《新高考化学二轮复习学案第1部分 专题突破专题15 题型专攻5 化学反应历程图像分析（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考化学二轮复习学案第1部分 专题突破专题15 题型专攻5 化学反应历程图像分析（含解析）（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1(2022湖南，12改编)反应物(S)转化为产物(P或PZ)的能量与反应进程的关系如图所示：下列有关四种不同反应进程的说法正确的是()A进程是吸热反应B平衡时P的产率：C生成P的速率：D进程中，Z没有催化作用答案D解析由图可知，进程中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程是放热反应，A不正确；进程中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此两个进程平衡时P的产率相同，B不正确；进程中由SY转化为PY的活化能高于进程中由SX转化为PX的活化能，由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率：，C不正确；由图可知，进程中S吸附到Z表面生成SZ，然后SZ转化为产物PZ，由于PZ没有
2、转化为PZ，因此，Z没有催化作用，D正确。2(2020全国卷，10)铑的配合物离子Rh(CO)2I2可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是()ACH3COI是反应中间体B甲醇羰基化反应为CH3OHCO=CH3CO2HC反应过程中Rh的成键数目保持不变D存在反应CH3OHHI=CH3IH2O答案C解析由反应过程可知，CH3COI在反应过程中生成，后又参与后续反应而消耗，属于反应中间体，A项正确；观察反应过程图示可得甲醇羰基化反应的化学方程式为CH3OHCO=CH3CO2H，B项正确；观察反应过程图示可看出Rh的成键数目有4、5、6，C项错误；观察反应过程图示可知存在反应CH3OHH
3、I=CH3IH2O，D项正确。3(2020全国卷，11)据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是()AOH参与了该催化循环B该反应可产生清洁燃料H2C该反应可消耗温室气体CO2D该催化循环中Fe的成键数目发生变化答案C解析从反应机理图可知，OH有进入的箭头也有出去的箭头，说明OH参与了该催化循环，故A项正确；从反应机理图可知，该反应的反应物为CO和H2O，产物为H2和CO2，Fe(CO)5作为整个反应的催化剂，而OH仅仅在个别步骤中辅助催化剂完成反应，说明该反应方程式为COH2OCO2H2，故有清洁燃料H2生成，故B项正确；由B项分析可知，该反应不消耗温室
4、气体CO2，反而是生成了CO2，故C项不正确；从反应机理图可知，Fe的成键数目在该循环过程中发生了变化，故D项正确。42019全国卷，28(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正_eV，写出该步骤的化学方程式：_。答案小于2.02COOHHH2O=COOH2HOH(或H2O=HOH)解析观察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，H小于0。过渡态物质相对能量
5、与始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV，该步起始物质为COOHHH2O，产物为COOH2HOH。(一)反应历程1化学动力学与反应历程化学动力学是研究化学反应进行的速率和反应历程(即机理)的科学。所谓反应历程就是反应物按什么途径，经过哪些步骤，才能转化为最终产物。选择适当的反应途径，可以使热力学由预期转变为现实。2基元反应与非基元反应例如HOH=H2O，反应几乎没有过程，瞬间平衡一步到位，称为简单反应；而2HI=H2I2的实际机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应：2HIH22I、2II2，存在未成对电子的微粒称为自由基
6、，反应活性高，寿命短，2HI=H2I2称为非基元反应。(二)有效碰撞理论与活化能活化能活化分子数单位体积内活化分子数有效碰撞增大浓度/压强不变不变增多增加升高温度不变增多增多增加催化剂下降增多增多增加备注：速率常数k(阿伦尼乌斯公式)A比例系数，Ea活化能，R常数，T开氏温度。从公式可以判断出，T越高，速率常数越大，反应速率越大。Ea越小，速率常数越大，反应速率越大。(三)过渡态与中间体1过渡态ABCABCABC备注：(1)以上为一种基元反应，其中正反应活化能Ea正ba，逆反应活化能Ea逆bc，HEa正Ea逆。(2)过渡态(ABC)不稳定。2中间体备注：处于能量最高点的是反应的过渡态，在多步反
7、应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。(四)能垒与决速步能垒：可以简单理解为从左往右进行中，向上爬坡吸收的能量，而包含最高能垒的反应我们称之为决速步骤，也称为慢反应。例如图中，从第一个中间体到过渡态2的能量就是最高能垒，而HCOO*H*=CO22H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。(五)催化剂与中间产物催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续
