化学反应机理与催化剂(解析版).docx
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- 化学反应 机理 催化剂 解析
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1、专项训练 化学反应机理与催化剂(解析版)1(2023湖南统考高考真题)是一种强还原性的高能物质,在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某()催化剂(用表示)能高效电催化氧化合成,其反应机理如图所示。下列说法错误的是A()被氧化至()后,配体失去质子能力增强BM中的化合价为C该过程有非极性键的形成D该过程的总反应式:【答案】B【详解】A()被氧化至()后,中的带有更多的正电荷,其与N原子成键后,吸引电子的能力比()强,这种作用使得配体中的键极性变强且更易断裂,因此其失去质子()的能力增强,A说法正确;B()中的化合价为+2,当其变为()后,的化合价变为+3,()失去2个质子后,N原子产生
2、了1个孤电子对,的化合价不变;M为,当变为M时,N原子的孤电子对拆为2个电子并转移给1个电子,其中的化合价变为,因此,B说法不正确;C该过程M变为时,有键形成,是非极性键,C说法正确;D从整个过程来看, 4个失去了2个电子后生成了1个和2个,()是催化剂,因此,该过程的总反应式为,D说法正确;综上所述,本题选B。2(2023全国统考高考真题)一种可吸附甲醇的材料,其化学式为,部分晶体结构如下图所示,其中为平面结构。 下列说法正确的是A该晶体中存在N-HO氢键B基态原子的第一电离能:C基态原子未成对电子数:D晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同【答案】A【详解】A由晶体结构图可知,中的的与中的
3、形成氢键,因此,该晶体中存在氢键,A说法正确;B同一周期元素原子的第一电离能呈递增趋势,但是第A、A元素的原子结构比较稳定,其第一电离能高于同周期的相邻元素的原子,因此,基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C O N,B说法不正确;CB、C、O、N的未成对电子数分别为1、2、2、3,因此,基态原子未成对电子数BC=ON,C说法不正确;D为平面结构,则其中的C和N原子轨道杂化类型均为;中B与4个O形成了4个键,B没有孤电子对,则B的原子轨道杂化类型为;中O分别与B和C形成了2个键,O原子还有2个孤电子对,则O的原子轨道的杂化类型均为;综上所述,晶体中B、和N原子轨道的杂化类型不相同,D说法不正确
4、;综上所述,本题选A。3(2023广东深圳翠园中学校考模拟预测)2-溴-2-甲基丙烷发生水解反应的能量变化与反应进程图如图,下列说法正确的是A溶液酸性增强,转化率升高B升高温度,有利于提高反应速率和原料平衡转化率C分子中碳溴键断裂的速率比与结合速率快D推测水解生成的速率:【答案】D【详解】A由题干可知,反应为,酸性增强导致反应逆向进行,使得转化率降低,A错误; B反应物能量大于生成物能量,为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,导致原料平衡转化率下降,B错误;C过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能,即图中峰值越大则活化能越大,峰值越小则活化能越小,活化能越小反应越快,活化能越大反应越慢;
5、由图可知,分子中碳溴键断裂所需活化能更大,故分子中碳溴键断裂的速率比与结合速率慢,C错误; D碘原子半径大于溴原子大于氯原子,则C-I键能更小,利于C-I断裂发生反应,故推测水解生成的速率:,D正确;故选D。4(2023浙江金华统考模拟预测)反应物(S)转化为产物(P或PZ)的能量与反应进程的关系如下图所示:下列有关四种不同反应进程的说法正确的是A对于进程、,生成等量的P所吸收的热量相同B对于进程、,催化效率C对于进程,升高温度,正、逆反应速率均增大,但正反应速率增加更明显D对于进程,Z没有催化作用【答案】D【详解】A进程使用了催化剂X,降低了反应的活化能,但不改变反应热,S转化为P为放热反应
