chǎn)物P2所具有的能量比產(chǎn)物P1所具有的能量低，所以產(chǎn)物P2比產(chǎn)物P1要穩(wěn)定，故B錯(cuò)；由圖示可知中間產(chǎn)物Z到過(guò)渡態(tài)Ⅳ所需的活化能最大，則E正＝186.19kJ·mol－1，故C對(duì)；由圖示可知，由中間產(chǎn)物Z到產(chǎn)物P1所需的活化能低于由中間產(chǎn)物Z到產(chǎn)物P2所需的活化能，則由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：v（P1）>v（P2），故D錯(cuò)。答案：C8．解析：由圖可知，苯與Br2的加成反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，取代反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；苯與Br2的催化反應(yīng)可生成溴苯，但不能生成鄰二溴苯，故B錯(cuò)誤；由于轉(zhuǎn)化為的活化能最大，反應(yīng)速率最慢，是決速步驟，但步驟中不存在極性鍵的斷裂，故C錯(cuò)誤；第三步中取代反應(yīng)的活化能低，生成物本身所具有的能量低，更穩(wěn)定，故苯與Br2的催化反應(yīng)主反應(yīng)為取代反應(yīng)，故D正確。答案：D9．解析：NH2OH、NH3、H2O的電荷分布都不勻整，不對(duì)稱，為極性分子，A正確；由反應(yīng)歷程可知，有N－H，N－O鍵斷裂，還有N－H鍵的生成，B正確；由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)過(guò)程中，F(xiàn)e2＋先失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe3＋，后面又得到電子生成Fe2＋，C正確；由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)過(guò)程中，生成的NH2NH2有兩個(gè)氫來(lái)源于NH3，所以將NH2OH替換為ND2OD，不行能得到ND2ND2，得到ND2NH2和HDO，D錯(cuò)誤；故選D。答案：D10．解析：答案：D11．解析：據(jù)圖可知Ts1的能量比Ts2的能量低，所以Ts1更穩(wěn)定，A正確；過(guò)程P→Ts2為兩步反應(yīng)中活化能較大的反應(yīng)，為慢反應(yīng)，為化合物M生成化合物N的決速步驟，B正確；M為催化劑，整個(gè)反應(yīng)前后M的結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變更，對(duì)比M和N的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，當(dāng)N中Fe—O鍵斷裂，重新連接H原子才能生成M，所以化合物M催化CO2氫化反應(yīng)過(guò)程中確定有Fe—O鍵的斷裂，C正確；圖示為一個(gè)CO2分子反應(yīng)的過(guò)程，據(jù)圖可知該過(guò)程能量變更ΔE＝－11.63eV，所以當(dāng)1molCO2參加反應(yīng)時(shí)能量變更為－11.63×1.6×10－19J×6.02×1023＝1.12×106J＝1120kJ，所以該反應(yīng)的焓變?chǔ)＝1120kJ·mol－1，D錯(cuò)誤。答案：D12．解析：放電時(shí)，正極電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋H2O=OH－＋HCOO－，故正極四周pH上升