届高考化学专题模拟试题精编化学反应机理Word格式.docx
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故答案为C。
3、(2020泰安五模,13)(不定项)工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2],该可逆反应分两步进行,整个过程中的能量变化如图所示。
A.NH2COONH4为合成尿素反应的中间产物
B.反应Ⅰ逆反应的活化能>反应Ⅱ正反应的活化能
C.反应Ⅱ在热力学上进行趋势很大
D.2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2
(1)+H2O
(1)的焓变△H=El-E2
【答案】CD
【解析】A.从图像可知,合成尿素的过程中生成了NH2COONH4,其为合成尿素反应的中间产物,A正确;
B.活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量,由图像可知,反应Ⅰ逆反应的活化能>反应Ⅱ正反应的活化能,B正确;
C.反应Ⅱ为吸热反应,在热力学上进行趋势较小,C错误;
D.2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2
(1)+H2O
(1)为放热反应,△H=生成物的总能量-反应物的总能量<
0,即△H=E2-E1,D错误;
答案选CD。
4、(2020泰安二模,15)(不定项)水煤气变换反应为:
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)。
我国研究人员结合实验与计算机模拟结果,揭示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质用·
标注。
下列说法正确的是
A.水煤气变换反应的△H<
B.该历程中最大能垒(活化能)E正=1.70eV
C.步骤⑤只有H-H键和H-O键形成
D.步骤③的转化关系可表示为:
CO·
+OH·
+H2O(g)=COOH·
+H2O·
【答案】AD
【解析】A.根据图象分析可知:
水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量低于反应物,则该反应为放热,反应的△H<
0,A正确;
B.该历程中最大能垒(活化能)E正=1.86eV-(-0.16eV)=2.02eV,B错误;
C.步骤⑤除非极性键H-H键形成,还有H-O键及C=O的形成,C错误;
D.结合图分析判断,对照CO•+OH•+H•+H2O(g),COOH•+H•+H2O•,可知步骤③发生的反应:
,D正确;
故合理选项是AD。
5、(2020泰安三模,15)(不定项)我国科研人员研究了在Cu—ZnO—ZrO2催化剂上CO2加氢制甲醇过程中水的作用机理,其主反应历程如图所示(H2→*H+*H)。
下列说法错误的是
A.二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率小于100%
B.带*标记的物质是该反应历程中的中间产物
C.Cu—ZnO—ZrO2可提高甲醇的产率
D.第④步的反应式为*HO+*H→H2O
【解析】A.根据图知,二氧化碳和氢气反应生成甲醇和水,该反应中除了生成甲醇外还生成水,所以二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率小于100%,A正确;
B.根据图知,带*标记的物质在反应过程中最终被消耗,所以带*标记的物质是该反应历程中的中间产物,故B正确;
C.Cu—ZnO—ZrO2作为催化剂,只能提高该反应的速率,不能提高甲醇的产率,C错误;
D.第④步中*HO和*H反应生成H2O,反应式为*HO+*H→H2O,D正确;
答案选C。
6、(2020滨州二模,10)炭黑是雾霾中的重要颗粒物之一,研究发现它可以活化氧分子生成活化氧,活化氧可以快速氧化二氧化硫。
活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示,下列说法错误的是
A.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
B.氧分子的活化包括O-O键的断裂与C-O键的生成
C.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV
D.每活化一个氧分子放出0.29eV的能量
【解析】A.活化氧可以快速氧化二氧化硫,而炭黑颗粒可以活化氧分子,因此炭黑颗粒可以看作大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,A正确;