8、又消耗多少。在含少量I的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2IH2OIO慢H2O2IOO2IH2O快在该反应中I为催化剂，IO为中间产物。而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)，与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如图中，MoO3是该反应的催化剂，为中间产物。1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理考向一能量反应过程图分析1亚硝酰氯在有机合成中有重要应用。2NO(g)Cl2(g)=2NOCl(g)的反应历程如图所示。下列说法错误的是()A催化剂能
9、提高反应物的相对能量B相对于曲线，曲线表示加入催化剂C曲线正反应的活化能为15.5 kJmol1D2NO(g)Cl2(g)=2NOCl(g)H77.1 kJmol1答案A解析催化剂能降低“过渡态”物质的相对能量，使活化能降低，A项错误、B项正确；曲线正反应的活化能为196 kJmol1180.5 kJmol115.5 kJmol1，C项正确；反应热等于生成物的总能量与反应物的总能量之差，即H103.4 kJmol1180.5 kJmol177.1 kJmol1，D项正确。2如图表示2-甲基-2-溴丙烷发生水解的反应历程，下列说法正确的是()A由图可知反应有两个过渡态，无法判断反应的热效应B增大
10、c(NaOH)，总反应的速率会增大C反应中存在CBr的断裂和CO的形成D若第一阶段转化率为30%，第二阶段转化率为40%，则最终产物的产率为12%答案C解析由图可知，反应物的总能量和比生成物的总能量高，反应为放热反应，A项错误；反应分两步进行，第一步反应的活化能大，是反应的决速步骤，但是第一步反应没有NaOH参与，增大c(NaOH)，总反应的速率不会增大，B项错误；由图像分析，反应中有CBr的断裂和CO的形成，C项正确；产率是目标产物的实际产量与理论产量的比值，而转化率是反应物反应的百分数，由转化率无法计算产物的产率，D项错误。3氢气可将CO2还原为甲烷：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2
11、H2O(g)，科学家研究在催化剂表面上CO2与H2反应的前三步历程如图所示，吸附在催化剂表面上的物种用“”标注，Ts表示过渡态。下列说法正确的是()A起始到Ts1历程中发生了非极性共价键的断裂B该转化反应的速率取决于Ts2的能垒C前三步历程中最小能垒步骤的化学方程式为CO3H2(g)H2O(g)=COOHH3H2(g)D物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会放出热量答案A解析根据图示可知，起始到Ts1历程中H2分子部分变成H，则发生了HH非极性共价键的断裂，A项正确；在前三步历程中，Ts1的能垒最大，为决速反应，B项错误；从图中可知，在前三步历程中，Ts3的能垒最低，此步反应的化学方程式为C
12、OOHH3H2(g)=CO3H2(g)H2O(g)，C项错误；由过渡态的能量变化可知，物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程能量升高，吸收热量，D选项错误。考向二无机反应机理图分析4(2022山东省烟台市、德州市高三一模)H2在石墨烯负载型Pd单原子催化剂(Pd/SVG)上还原NO生成N2和NH3的路径机理及活化能(kJmol1)如图所示。下列说法错误的是()AH2还原NO生成N2的决速步为反应BPd/SVG上H2还原NO，更容易生成NH3C根据如图数据可计算NO5H=NH3H2O的HD由图可知，相同催化剂条件下反应可能存在多种反应历程答案C解析活化能最大的基元反应为决速步，则H2还原NO生成
13、N2的决速步为反应，A正确；由图知，Pd/SVG上H2还原NO，经过到步即可生成氨气，经过到步才能生成氮气，而决速步反应的活化能最大，发生最困难，则更容易生成NH3，B正确；根据如图数据可计算NO5H=NH3H2O的正反应的活化能，不知道逆反应的活化能，故不能计算H，C不正确；由图可知，相同催化剂条件下反应可能存在多种反应历程，可能得到不同产物，D正确。5硼氢化钠(NaBH4)可用作还原剂和塑料发泡剂。如图为它在催化剂作用下与水反应制取氢气的微观过程示意图，下列说法不正确的是()A水在此过程中作还原剂B若用D2O代替H2O，反应后生成的气体中含有D2C通过控制催化剂的用量和表面积，可以控制氢气
14、的产生速率DNaBH4与水反应的离子方程式为BH4H2O=B(OH)4H2答案A解析NaBH4中氢元素显1价，H2O中氢元素显1价，二者发生氧化还原反应生成H2，水中氢元素的化合价降低，所以水作氧化剂，A项错误；由图可知，1是两个BH各提供1个H原子形成H2,2和3是含硼微粒和H2O各提供1个H原子形成H2,4是两个H2O各提供1个H原子形成H2，所以D2O与NaBH4反应时，生成的氢气分子有H2、HD和D2，B项正确；催化剂可以改变化学反应速率，所以控制催化剂的用量和表面积，可以控制氢气的产生速率，C项正确；由图可知，BH和H2O反应生成B(OH)和H2，反应的离子方程式为BH4H2O=B(OH)4H2，D项正确。考向三有机反应机理图分析6乙苯()与Cl2在光照条件下发生一氯取代，生成两种一氯取代物的速率如图甲，反应基本历程如图乙
