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1、热点强化练10反应历程与能量变化图像集训1.(2021山东菏泽二模)电催化N2还原制NH3的一种反应机理如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示,下列说法不正确的是(B)A.图中变化过程中,能量变化均不同B.两个氮原子上的加氢过程同时进行C.若发生析氢反应:H+HH2,则会影响NH3的生成D.NH3的及时脱附有利于增加催化剂活性中心解析:由图可知,变化过程中化学键断裂的位置和氢原子附着在反应物的位置不同,则能量变化不相同,A正确;由图可知,加氢过程是分步进行的(N2NNHNHNH),B不正确;析氢反应(H+HH2)会导致NH3中H不足,从而影响NH3的生成,C正确;NH3的及时脱附,能够增
2、加催化剂与反应物的接触面积,即有利于增加催化剂活性中心,D正确。2.(2021山东淄博三模)甲醇与SO3在有水条件下生成硫酸氢甲酯的反应部分历程如图所示。CH3OH(g)+SO3(g)CH3OSO3H(g),其中粒子间的静电作用力用“”表示。下列说法错误的是(A)A.水合CH3OH分子比水合SO3分子更稳定B.反应历程中最大能垒(活化能)为6.62 eVC.d到f转化的实质为质子转移D.在反应过程中,水起催化作用解析:据图可知b为水合CH3OH分子,c为水合SO3分子,c的能量更低,所以水合SO3分子更稳定,A错误;据图可知反应历程中最大能垒(活化能)为3.66 eV-(-2.96 eV)=6
3、.62 eV,B正确;据图可知d到f的过程中甲醇中的氢原子转移到水分子中,水分子中的氢原子转移到CH3OSO3H分子中,实质为质子转移,C正确;反应前后水未发生变化,形成的水合分子降低了能垒,为该反应的催化剂,D正确。3.(2021山东师范大学附中模拟)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(D)A.CH3I、CH3COI都是反应中间体B.甲醇羰基化反应为CH3OH+COCH3CO2HC.CH3OH+HICH3I+H2O为取代反应D.Rh(CO)2I2-降低了甲醇羰基化反应的活化能和焓变解析:根据图中信息,反应物为CH3OH、CO,产物为CH3C
4、O2H,因此CH3I、CH3COI都是反应中间体,故A正确;根据图中信息得到甲醇羰基化反应为CH3OH+COCH3CO2H,故B正确;根据取代反应特点得出CH3OH+HICH3I+H2O为取代反应,故C正确;Rh(CO)2I2-降低了甲醇羰基化反应的活化能,但反应的焓变不变,故D错误。4.(2021山东济南三模)“分子人工光合作用”的光捕获原理如图所示,WOC1是水氧化催化剂WOC在水氧化过程中产生的中间体,HEC1是析氢催化剂HEC在析氢过程中产生的中间体。下列说法错误的是(D)A.“分子人工光合作用”将H2O分解为H2和O2,将光能以化学能的形式储存在H2、O2中B.1 mol WOC1中
5、通过螯合作用形成的配位键有8 mol,其中N原子的杂化方式均为sp2C.水氧化过程的反应为2H2O-4e-4H+O2D.HEC1里面的HH作用为静电作用解析:由题中可看出,H2O在WOC的作用下变成O2,故反应的化学方程式为2H2O2H2+O2,光能以化学能的形式储存在H2和O2中,A正确;螯合作用是化学反应中金属阳离子以配位键与同一分子中的两个或更多的配位原子(非金属)键合而成含有金属离子的杂环结构的一种作用,该结构中Ru(钌)与N形成的配位键有8个,因此1 mol WOC1中有8 mol配位键,其中N形成了一个共价双键,1个N原子结合3个原子,故N原子的杂化方式为sp2杂化,B正确;水氧化
6、过程中,H2O失去电子变为O2,结合图示可知水氧化过程的反应为2H2O-4e-4H+O2,C正确;静电作用是化学键中离子键形成的本质,在HEC1中没有形成离子键,因此不存在静电作用,D错误。5.(2021山东滨州二模)“氯化反应”通常指将氯元素引入化合物中的反应。计算机模拟单个乙炔分子和氯化氢分子在催化剂表面的反应历程如图所示。下列说法正确的是(C)A.该历程中活化能为1.6810-24 eVB.M2为C2H2与HgCl2形成的中间体C.反应物或产物在催化剂表面进行吸附和脱离D.该反应的热化学方程式为HCCH(g)+HCl(g)H2CCHCl(g)H=-2.2410-24eVmol-1解析:该
7、历程中活化能应为1.68-(-0.433)10-24eV=2.11310-24eV,故A错误;由图中反应机理可知,M2为C2H2、HCl与HgCl2形成的中间体,故B错误;由图知,反应物在催化剂表面吸附,产物在催化剂表面脱离,C正确;题目中模拟的是单个乙炔分子,该反应的热化学方程式为HCCH(g)+HCl(g)H2CCHCl(g)H=-2.2410-24NA eVmol-1,故D错误。6.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,下列说法不正确的是(C)A.该历程中最大能垒(活化能)为1.1