6、,对于进程、,生成等量的P所放出的热量相同,故A错误;B由图可知,反应中由SY转化为PY的活化能高于反应中由SX转化为PX的活化能,则反应速率:反应反应,催化效率XY,故B错误;C由图可知,反应I中S的总能量大于产物P的总能量,则进程I是放热反应,升高温度,正、逆反应速率均增大,但平衡逆移,说明逆反应速率增大程度大于正反应速率的增大幅度,即逆反应速率增加更明显,故C错误;D反应前反应物为S+Z,反应后生成物为PZ,而不是P+Z,则Z不是该反应的催化剂,没起到催化作用,故D正确;故选:D。5(2023辽宁沈阳沈阳二中校考模拟预测)草酸二甲酯()是一种重要的化工基本原料,主要用于制药、农药、有机合
7、成,也用作增塑剂。可由CO与亚硝酸甲酯()在Pd催化剂作用下发生反应:2CO+2CH3ONO +2NO,反应的机理如图所示,下列说法错误的是A催化剂Pd参加了化学反应B中氮氧双键在Pd表面断裂C脱附过程1生成了草酸二甲酯,脱附过程2生成了副产物碳酸二甲酯()D增大投料比,可提高最终产物中草酸二甲酯的比率【答案】B【详解】A根据反应机理,催化剂Pd参加了化学反应,故A说法正确;B根据反应机理可知,CH3ONO在Pd表面得到,断裂的是氮氧单键,故B说法错误;C根据反应机理可知,过程1中在Pd表面两个-COOCH3脱附结合H3COOC-COOCH3,即草酸二甲酯,过程2在Pd表面的OCH3和COOC
8、H3脱附结合得到碳酸二甲酯( ),故C说法正确;D增大投料比n(CO)n(CH3ONO),即增大CO的物质的量,可产生更多的与反应得到,从而产生,可提高最终产物中草酸二甲酯的比率,故D说法正确;答案为B。6(2023山东校联考模拟预测)中国科学技术大学熊宇杰、高超教授利用光催化和Ru可以有效地从量子点中提取光生带正电空穴(用表示;可捕获电子)和电子,进一步氧化HMF()来生产HMFCA()和DFF(),反应原理如下图所示:下列说法错误的是A在相同条件下,适当增加光的强度或酸度有利于加快反应速率B生成DFF整个过程中,氧化产物与还原产物的物质的量比为C生成HMFCA过程中,表面反应的机理,一定有
9、或参与D当生成HMFCA与DFF物质的量比为时,量子点至少产生【答案】D【详解】A根据图像可知,增加光的强度可产生更多的带正电空穴和电子,氧气结合氢离子转化为羟基自由基,故A正确;B由图可知,生成DFF的总反应为,则氧化产物DFF与还原产物H2的物质的量之比为1:1,故B正确;C生成HMFCA过程中,发生反应,一定有e或h+参与,故C正确;D生成HMFCA与DFF物质的量比为时,具体物质的物质的量是多少不知道,量子点至少产生不知道,故D错误;故选D。7(2023山东校联考模拟预测)羰基合成反应(oxo-synthesis)是指一氧化碳和氢与烯烃在催化剂的作用下生成醛的反应,其催化机理如图所示。
10、下列说法正确的是已知:Ph为苯基,Rh为金属元素铑;物质A、E为平面四方形结构。A该循环催化中Rh的化合价没有发生变化B含Rh各物质中,Rh的杂化方式中均有d轨道参与C转化过程中的配位键都是由孤电子对与Rh形成的D如果原料为,则主要产物是2-甲基丁醛【答案】B【详解】A中P提供孤电子对与Rh结合,没有影响Rh化合价,CO中C提供孤电子对与Rh结合,也没有影响化合价,当Rh与H结合,氢电负性大于Rh,则Rh显,Rh与其它C结合时,Rh显价,当E与氢气反应时,有两个氢和一个C(不是CO)与Rh结合,此时Rh呈现价,故A错误;B物质A、E为平面四方形结构,因此肯定不是杂化,进一步说明有d轨道参与杂化
11、形成四个杂化轨道,其余各物质中Rh均有5或6个杂化轨道,也会有d轨道参与,故B正确;C乙烯与Rh结合时,是键提供电子与Rh形成配位,故C错误;D结构中,甲基是推电子基团,略带正电,略带负电,因此从CD过程中,原子与Rh结合,上面加氢原子,最后上面加CHO,因此主要产物是丁醛,故D错误;故选B。8(2023辽宁大连大连二十四中校考模拟预测)含Tp配体的钌(Ru)配合物催化氢化生成甲酸的机理如图所示。下列叙述错误的是A循环A中Ru的成键数目不变B循环A中物质所含氢键均为分子间氢键C图中涉及的CH3CN和HCOOH,碳原子有三种杂化方式D该催化反应的原子利用率为100%【答案】B【详解】A从图中可知
12、,循环中Ru的成键数目一直为4,没有变化,故A正确;B从图中可知,循环图右上方的物质与水分子形成分子间氢键,右下方的物质形成分子内氢键,故B错误;CCH3CN和HCOOH中存在-CH3、-COOH和-CN,碳原子有sp3、sp2、sp三种杂化方式,故C正确;D从图中可知,该过程的总反应为+H2=HCOOH,是化合反应,原子利用率为100%,故D正确;故选B。9(2023湖北武汉统考模拟预测)在浓氢氧化钠溶液中,苯甲醛可反应得到苯甲醇、苯甲酸钠,机理如下(Ph代表苯基):下列说法中正确的是A反应的类型是加成反应B反应中起到了催化作用C相同条件下PhCOOH的酸性比的弱D据此推测,可发生反应【答案
