2022屆高考化學二輪教學案-命題區(qū)間九專項特訓(九)　催化機理專練

專項特訓(九)催化機理專練(15分鐘)1．(2020·全國卷Ⅰ，10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反應過程如圖所示。下列敘述錯誤的是()A．CH3COI是反應中間體B．甲醇羰基化反應為CH3OH＋CO=CH3CO2HC．反應過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變D．存在反應CH3OH＋HI=CH3I＋H2O答案C解析由反應過程可知，CH3COI在反應過程中生成，后又參與后續(xù)反應而消耗，屬于反應中間體，A項正確；觀察反應過程圖示可得甲醇羰基化反應的化學方程式為CH3OH＋CO=CH3CO2H，B項正確；觀察反應過程圖示可看出Rh的成鍵數(shù)目有4、5、6，C項錯誤；觀察反應過程圖示可知存在反應CH3OH＋HI=CH3I＋H2O，D項正確。2．(2020·全國卷Ⅱ，11)據(jù)文獻報道：Fe(CO)5催化某反應的一種反應機理如下圖所示。下列敘述錯誤的是()A．OH－參與了該催化循環(huán)B．該反應可產(chǎn)生清潔燃料H2C．該反應可消耗溫室氣體CO2D．該催化循環(huán)中Fe的成鍵數(shù)目發(fā)生變化答案C解析根據(jù)題圖中信息可知，OH－參與了該催化循環(huán)過程，A正確；由題圖中箭頭方向可知有H2生成，所以該反應可以產(chǎn)生清潔燃料H2，B正確；由題圖中箭頭方向可知，在催化反應過程中釋放出CO2，CO2是生成物，C錯誤；根據(jù)題圖中信息可知，轉化為和H2的過程中，鐵的成鍵數(shù)目發(fā)生了變化，D正確。3．(2021·河北承德高三模擬)工業(yè)合成三氧化硫的反應為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1，反應過程可用如圖模擬(表示O2，表示SO2，表示催化劑)。下列說法正確的是()A．過程Ⅰ和過程Ⅳ決定了全部反應進行的程度B．過程Ⅱ為放熱過程，過程Ⅲ為吸熱過程C．催化劑可降低反應的活化能，從而使ΔH減小D．1molSO2和1molO2反應，放出的熱量小于99kJ答案D解析過程Ⅱ中發(fā)生SO2、O2中的共價鍵的斷裂，要吸收能量，過程Ⅲ中形成SO3中的共價鍵，要放出能量，B錯誤；使用催化劑，可降低反應的活化能，同等程度地改變正、逆反應速率，但不能改變焓變，C錯誤；該反應是可逆反應，反應物不能完全轉化為生成物，所以1molSO2和1molO2反應，放出的熱量小于99kJ，D正確。4．(2021·天津耀華中學高三模擬)甲硫醇是一種重要的原料和化工試劑，硫化氫與甲醇合成甲硫醇的催化過程如下。下列說法不正確的是()A．CH3SH中碳元素化合價為－2價B．過程⑤中，形成了O—H鍵和C—H鍵C．該催化劑可有效提高反應物的平衡轉化率D．硫化氫與甲醇合成甲硫醇的反應類型為取代反應答案C解析CH3SH中硫顯－2價，氫為＋1價，根據(jù)化合物中元素的化合價之和等于0可知，碳元素化合價為－2價，故A正確；過程⑤中，生成了CH3SH和H2O，由圖示可知，O—H鍵和C—H鍵是新形成的，故B正確；該催化劑只能縮短達到平衡的時間，改變化學反應速率，不能提高反應物的平衡轉化率，故C錯誤；硫化氫與甲醇合成甲硫醇的反應方程式為H2S＋CH3OH→CH3SH＋H2O，—SH取代甲醇中的—OH，反應類型為取代反應，故D正確。5．(2021·大連市高三模擬)氮及其化合物的轉化過程如圖所示。下列分析合理的是()A．催化劑a降低了N2的鍵能，加快了反應速率B．N2與H2反應生成NH3的原子利用率為100%C．在催化劑b表面形成氮氧鍵時，不涉及電子轉移D．