B.根据图象分析,氧分子活化过程O-O键断裂,生成C-O键,所以氧分子的活化是O-O的断裂与C-O键的生成过程,B正确;
C.化能反应过程中存在多步反应的活化能,整个反应的活为活化能较大者,根据能量图分析,整个反应的活化能为活化能较大者,则没有水加入的反应活化能为E=0.75eV,有水加入的反应的活化能为E=0.57eV,所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75eV-0.57eV=0.18eV,C错误;
D.由图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此每活化一个氧分子放出0.29eV的能量,D正确;
故合理选项是C。
7、(2020日照二模,13)(不定项)Pd-Mg/SiO2催化剂上CO2甲烷化反应机理如图所示。
A.上述甲烷化过程总反应可表示为CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)
B.整个甲烷化过程真正起催化作用的物质为MgO
C.Pd-Mg/SiO2催化剂加快了甲烷化速率,提高了H2的平衡转化率
D.经过一个加氢循环后的MgO再次与CO2结合形成碳酸盐,继续一个新的加氢循环过程
【答案】BC
【解析】A.由图可知,CO2和H2在Pd-Mg/SiO2催化条件下生成甲烷和水,反应为:
CO2+4H2
CH4+2H2O,A正确;
B.由反应机理可知CO2甲烷化反应的关键在于加氢,整个甲烷化过程真正起催化作用的物质为Pd,错误;
C.催化剂可以加快反应速率,但不能提高平衡转化率,C错误;
D.MgO与CO2结合形成碳酸盐经过一个加氢循环后,又得到MgO,化学性质没有变化,继续参加新的加氢循环过程,D正确。
答案选BC。
8、(2020青岛一模,15)(不定项)Zewail创立的飞秒(
)化学研究了极短时间内的反应历程,巧妙地解决了如何确定反应起点问题。
例如
与
的反应过程片段为:
。
下列有关说法正确的是()
A.中间产物
属于有机化合物
B.反应起点为
离解为H和I自由基,终点为
自由基与I自由基结合
C.
经1000fs离解为
自由基和
,说明
的反应速率极快
D.飞秒化学展现的反应历程为“化学反应实质是旧键断裂和新键形成”提供有力证据
【答案】BD
【解析】A.中间产物
为自由基,不属于有机化合物,A错误;
B.反应起点为
离解为H和I自由基,
,然后
,最终为
自由基与I自由基结合,B正确;
C.
,这能说明这个历程快,不能说明整个反应的速率,C错误;
D.飞秒化学展现的反应历程中
离解为H和I自由基以及
自由基与I自由基结合等均为“化学反应实质是旧键断裂和新键形成”提供有力证据,D正确。
答案选BD。
9、(2020聊城一模,15)(不定项)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,有两种可能方式:
方式Ⅰ:
CH3OH*→CH3O*+H*Ea=+103.1kJ·
mol-1
方式Ⅱ:
CH3OH*→CH3*+OH*Eb=+249.3kJ·
A.CH3OH*→CO*+2H2(g)的ΔH>
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*
【解析】A.△H=生成物相对能量-反应物相对能量,根据图示可知生成物的能量比反应物的能量高,因此该反应为吸热反应,ΔH>
B.根据图示可知过程①是断裂H-O键,过程②断裂的是C-H键,B错误;
C.催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,方式I的活化能低,说明甲醇裂解过程主要精力方式为I,C错误;
D.由图可知CHO*和3H*转化为CO*和4H*这一步放出热量最多,反应方程式为:
CHO*+3H*→CO*+4H*,D正确;
10、(2020聊城二模,15)(不定项)科学工作者结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图所示,其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“·
”标注,Ts表示过渡态。
下列有关叙述正确的是
A.前三步总反应的△H<0
B.·
HOCO转化为·
CO和·
OH为吸热过程
C.催化剂通过参与化学反应,能降低反应的活化能,提高反应物的转化率
D.历程中活化能(能垒)最小的反应方程式为
【解析】A.由图像分析可知,前三步总反应,反应物能量高,生成物能量低,故反应放热,△H<0,A正确;
B.根据图像,
转化为
和
是图中的第三步反应,是放热过程,B错误;