13、】A【详解】A反应为苯甲酸发生亲核加成,A正确;B反应中在之后的反应后没有再生成,所以不是催化剂,B错误;C相同条件下由于苯环的拉电子效应,使得PhCOOH的酸性比的强,C错误;D醛基在碱性条件下生成羧酸根和羟基,不能生成酯基,D错误; 故选A。10(2023山东沂水县第一中学校联考模拟预测)一种利用水催化促进和转化的化学新机理如图所示。电子传递可以促进中键的解离,进而形成中间体,或通过“水分子桥”将电子快速转移给周围的气相分子。下列叙述错误的是A观察图可知,“水分子桥”与氢键形成有关B转化过程中存在键的解离和硫氧键的生成C在整个转化过程中,水仅作催化剂,为中间产物D与间发生的总反应的离子方程
14、式为【答案】C【详解】A由图可知,分子间之间存在氢键,与之间也存在氢键,所以“水分子桥”的形成与氢键有关,A正确;B根据题意过程中存在键的解离,与反应生成,形成了硫氧键,B正确;C与间发生的总反应的离子方程式为:,水参与总反应,C错误,D与NO2间发生的总反应的离子方程式为:,D正确。故选C。11(2023湖北荆州统考模拟预测)含铈(Ce)催化剂催化与甲醇反应的催化循环原理如图所示。下列说法正确的是A物质A为B反应过程涉及的物质中碳原子的杂化方式有2种C反应过程均为取代反应D反应的总方程式为【答案】D【分析】根据质量守恒,推出A为CH3OH,B为CO2,据此分析;【详解】A根据质量守恒,推出A
15、为CH3OH,故A错误;BCO2中的C原子杂化类型为sp,甲基中的C原子杂化类型为sp3,中的碳原子杂化类型为sp2,因此反应过程中涉及的物质中碳原子的杂化方式有3种,故B错误;C根据反应过程可知,反应为取代反应,反应为加成反应,故C错误;D根据反应过程可知,CO2、CH3OH为反应物,碳酸二乙酯和水为生成物,因此总反应方程式为CO2+2CH3OH+H2O,故D正确;故答案为D。12(2023湖北校联考模拟预测)葫芦脲是超分子领域近年来发展迅速的环状分子之一,具有疏水的纳米空腔,其结构如图所示。对位取代的苯的衍生物恰好可以进入葫芦6脲的空腔。下列叙述正确的是A葫芦6脲是超分子且能发生丁达尔效应
16、B葫芦6脲中CNC键角为C可装入对甲基苯甲酸体现了超分子的“分子识别”功能D葫芦6脲形成的超分子中分子间存在范德华力、氢键、共价键等作用【答案】C【详解】A葫芦6脲是超分子,是纯净物,不能发生丁达尔效应,故A错误;B葫芦6脲中每个氮有一对孤对电子,孤对电子对成对电子的排斥力大于成对电子对成对电子的排斥力,则CNC键角小于,故B错误;C对位取代的苯的衍生物恰好可以进入葫芦6脲的空腔,则体现了超分子的“分子识别”功能,故C正确;D氢键是电负性大的原子与氢形成共价键,这个氢与另外电负性大的原子形成,葫芦6脲形成的超分子不存在氢键,故D错误。综上所述,答案为C。13(2023湖北校联考模拟预测)在催化
17、下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列叙述错误的是A催化剂可以同时产生多种反应历程B含C微粒参与的反应均有元素化合价变化C增大的量,反应热和平衡产率不变D当主要发生包含的历程时,最终生成的水量改变【答案】D【详解】A由图可知NO可同时参与反应和反应过程,由此可知催化剂可以同时产生多种反应历程,故A正确;B由图可知含C微粒参与的反应均存在电子得失,有元素化合价变化,故B正确;CNO为催化剂,增大的量,对反应热和化学平衡无影响,故C正确;D无论反应经过还是,总反应都是丙烷和氧气生成丙烯和水,最终生成的水不变,故D错误;故选:D。14(2023湖北校联考模拟预测)在过氧苯甲酰()作用
18、下,溴化氢与丙烯的加成反应主要产物为1-溴丙烷,反应机理如图所示(Ph代表苯基)。下列说法错误的是A图中X是最简单的芳香酸B过程是焓增变化C过程断裂了碳碳键的同时形成了碳溴键D生成主要产物的总反应方程式为【答案】C【详解】A由质量守恒定律可推出过程中X为,因为芳香酸中必含有苯环与-COOH,所以是最简单的芳香酸,选项A正确;B过程只有化学键的断裂,需要吸收能量,选项B正确;C由图知,过程中碳碳双键断裂了一个键,由于键键能较小,故断裂的是碳碳键,选项C错误;D由题干信息知,反应物是丙烯、HBr,主要产物是1-溴丙烷,选项D正确;答案选C。15(2022广东广州华南师大附中校考模拟预测)CO与在铁
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