催化劑a、b能提高反應的平衡轉化率答案B解析催化劑a催化N2與H2反應生成NH3，降低了該反應的活化能，并不能改變鍵能，故A錯誤；N2與H2反應生成NH3的反應為N2＋3H2eq\o(=,\s\up7(催化劑a))2NH3，該反應為化合反應，原子利用率為100%，故B正確；在催化劑b表面發(fā)生NH3轉化為NO的反應，反應中N元素化合價發(fā)生變化，存在電子轉移，故C錯誤；催化劑a、b只是減小反應的活化能，并不能改變平衡轉化率，故D錯誤。6．(2021·福建寧德市高三一模)在金屬Pt、Cu和Ir(銥)的催化作用下，密閉容器中的H2可高效轉化酸性溶液中的硝態(tài)氮(NOeq\o\al(－,3))以達到消除污染的目的，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．Ir表面反應的反應物是H2和N2O氣體B．導電基體中Pt上既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應C．若導電基體上只有Cu，難以消除含氮污染物D．若導電基體上的Cu顆粒增多，能提高硝態(tài)氮(NOeq\o\al(－,3))的平衡轉化率答案D解析根據(jù)圖像可知，Ir表面反應的反應物是H2和N2O氣體，生成物為N2和H2O，A說法正確；導電基體中Pt上氫氣失電子生成氫離子，發(fā)生氧化反應，NO得電子生成N2O，發(fā)生還原反應，則Pt上既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應，B說法正確；根據(jù)圖像可知，硝酸根離子得電子與氫離子反應生成氮的氧化物和水，則若導電基體上只有Cu，氫氣不能失電子生成氫離子，難以消除含氮污染物，C說法正確；若導電基體上的Cu顆粒增多，消耗硝酸根離子的速率增大，但對硝態(tài)氮(NOeq\o\al(－,3))的平衡轉化率無影響，D說法錯誤。7．(2021·陜西安康市高三模擬)實現(xiàn)溫和條件下氨的高效合成一直是催化領域的重要研究課題，硼簇修飾碳納米管原位負載的納米金表面電催化合成氨的反應機理如圖。下列說法不正確的是()A．上述轉化過程中涉及非極性鍵的斷裂和極性鍵的生成B．生成NH3的電極總反應式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3C．使用納米金作催化劑可以降低反應的活化能，從而提高化學反應速率D．當標準狀況下22.4LN2發(fā)生反應時，可得到2molNH3答案D解析由機理圖可知，反應過程中N2分子內的非極性鍵斷裂，生成NH3和N2H4分子的極性鍵，A正確；通過機理圖可知，1個N2分子轉化為2個NH3的過程中得到6個電子，根據(jù)質量守恒定律可得出其電極總反應式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3，B正確；催化劑可降低反應的活化能，從而提高反應速率，C正確；標準狀況下22.4LN2的物質的量為eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)＝1mol，由機理圖可知，N2轉化為NH3的過程中，有副產(chǎn)物N2H4生成，根據(jù)N元素守恒可知，反應中消耗1molN2時，不能完全得到2molNH3，D錯誤。8．(2020·河北廊坊高中聯(lián)合體聯(lián)考)工業(yè)合成氨反應在催化劑表面的反應歷程及能量變化如圖所示，下列說法正確的是()A．增大壓強，①→②之間的能量差值減小B．合成氨的正、逆反應的焓變相同C．合成氨的過程是吸熱反應D．若使用催化劑，生成等量的NH3需要的時間更短答案D解析A項，壓強不影響反應的活化能，只有催化劑影響活化能，所以增大壓強，①→②之間的能量差值不變，錯誤；B項，合成氨中正、逆反應的焓變絕對值大小相等，但是正反應和逆反應的焓變互為相反數(shù)，錯誤；C項，根據(jù)圖知，反應物總能量大于生成物總能量，所以合成氨的過程為放熱反應，錯誤；D項，催化劑能增大活化分子百分數(shù)而增大化學反應速率，所以生成等量的NH3需要的時間更短，正確。