8、9 eVB.该历程中最小能垒的化学方程式为(CH3)2NCH2OH*(CH3)2NCH2+OH*C.该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)N(CH3)3(g)+H2O(g)H=-1.02 eVmol-1D.增大压强或增大H2的浓度均能加快反应速率,并增大DMF的平衡转化率解析:从图中可以看出,在正向进行的3个反应中,其能垒分别为0.93 eV、0.22 eV、1.19 eV,据此分析解题。该历程中最大能垒(活化能)为1.19 eV,A正确;从以上分析知,该历程中最小能垒为0.22 eV,是由(CH3)2NCH2OH*转化为(CH3)2NCH2的反应,化学方程式为(CH3
9、)2NCH2OH*(CH3)2NCH2+OH*,B正确;该反应的总反应是由(CH3)2NCHO(g)转化为N(CH3)3(g),但1.02 eV为单个(CH3)2NCHO(g)反应时放出的热量,C错误;增大压强或H2的浓度均能加快反应速率,均使平衡正向移动,DMF平衡转化率增大,D正确。7.(双选)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。下列说法正确的是(BD)A.该过程中有极性键和非极性键的断裂和生成B.反应路径2的催化效果更好C.Pd2团簇可有效提高CO的平衡转化率D.路径1中最大能垒(活化
10、能)E正=1.77 eV解析:由图可知,CO在Pd2的催化作用下与O2反应生成CO2,断裂CO、O2中的CO极性键、OO非极性键,形成CO2中的CO极性键,但没有非极性键生成,A不正确;由图可知,反应路径2所需总的活化能比反应路径1低,所以反应路径2的催化效果更好,B正确;催化剂不能改变反应进行的限度,所以Pd2团簇不能有效提高CO的平衡转化率,C不正确;路径1中,过渡态能量由-5.73 eV升高为-3.96 eV,所以最大能垒(活化能)E正=1.77 eV,D正确。8.(双选)1,2-丙二醇(CH2OHCHOHCH3)单分子解离反应相对能量如图所示。解离路径包括碳碳键断裂、解离和脱水过程。下
11、列说法错误的是(BD)A.中,断裂a处碳碳键比b处碳碳键所需能量低B.1,2-丙二醇单分子解离脱水过程均为吸热反应C.从能量的角度分析,TS1路径的速率比TS3、TS4路径的快D.产物丙酮没有丙烯醇CH3CHCHOH和CH3C(OH)CH2稳定解析:由图可知,断裂中的a处碳碳键需要83.7 kJmol-1的能量,断裂b处碳碳键需要85.1 kJmol-1的能量,TS1路径吸收66.8 kJmol-1的能量,得到的CH2OHCHCH2和水的相对能量为14.3 kJmol-1,TS2路径吸收68.9 kJmol-1的能量,得到的丙酮和水的相对能量为-8.6 kJmol-1,TS3路径吸收70.4
12、kJmol-1的能量,得到的CH3CHCHOH和水的相对能量为8.4 kJmol-1,TS4吸收71.8 kJmol-1的能量,得到的CH3C(OH)CH2和水的相对能量为3.1 kJmol-1。由图可知,断裂a处碳碳键所需能量为83.7 kJmol-1,断裂b处碳碳键所需能量为85.1 kJmol-1,选项A正确;由图可知,1,2丙二醇单分子解离脱水生成丙酮为放热反应,选项B错误;由图可知,TS1路径比TS3、TS4路径吸收的能量低,活化能低,所以TS1路径反应速率更快,选项C正确;由图可看出产物丙酮能量最低,丙酮比丙烯醇CH3CHCHOH和CH3C(OH)CH2更稳定,选项D错误。9.(双
13、选)中国科学院化学研究所报道了化合物1催化CO2氢化机理。其机理中化合物1(催化剂,固态)化合物2(中间产物,固态)的过程和其相对能量曲线如图所示。下列说法错误的是(CD)A.化合物1与CO2反应生成化合物2的过程中有两个过渡态TS11-2、TS21-2,说明这一过程包含两个基元反应B.图中l-2与化合物2互为同分异构体C.过程的活化能高于过程的活化能D.过程的热化学方程式为1(s)+CO2(g)I1-2(s)H=2.08 kJmol-1解析:由相对能量曲线可知,化合物1与CO2反应生成化合物2的过程中有两个过渡态TS11-2、TS21-2,说明这一过程包含两个基元反应,故A正确;图中l-2与
14、化合物2的化学式相同,结构不同,互为同分异构体,故B正确;过程的活化能为6.05 kcalmol-1,的活化能为9.20 kcalmol-1,过程的活化能小于过程的活化能,故C错误;过程的热化学方程式为1(s)+CO2(g)1-2(s)H=2.08 kcalmol-1,故D错误。10.(双选)乙炔(HCCH)能在Hg()催化下与水反应生成CH3CHO,反应历程及相对能垒如图所示。下列说法正确的是(AB)A.过程中,水分子中的氧原子向Hg2+的空轨道提供孤电子对B.本反应历程涉及的物质中,CH2CHOH的稳定性最弱C.本反应历程中,决定整个反应快慢的步骤为过程D.其他条件不变时,更换其他催化剂可改变由乙炔和水制备乙醛的焓变解析:由图可知,过程中H2O与Hg2+形成配合物,水分子的氧原子具有孤电子对,可向Hg2+的空轨道提供孤电子对形成配位键,故A正确;图中CH2CHOH的能量最高,故其稳定性最弱,故B正确;本反应历程中,虽然过程的能量变化最大,但该过程为放出能量的过程,过程需要吸收能量且需要的能量最大,即决定整个反应快慢的步骤为过程,故C错误;催化剂不能改变反应的焓变,故D错误。