反应历程机理专题集训.docx
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反应历程机理专题集训
化学反应机理图
一、选择题
1.已知反应,若往该溶液中加入含的某溶液,反应机理:
①
②
下列说法错误的是()
A.是该反应的催化剂,加入后降低了该反应的活化能
B.往该溶液中滴加淀粉溶液,溶液变蓝,适当升温,蓝色加深
C.步骤①中和的总能量低于和的总能量
D.增大浓度或浓度,反应①、反应②的反应速率均加快
2.某课题组制备出了具有很好的NH3-SCR催化效果的硫酸改性Fe2O3催化剂,其反应机理如下图所示。
下列说法错误的是()
A.反应过程存在N—H键的断裂和形成
B.反应过程中,铁元素的化合价没有变化
C.总反应为:
4NO+4NH3+O24N2+6H2O
D.改性后的Fe2O3催化活性得到了提升
3.某课题组利用碳氨液[(NH4)2CO3、NH3·H2O)]从辉铜矿石(主要成分Cu2S)中直接浸取铜并制取铜盐,其过程如下图所示。
其反应机理如下:
①(快反应)
②(慢反应)
③(快反应)
下列说法正确的是
A.通入热的空气可以加快铜的浸出率,温度越高,浸出率越大
B.浸出装置发生的反应中,热空气的作用是氧化剂,是还原产物
C.在浸出装置中加入适量的(NH4)2S2O8,使平衡①、②正向移动,铜的浸出率增大
D.提高铜的浸出率的关键因素是提高反应②的速率,原因是反应②的活化能比反应①、③的大
4.20世纪60年代合成了催化剂Rh(PPh3)3C(Ph表示苯基),实现了温和条件下的烯烃加氢。
以丙烯加氢为例,可能的催化机理如图所示。
下列叙述错误的是
A.Rh(PPh3)3Cl→Rh(PPh3)2Cl的反应过程中有PPh3(三苯基膦)生成
B.反应过程中Rh和H的化合价有变化,C1和C则保持不变
C.实际降低丙烯加氢反应活化能的可能是Rh(PPh3)2Cl
D.PPh3和烯烃中的双键,只有双键可提供电子对与Rh原子共用
二、原理综合题
5.溶液可用于消毒、杀菌及水的处理等。
25℃时,有关物质的电离常数如下表所示:
弱酸
电离常数
,
回答下列问题:
②已知能够一步完成的反应称为基元反应,基元反应的速率方程为(为只与温度有关的速度常数),一般反应的速率由基元反应中的慢反应决定。
反应可能的机理如下:
I.
II.
(一)(慢反应);
(二)(快反应);(三)(快反应)
III.
(一)(慢反应);
(二)(快反应)
IV.
(一)(慢反应);
(二)(快反应);(三)(快反应);(四)(快反应)
V.
(一)(慢反应);
(二)(快反应);(三)(快反应)
机理II的中间体是。
若反应的速率方程为,则该反应的历程可能是__(填标号)。
6.甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景。
(1)①已知、的燃烧热分别为,。
则的_______。
②与合成甲醇过程中,会发生副反应:
,为减少副反应的发生,同时不降低生成的反应速率和平衡转化率,可采取的措施是_______。
(2)科学家以为催化剂,液相催化氧化甲烷生成硫酸单甲酯,再经水解得到甲醇,反应机理如图甲所示。
图甲所示工艺总反应的化学方程式为_______。
(3)用如图乙所示的电解装置可制得甲醇等。
①阳极区发生的电极反应式为_______。
②请解释阴极区NaOH浓度增大的原因_______。
7.工业合成氨对人类生存贡献巨大,反应原理为:
(2)科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理,反应步骤与能量的关系如图所示(吸附在催化剂表面的微粒用*标注,省略了反应过程中的部分微粒)。
写出步骤c的化学方程式_______;由图像可知合成氨反应的△H_______0(填“>”“<”或“=”)。
(4)合成氨的原料气H2可来自甲烷水蒸气催化重整(SMR)。
我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究,通常认为该反应分两步进行。
第一步:
CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种),其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上,如;第二步:
碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2和H2,如。
反应过程和能量变化残图如下(过程①没有加催化剂,过程②加入催化剂),过程①和②的关系为:
①_______②(填“>”“<”或“=”);控制整个过程②反应速率的是第_______步(填“I”或“Ⅱ”),其原因为_______。
8.合成氨是目前人工固氮最重要的途径,研究合成氨反应具有重要意义。
(2)一定条件下,哈伯-博施合成氨反应历程中的能量变化如图所示。
合成氨反应的热化学方程式为______。
生成的历程中,速率最慢的反应的化学方程式为______。
(4)在铁表面很容易解离成原子,而在铁表面较难解离。
为研究哈伯-博施合成氨反应中与直接反应的是还是,德国化学家格哈德·埃特尔设计如下实验:
将铁催化剂置于真空容器中,通入一定量的,再向其中不断通入,同时测得催化剂表面某原子的浓度不断减小。
根据实验结果他提出了反应的机理,如图所示。
①该实验中测定的是催化剂表面______原子浓度的变化。
②图中的电子式为______。
9.醋酸是一种重要的基本有机化工原料,主要制取醋酸乙烯单体、VCM、醋酸纤维、聚乙烯醇等。
(1)据文献报道:
铑阳离子配合物催化甲醇羰基化反应过程如下图所示。
①甲醇羰基化总反应方程式为______。
②化合物I转化为II,存在二步机理反应,在不同催化剂a和b催化下各驻点相对能量(kJ·mol-1)如下:
反应物
过渡态1
1步生成物
过渡态2
2步生成物
催化剂a
0.00
27.53
27.35
195.09
92.63
催化剂b
0.00
63.93
61.86
191.88
101.04
可知化合物I转化为II的∆H______0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)E正=______kJ·mol-1,该条件下更好的催化剂是______(填“催化剂a”或“催化剂b”),理由为______。