C.催化剂只能增大反应速率,不会影响平衡,对转化率无影响,C错误;
D.根据图像分析可知,
活化能最小,D正确;
故答案选AD。
11、(2020德州一模,15)(不定项)水煤气变换反应为:
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·
A.水煤气变换反应的△H>0
B.步骤③的化学方程式为:
C.步骤⑤只有非极性键H—H键形成
D.该历程中最大能垒(活化能)E正=2.02eV
【解析】A.由示意图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,△H<0,故A错误;
B.由示意图可知,步骤③为CO·
、OH·
、H2O(g)和H·
反应生成COOH·
、H2O·
和H·
,反应的化学方程式为:
,故B正确;
C.由示意图可知,步骤⑤除有非极性键H—H键形成外,还要碳氧极性键和氢氧极性键生成,故C错误;
D.由示意图可知,步骤④的能垒最大,E正=1.86eV—(—0.16eV)=2.02eV,故D正确;
故选BD。
12、(2020滨州三模,9)科研人员提出CeO2催化合成DMC需经历三步反应,示意图如图:
A.DMC与过量NaOH溶液反应生成CO32-和甲醇
B.CeO2可有效提高反应物的平衡转化率
C.①、②、③中均有O—H的断裂
D.生成DMC总反应的原子利用率为100%
【解析】A.DMC为CH3OCOOCH3,属于酯类,酯在碱性条件下可发生水解:
CH3OCOOCH3+2NaOH=2CH3OH+Na2CO3,A正确;
B.CeO2为催化剂,催化剂只影响化学反应速率,不影响平衡;
所以催化剂不能提高反应物的平衡转化率,B错误;
C.①中CH3OH生成CH3O-催化剂,CH3OH中的O-H键断裂;
②中没有O-H键断裂;
③CH3OH生成CH3OCOOCH3,CH3OH中的O-H键断裂,C错误;
D.总反应为:
2CH3OH+CO2→CH3OCOOCH3+H2O,除了生成DMC外,还生成了水,因此原子利用率不是100%,D错误;
故合理选项是A。
13、(2020滨州二模,13)(不定项)据预测,到2040年我国煤炭消费仍将占能源结构的三分之一左右。
H2S在催化活性碳(AC)表面的迁移,对煤的清洁和综合应用起了很大的促进作用,其机理如图所示,其中ad表示物种的吸附状态。
下列有关叙述错误的是
A.图中阴影部分表示H2S分子的吸附与离解
B.AC表面作用的温度不同,H2S的去除率不同
C.H2S在AC表面作用生成的产物有H2O、H2、S、SO2、CS2等
D.图中反应过程中只有H—S键的断裂,没有H—S键的形成
【答案】D
【解析】图中阴影部分H2S(g)→H2S(ad)为H2S在催化剂表面的吸附,H2S(ad)→2H(ad)+S(ad)表示H2S的离解,选项A正确;
温度高时气态硫会反应生成H2S等,温度低时会变成固态的硫,选项B正确;
观察图示可知H2S在AC表面作用生成的产物有H2O、H2、S、SO2、CS2等,选项C正确;
图中阴影部分出现H(ad)、S(ad),有H—S键的断裂,部分S(g)与H2(g)生成H2S(g),存在H—S键的形成,选项D错误。
14、(2020泰安四模,10)某科研人员提出HCHO(甲醛)与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化生成H2O的历程,该历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构):
下列说法不正确的是
A.HAP能提高HCHO与O2的反应速率
B.HCHO在反应过程中,有C-H键发生断裂
C.根据图示信息,CO2分子中的氧原子全部来自O2
D.该反应可表示为:
HCHO+O2
CO2+H2O
【解析】A.根据图知,HAP在第一步反应中作反应物,在第二步反应中作生成物,所以是总反应的催化剂,催化剂能改变化学反应速率,因此该反应中HAP作催化剂而提高反应速率,A正确;
B.HCHO在反应中有C-H断裂和C=O键形成,所以甲醛被氧化生成二氧化碳和水,B正确;
C.根据图知,CO2分子中的氧原子一部分还来自于甲醛,C错误;
D.该反应中反应物是甲醛和氧气,生成物是二氧化碳和水,HAP为催化剂,反应方程式为HCHO+O2
CO2+H2O,D正确;
15.(2020潍坊三模,10)“接触法制硫酸”的主要反应是2SO2+O2
2SO3在催化剂表面的反应历程如下:
A.使用催化剂只能加快正反应速率B.反应②的活化能比反应①大
C.该反应的催化剂是V2O4D.过程中既有V—O键的断裂,又有V—O键的形成
【解析】A.催化剂能同等幅度地改变正、逆反应速率,加快正反应速率的同时也加快逆反应速率,故A错误;