9．(2020·淄博一模)以TiO2為催化劑的光熱化學循環(huán)分解CO2反應為溫室氣體減排提供了一個新途徑，該反應的機理及各分子化學鍵完全斷裂時的能量變化如下圖所示。下列說法正確的是()A．過程①中鈦氧鍵斷裂會釋放能量B．該反應中，光能和熱能轉化為化學能C．使用TiO2作催化劑可以降低反應的焓變，從而提高化學反應速率D．CO2分解反應的熱化學方程式為2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)ΔH＝＋30kJ·mol－1答案B解析過程①中鈦氧鍵斷裂會吸收能量，A錯誤；根據(jù)圖示，該反應中，光能和熱能轉化為化學能，B正確；催化劑通過降低反應的活化能提高化學反應速率，催化劑不能降低反應的焓變，C錯誤；反應物總鍵能－生成物總鍵能＝焓變，CO2分解反應的熱化學方程式為2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)ΔH＝(1598×2－1072×2－496)kJ·mol－1＝＋556kJ·mol－1，D錯誤。10．(2021·廣東梅州市高三模擬)科研人員提出CeO2催化合成DMC需經(jīng)歷三步反應，示意圖如下。下列說法正確的是()A．反應過程中反應①②③中均有O—H鍵生成B．生成DMC總反應的原子利用率為100%C．CeO2可有效提高反應物的平衡轉化率D．DMC與過量NaOH溶液反應生成Na2CO3和甲醇答案D解析B項，反應中有水分子生成，生成DMC總反應的原子利用率小于100%，錯誤；C項，催化劑的使用不影響化學反應平衡，不能提高反應物的平衡轉化率，錯誤；D項，DMC的結構中有酯基，能與過量NaOH溶液發(fā)生水解反應生成Na2CO3和甲醇，正確。11．(2020·山東濰坊模擬)燃煤工業(yè)鍋爐煙氣中含有1%～3%的CO和0.02%～0.04%的NO，在新型催化劑作用下可消除CO和NO兩種有害氣體，反應機理如圖所示，在反應過程中CO可被O2氧化。下列說法正確的是()A．溫度越高越有利于有害氣體消除B．O2濃度越大催化除雜效果越好C．催化反應的速率由氧化吸附過程決定D．總反應的化學方程式為2NO＋2CO=N2＋2CO2答案C解析根據(jù)題給機理圖可知，兩步反應分別為2NO＋O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2NO2,2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4CO2。在一定溫度下，催化劑的活性能達到最大限度，有利于有害氣體的消除，若溫度過高，催化劑失去活性，不利于有害氣體的消除，A錯誤；O2濃度適度增大，有利于反應正向進行，但濃度太大會把一氧化碳氧化，不利于有害氣體的消除，B錯誤；催化反應的速率由慢反應決定，即由氧化吸附過程決定，C正確；根據(jù)兩步反應，①2NO＋O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2NO2，②2NO2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4CO2，①＋②得到總反應為2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4CO2，D錯誤。12．在MoO3作用下，HOCH2CH(OH)CH3發(fā)生反應的歷程如下圖所示。下列說法錯誤的是()A．MoO3改變反應途徑，提高了單位時間原料轉化率B．反應過程中Mo形成的共價鍵數(shù)目始終保持不變C．總反應為2HOCH2CH(OH)CH3eq\o(→,\s\up7(MoO3))HCHO↑＋CH3CHO＋CH3CH=CH2↑＋2H2OD．如果原料為乙二醇，則主要有機產(chǎn)物是甲醛和乙烯答案B解析A項，由圖示知，MoO3對該反應起催化作用，催化劑可以加快反應速率，單位時間內，反應物轉化率提高，