11.进入秋冬,新冠肺炎疫情防控工作更需重视。
戴医用防护口罩是有效防控措施之一,医用防护口罩的原料聚丙烯纤维单体为丙烯。
丙烷直接脱氢法可以制备丙烯。
(1)由图1可知,丙烷直接脱氢法反应C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g),△H=___kJ/mol。
(2)图2为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度(T)、压强(P)的关系。
①压强:
P1___(填“大于”或“小于”)P2。
②若P1=0.1MPa,起始时充入丙烷发生反应,根据点A(630,50)计算该反应的平衡常数Kp___。
(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
③实际生产中在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应,充入氩气的目的是___。
(3)丙烷氧化脱氢法也可以制备丙烯,主要反应如下:
C3H8(g)+O2(g)⇌C3H6(g)+H2(g)△H<0。
在催化剂作用下,C3H8氧化脱氢除生成C3H6外,还生成CO、CO2等物质C3H8的转化率和C3H6的产率温度变化关系如图3所示。
①550℃时,C3H6的选择性为___。
(C3H6的选择性=×100%)
②基于本研究结果,能提高H3H6选择性的措施是___。
(4)研究人员以铬的氧化物为催化剂,利用CO2的弱氧化性,开发丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。
该工艺反应机理如图4所示。
①该工艺总反应化学方程式为___。
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是___。
12.现代工业的发展导致CO2大量排放,对环境造成的影响日益严重,通过各国科技工作者的努力,现已开发出多项将CO2回收利用的技术。
某科研小组提出CO2催化加氢合成乙烯。
回答下列问题:
(1)已知:
H2(g)、C2H4(g)的燃烧热(∆H)分别为-285.8kJ·mol-1、-1411kJ·mol-1,
H2O(g)=H2O(l)∆H=-44kJ·mol-1。
则2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)∆H=__kJ·mol-1。
(2)某科研小组利用含铁复合催化剂催化合成乙烯,其反应机理如图:
在上述反应途径中,生成的副产物主要有__(填化学式),写出反应Ⅱ的化学方程式:
__。
(3)在使用不同催化剂的作用下可发生CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。
我国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。
在起始压强为2MPa、气体流速为20mL·min-1'时研究温度对催化剂催化性能的影响,得到CO2的转化率(%)如表:
180
200
220
280
300
320
340
360
a
5.0
15.3
33.5
64.8
80.1
82.7
95.6
91.1
b
0.5
1.2
3.8
24.5
36.8
51.6
61.1
60.0
①分析表中数据可知:
催化剂___(填标号)的催化性能更好。
②调整气体流速,研究其对某催化剂催化效率的影响,得到CO2的转化率(%)如表:
180
200
220
280
300
320
340
360
10
8.0
20.3
38.5
78.8
89.2
95.8
98.8
98.0
20
3.0
13.3
30.5
60.8
78.1
81.7
91.6
90.0
30
1.2
10.4
25.5
58.8
72.2
74.8
76.2
75.3
40
1.0
8.9
24.3
55.6
70.1
73.9
74.1
73.6
分析表中数据可知:
相同温度时,随着气体流速增大,CO2的转化率__(填“增大”或“减小”),其可能的原因是__。
③在上述实验条件中,反应肯定达到化学平衡状态的温度是__℃。
(4)在温度为T℃时,将2molCO2和6molH2通入压强为p的恒容密团容器内,使用含铁复合催化剂发生反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)(副产物含量较少,可忽略)。
实验测得反应达到平衡时,CO2的转化率为80%、则Kp=___(列出计算式即可)。
参考答案
1.B
【详解】
A.从反应过程中铁离子参与反应,最后又生成铁离子,所以铁离子为该反应的催化剂,加入铁离子后反应的活化能降低,故A正确,不符合题意;
B.该反应生成碘单质,所以滴加淀粉显蓝色,该反应为放热反应,所以加热使平衡逆反应方向移动,碘单质浓度减小,蓝色变浅,故B错误,符合题意;
C.从图分析,步骤①中和的总能量低于和的总能量,故C正确,不符合题意;
D.增大浓度,反应①速率加快,生成的亚铁离子浓度增大,使反应②的速率加快,若增大浓度反应,反应②的反应速率加快,生成的铁离子浓度增大,使反应①的速率加快,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.B
【分析】
根据图示,硫酸改性的Fe2O3是催化剂,反应物是NO、NH3、O2,生成物是N2和水,反应的总方程式为4NO+4NH3+O24N2+6H2O,据此分析解答。
【详解】
A.根据图示,反应过程中,NH3首先转化为NH,然后转化为N2,过程中存在N—H键的断裂和形成,故A正确;
B.根据图示,反应过程中,铁元素的化合价在+2价和+3价之间转化,故B错误;
C.根据图示,硫酸改性的Fe2O3是催化剂,反应的总反应为4NO+4NH3+O24N2+6H2O,故C正确;
D.根据题意,改性后的Fe2O3催化活性得到了提升,故D正确;
故选B。
3.C
【详解】
A.温度太高,会造成碳酸铵或氨水分解,铜的浸出率反而降低,A错误;
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