物质转化过程的微观探析含答案.docx
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物质转化过程的微观探析含答案
物质转化过程的微观探析(教师版)
真题研究:
1.(2020·全国卷Ⅰ,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( )
A.CH3COI是反应中间体
B.甲醇羰基化反应为CH3OH+CO===CH3CO2H
C.反应过程中Rh的成键数目保持不变
D.存在反应CH3OH+HI===CH3I+H2O
答案 C
2.(2020·全国卷Ⅱ,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( )
A.OH-参与了该催化循环
B.该反应可产生清洁燃料H2
C.该反应可消耗温室气体CO2
D.该催化循环中Fe的成键数目发生变化
答案 C
3.[2019·全国卷Ⅰ,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ΔH________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 2.02 COOH*+H*+H2O*===COOH*+2H*+OH*(或H2O*===H*+OH*)
4.(2020·天津,10)理论研究表明,在101kPa和298K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。
下列说法错误的是( )
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH=+59.3kJ·mol-1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂,可以改变反应的反应热
答案 D
分析思考:
反应机理图像的分类及特征?
巩固练习:
1.(2021武汉市三月质检)“一锅法”用[Ru]催化硝基苯(PhNO2,Ph-表示苯基)与醇(RCH2OH)反应为仲胺(RCH2NHPh),反应过程如下图所示。
下列叙述错误的是
A.反应原料中的RCH2OH不能用RCH(CH3)OH代替
B.历程中存在反应PhNH2+RCHO→RCH=NPh+H2O
C.有机物还原反应的氢都来自于RCH2OH
D.该反应过程结束后RCHO没有剩余
【答案】D
2.(化学周练一)某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]+的催化剂可用于汽车尾气脱硝,催化机理如图1,反应过程中不同态物质体系所含的能量如图2。
下列说法错误的是()
A.总反应焓变ΔH<0
B.由状态②到状态③发生的是氧化还原反应
C.状态③到状态④的变化过程中有O—H键的形成
D.该脱硝过程的总反应方程式为4NH3+2NO+2O2=6H2O+3N2
【答案】D
3.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。
该历程示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.生成CH3COOH总反应的原子利用率小于100%
B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂
C.①→②放出能量并形成了C—C键
D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
答案 AD
4.某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程,该历程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构,用18O标记羟基磷灰石中的羟基氧原子)。
下列说法正确的是( )
A.反应物的键能之和大于生成物的键能之和
B.HAP改变了该反应的历程和焓变,加快了反应速率
C.经过该催化氧化过程后18O仍然在HAP中
D.反应过程中,碳原子由sp2杂化变为sp杂化
答案 D
5.BASF高压法制备醋酸,所采用钴碘催化循环过程如图所示,则下列观点错误的是( )
A.CH3OH转化为CH3I的有机反应类型属于取代反应
B.从总反应看,循环过程中需不断补充CH3OH、H2O、CO等
C.与乙酸乙酯互为同分异构体且与CH3COOH互为同系物的物质有2种结构
D.工业上以淀粉为原料也可以制备醋酸
答案 B
6.《环境科学》刊发了我国科研部门采用零价铁活化过硫酸钠(Na2S2O8,其中S为+6价)去除废水中的正五价砷[As(Ⅴ)]的研究成果,其反应机制模型如图所示(SO
·、·OH表示自由基)。
设阿伏加德罗常数的值为NA。
下列叙述错误的是( )
A.过硫酸钠中-2价氧与-1价氧的个数比为3∶1
B.若56gFe参加反应,共有1.5NA个S2O
被还原
C.碱性条件下硫酸根自由基发生反应的方程式为SO
·+OH-===SO
+·OH
D.pH越小,越有利于去除废水中的正五价砷
答案 BD
7.(2020·广东省东莞市高三模拟)科研工作者结合实验与计算机模拟来研究钌催化剂表面不同位点上合成氨反应历程,如图所示,其中实线表示位点A上合成氨的反应历程,虚线表示位点B上合成氨的反应历程,吸附在催化剂表面的物种用*标注。
下列说法错误的是( )
A.由图可以判断合成氨反应属于吸热反应
B.氮气在位点A上转变成2N*速率比在位点B上的快
C.整个反应历程中活化能最大的步骤是2N*+3H2―→2N*+6H*
D.从图中知选择合适的催化剂位点可加快合成氨的速率
答案 AC
8.(2020·广东省揭阳市高三测试)研究发现Pd2团簇可催化CO的氧化,在催化过程中路径不同可能生成不同的过渡态和中间产物(过渡态已标出),下图为路径1和路径2催化的能量变化。
下列说法错误的是( )
A.CO的催化氧化反应为2CO+O2===2CO2
B.反应路径1的催化效果更好
C.路径1和路径2第一步能量变化都为3.22eV
D.路径1中最大能垒(活化能)E正=1.77eV
答案 B
9.(2020·江西省九校高三联考)热催化合成氨面临的两难问题是:
釆用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。
我国科研人员研制了Ti-H-Fe双温区催化剂(Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100℃)。
Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
下列说法正确的是( )
A.①为氮氮三键的断裂过程
B.①②③在低温区发生,④⑤在高温区发生
C.使用Ti-H-Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应
D.④为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程
答案 D
10.(2020·河北省枣强中学高三试题)合成氨反应
