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专题二——化学反应历程、机理的分析应用

1．已知反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－752kJ·mol－1的反应机理如下：

①2NO(g)N2O2(g)(快)

②N2O2(g)＋H2(g)N2O(g)＋H2O(g)(慢)

③N2O(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O(g)(快)

下列有关说法错误的是()

A．①的逆反应速率大于②的正反应速率

B．②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效

C．N2O2和N2O是该反应的催化剂

D．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大

答案C

解析①为快反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较小，反应更容易发生；②为慢反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较大，②中正反应的活化能大于①中逆反应的活化能，因此①的逆反应速率大于②的正反应速率，A项正确；②为慢反应，反应慢说明反应的活化能大，物质微粒发生碰撞时，许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B项正确；反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，C项错误；总反应为放热反应，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，D项正确。

2．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为100%

B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H发生断裂

C．①→②放出能量并形成了C—C

D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率

答案D

解析根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4＋CO2eq\o(――――→,\s\up7(催化剂))CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；CH4选择性活化变为①过程中，有1个C—H断裂，B项正确；根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成了C—C，C项正确；催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误。

3．(2022·哈尔滨质检)已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.0kJ·mol－1。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：

过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)ΔH＝＋313.2kJ·mol－1

过程Ⅱ：……

下列说法不正确的是()

A．过程Ⅰ中每消耗232gFe3O4转移2mol电子

B．过程Ⅱ的热化学方程式为3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)ΔH＝＋128.9kJ·mol－1

C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是太阳能→化学能→热能

D．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点

答案C

解析过程Ⅰ中每消耗232gFe3O4反应生成0.5molO2，转移电子0.5×4mol＝2mol，故A正确；由盖斯定律可知，总反应×eq\f(1,2)－过程Ⅰ反应×eq\f(1,2)得过程Ⅱ反应及焓变，故B正确；过程Ⅰ和过程Ⅱ都是吸热反应，过程Ⅰ是将光能转化为热能，热能转化为化学能，过程Ⅱ中能量转化的形式还是热能转化为化学能，故C错误；铁氧化合物循环制H2以太阳能为热源分解Fe3O4，以水和Fe3O4为原料，具有成本低的优点，氢气和氧气分步生成，具有产物易分离的优点，故D正确。

4．ShyamKattle等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，吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“·”标注，Ts表示过渡态。下列有关说法错误的是()

A．物质被吸附在催化剂表面形成过渡态的过程是吸热的

B．形成过渡态Ts1的活化能为1.05eV

C．前三步总反应的ΔH＜0

D．反应历程中能量变化最大的反应方程式为·HOCO＋eq\f(7,2)H2(g)===·CO＋·OH＋eq\f(7,2)H2(g)

答案D

解析A项，从图示可看出形成过渡态物质的能量都是升高的，正确；B项，从图中能量差可知，过渡态Ts1的能量为0.15eV，则该步的活化能为[0.15－(－0.9)]eV＝1.05eV，正确；D项，前三步中能量变化最大的是第二步，该步骤分两步形成稳定的微粒，反应方程式为·HOCO＋eq\f(7,2)H2(g)===·CO＋·OH＋·H＋3H2(g)，错误。

5．(2021·湖南，14)铁的配合物离子(用[L-Fe-H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：

下列说法错误的是()

A．该过程的总反应为HCOOHeq\o(=====,\s\up7(催化剂