B.一般情况下,反应的活化能越小,反应速率越快,故反应②的活化能比反应①小;
故B错误;
C.催化剂是反应前后质量和化学性质都没有发生变化的物质,从反应历程图中可知,本反应的催化剂为V2O5,故C错误;
D.历程中反应①有V—O键的断裂,反应②有V—O键的形成,故D正确;
本题答案为:
D
16、(2020淄博一模,13)(不定项)以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如下图所示。
A.过程①中钛氧键断裂会释放能量
B.该反应中,光能和热能转化为化学能
C.使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变,从而提高化学反应速率
D.CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)ΔH=+30kJ/mol
【答案】B
【解析】A.化学键断裂需要吸收能量,过程①中钛氧键断裂会吸收能量,故A错误;
B.根据图示,该反应中,光能和热能转化为化学能,故B正确;
C.催化剂通过降低反应的活化能提高化学反应速率,催化剂不能降低反应的焓变,故C错误;
D.反应物总能量-生成物总键能=焓变,CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)ΔH=1598×
2-1072×
2-496=+556kJ/mol,故D错误。
17、(2020烟台一模,11)(不定项)我国学者研究出一种用于催化DMO和氢气反应获得EG的纳米反应器,如图是反应的微观过程示意图。
A.Cu纳米颗粒是一种胶体,能将氢气解离成氢原子
B.EG能发生聚合反应生成高分子
C.1molDMO完全转化为EG时消耗2molH2
D.催化过程中断裂的化学键有H—H、C—O、C=O
【答案】AC
【解析】A.Cu纳米颗粒是单质,能将氢气解离成氢原子,不是胶体,A选项错误;
B.由微观过程示意图可知,EG是乙二醇,分子中含有2个醇羟基,因此能发生缩聚反应形成高分子化合物,B选项正确;
C.DMO为草酸二甲酯(CH3OOCCOOCH3),DMO与H2反应产生CH3OH和CH3OOCCH2OH、H2O,1molDMO反应需要3molH2,若完全转化为EG时消耗6molH2,C选项错误;
D.CH3COO—COOCH3+4H2→CH3OH+HOCH2CH2OH,由图及反应可知催化过程中断裂的化学健有H—H、C—O、C=O,D选项正确;
答案选AC。
18、(2020枣庄二调,12)(不定项)CO与N2O是汽车尾气中污染大气的成分,研究表明CO与N2O在Fe+作用下生成无害气体,发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步反应分別为:
①N2O+Fe+=N2+FeO+(慢);
②FeO++CO=CO2+Fe+(快)。
下列说法不正确的是()
A.①是氧化还原反应,②不是氧化还原反应
B.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应①决定
C.Fe+使反应的活化能减小,增大反应速率
D.FeO+在该反应过程中作催化剂
【解析】A.①、②两反应中都含有变价元素,都是氧化还原反应,A不正确;
B.两步反应中反应物的总能量都高于生成物的总能量,均为放热反应,总反应的化学反应速率,由速率慢的反应(即反应①)决定,B正确;
C.Fe+为反应的催化剂,降低反应的活化能,加快反应速率,C正确;
D.FeO+在该反应过程中是催化剂的中间产物,D不正确;
故选AD。
19、(2020潍坊二模,11)(不定项)燃煤工业锅炉烟气中含有1%-3%的CO和0.02%~0.04%的NO,在新型催化剂作用下可消除CO和NO两种有害气体,反应机理如图所示,在反应过程中CO可被O2氧化。
下列说法中正确的是
A.温度越高越有利于有害气体消除
B.O2浓度越大催化除杂效果越好
C.催化反应的速率由氧化吸附过程决定
D.总反应方程式为2NO+2CO=N2+2CO2
【解析】A.在一定温度下,催化剂的活性能达到最大限度,有利于有害气体的消除,若温度过高,使催化剂失去活性,不利于有害气体的消除,故A错误;
B.O2浓度稍微增大,可以利于反应正向进行,但是O2浓度太大会把一氧化碳氧化,则不利于有害气体的消除,故B错误;
C.催化反应的速率由慢反应决定的,即氧化吸附过程决定,故C正确;
D.根据两步反应,①2NO+O2
2NO2,②2NO2+4CO
N2+4CO2,①+②,得到的总反应为2NO+O2+4CO
N2+4CO2,故D错误;
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