N2(g)+
H2(g)NH3(g) ΔH的反应机理如图所示,图中“吸”表示各气态物质在催化剂表面吸附。
下列说法错误的是( )
A.该反应的ΔH=-46kJ·mol-1
B.该反应机理中最大活化能为79kJ·mol-1
C.升高温度,该反应过渡态的能量会增大
D.该反应达到平衡后增大压强反应正向进行
答案 C
11.我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。
计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示,下列说法正确的是( )
A.该历程中最小能垒的化学方程式为(CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2+OH*
B.该历程中最大能垒(活化能)为2.16eV
C.该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)===N(CH3)3(g)+H2O(g) ΔH=-1.02eV·mol-1
D.增大压强或升高温度均能加快反应速率,并增大DMF平衡转化率
答案 A
12.工业上可采用CH3OH
CO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。
我国科研人员通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面甲醇制氢的反应历程如图所示,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。
下列说法正确的是( )
已知:
甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程,有两种可能的方式:
方式Ⅰ:
CH3OH*―→CH3O*+H*Ea=+103.1kJ·mol-1
方式Ⅱ:
CH3OH*―→CH
+OH*Eb=+249.3kJ·mol-1
A.CH3OH*―→CO*+2H2(g)的ΔH>0
B.①②都为O—H键的断裂过程
C.由活化能E值推测,甲醇裂解过程主要历经的方式应为Ⅱ
D.放热最多阶段的化学方程式为CHO*+3H*―→CO*+4H*
答案 AD
13.(2020山东)1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步:
第一步H+进攻1,3-丁二烯生成碳正离子(
);第二步Br-进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。
反应进程中的能量变化如下图所示。
已知在0℃和40℃时,1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70:
30和15:
85。
下列说法正确的是
A.1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定
B.与0℃相比,40℃时1,3-丁二烯的转化率增大
C.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率增大,1,4-加成正反应速率减小
D.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
【答案】.AD
14.中国科学家首次用CO2高效合成乙酸,其反应路径如图所示:
①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成CH3OH的电极反应式________________________________________________________________。
②根据图示,写出总反应的化学方程式:
________________________________________。
答案 ①CO2+6e-+6H+===CH3OH+H2O ②CH3OH+CO2+H2
CH3COOH+H2O
15.我国科学家利用计算机模拟计算,分别研究反应CH3OH(g)+SO3(g)===CH3OSO3H(g) ΔH=-63.4kJ·mol-1在无水和有水条件下的反应历程,如图所示,其中分子间的静电作用力用“…”表示。
(1)分子间的静电作用力最强的是__________(填“a”“b”或“c”)。
(2)水将反应的最高能垒由______eV降为______eV。
(3)d到f转化的实质为质子转移,该过程断裂的化学键为________(填字母)。
A.CH3OH中的氢氧键B.CH3OH中的碳氧键
C.H2O中的氢氧键D.SO3中的硫氧键
答案
(1)a
(2)20.93 6.62 (3)ACD
16.CO2与H2合成甲醇:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展,该反应历程如图所示。
容易得到的副产物有CO和CH2O,其中相对较多的副产物为________;上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,主要降低下列变化中________的能量变化。
(填字母)
A.*CO+*OH―→*CO+*H2OB.*CO―→*OCH
C.*OCH2―→*OCH3D.*OCH3―→*CH3OH
答案 CO A
17.(2020江苏)HCOOH催化释氢。
在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图2所示。
①HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成____________(填化学式)。
②研究发现:
其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是_______________________________________________________________。
答案:
(2)①HD ②提高释放氢气的速率及纯度
18.(2020浙江7月)研究
氧化
制
对资源综合利用有重要意义。
相关的主要化学反应有:
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
已知:
时,相关物质的相对能量(如图1)。
可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的
(
随温度变化可忽略)。
例如:
。
请回答:
(1)①根据相关物质的相对能量计算
_____
。
③有研究表明,在催化剂存在下,反应Ⅱ分两步进行,过程如下:
,且第二步速率较慢(反应活化能为
)。
根据相关物质的相对能量,画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”,起点从
的能量
,开始(如图2)。
答案:
①430
③
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- 物质 转化 过程 微观 探析 答案