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选择题提速练(三) 反应机理图像的分析与应用
展开A.丙烯发生氧化反应生成甲醛和乙醛
B.生成O3的反应属于氧化还原反应
C.反应Ⅰ属于复分解反应
D.该过程中O2作催化剂
解析:A 丙烯转化成甲醛和乙醛,是丙烯中的双键发生断裂,此反应属于氧化反应,A正确;根据示意图,O2→O3,化合价没有发生变化,因此生成O3的反应不属于氧化还原反应,B错误;反应Ⅰ中NO转化成NO2,化合价升高,即反应Ⅰ为氧化还原反应,C错误;有O2参与反应,但后面没有O2的生成,因此O2不作催化剂,D错误。
2.Pd/Al2O3催化H2还原CO2的机理示意如图。下列说法不正确的是( )
A.H—H的断裂需要吸收能量
B.①→②,CO2发生加成反应
C.④中,CO被氧化为CH4
D.生成CH4的总反应方程式是CO2+4H2 eq \(――→,\s\up7(Pd/Al2O3)) CH4+2H2O
解析:C 拆开化学键要吸收能量,H—H的断裂需要吸收能量,A正确;①→②,CO2中碳氧双键断裂,与羟基发生加成反应,B正确,④中,CO被还原为CH4,C错误;根据质量守恒,生成CH4的总反应方程式是CO2+4H2 eq \(――→,\s\up7(Pd/Al2O3)) CH4+2H2O,D正确。
3.(2020·全国Ⅰ卷)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
解析:C 由反应过程图可知CH3OH→CH3I→ eq \a\vs4\al() → eq \a\vs4\al() → eq \a\vs4\al() →CH3COI→CH3CO2H,CH3COI是反应的中间体,A项正确;把各步反应累加,得到CH3OH+CO===CH3CO2H,B项正确; eq \a\vs4\al() 和 eq \a\vs4\al() 中Rh的成键数为6, eq \a\vs4\al() 中Rh的成键数为5, eq \a\vs4\al() 中Rh的成键数为4,反应过程中Rh的成键数不相同,C项错误;由题图可知,甲醇的第一步反应为CH3OH+HI===CH3I+H2O,D项正确。
4.锰系氧化物催化降解甲醛具有去除效率高无二次污染等优点,其中一种催化机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 为中间产物
B.MnO2降低了反应①的活化能
C.反应②中有碳氧键断裂
D.该机理的总反应的化学方程式为HCHO+O2 eq \(=====,\s\up7(MnO2)) CO2+H2O
解析:C 由图可知过程中的总反应为HCHO+O2 eq \(=====,\s\up7(MnO2)) CO2+H2O,HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 在中间过程产生又消耗,是中间产物,A正确;MnO2作为催化剂降低了反应①的活化能,B正确;反应②中HCHO转变成·CHO,醛基与所连的H原子之间化学键断裂,即碳氢键断裂,C错误;从图中箭头方向可以看出反应物为O2和HCHO,生成物为CO2和H2O,二氧化锰作催化剂,反应为HCHO+O2 eq \(=====,\s\up7(MnO2)) CO2+H2O,D正确。
5.乙苯()与Cl2在光照条件下发生一氯取代反应,基本历程如下图:Cl—Cl eq \(――→,\s\up7(hν),\s\d5(①)) 2Cl。
已知:中间体稳定性:(A)>(B);产物(C)、(D)物质的量之比为14.5∶1。
下列说法错误的是( )
A.反应④⑤⑥的ΔH均小于0
B.产生等量的(A)和(B)时,反应③需要消耗更多的能量
C.每产生1 ml(D),总共消耗氯气7.75 ml
D.光照条件下,氯原子更容易取代含H较少的碳原子上的H
解析:C 根据反应历程可知,反应①②③为断裂旧化学键,为吸热反应,ΔH>0,反应④⑤⑥为新化学键的形成,为放热反应,ΔH<0, A正确;根据信息可知,(A)的稳定性大于(B),物质越稳定所含能量越低,故光照条件下,得到等量的(A)和(B)时,生成(B)时需要能量更多,反应③需要消耗更多的能量, B正确;产物(C)、(D)物质的量之比为14.5∶1,每产生1 ml(D),生成14.5 ml(C),总共消耗氯气(14.5+1)ml=15.5 ml,同时生成15.5 ml HCl,C错误;中间体稳定性:(A)>(B),光照条件下,氯原子更容易取代含H较少的碳原子上的H, D正确。
6.我国科学家在绿色化学领域取得新进展。利用双催化剂Cu和Cu2O,在水溶液中用H原子将CO2高效还原为重要工业原料之一的甲醇,其反应机理如图所示。则下列有关说法不正确的是( )
A.CO2生成甲醇是通过多步氧化反应实现的
B.该催化反应过程中涉及了化学键的形成及断裂
C.有可能通过调节控制反应条件获得甲醛等有机物
D.催化剂Cu结合氢原子,催化剂Cu2O结合含碳微粒
解析:A CO2生成COOH,为还原反应;CO生成CHO,为还原反应;CHO生成CH2O,为还原反应;CH2O生成CH3O,为还原反应;CH3O生成CH3OH,为还原反应,所以CO2生成甲醇是通过多步还原反应实现,A错误;该催化过程发生化学反应,所以该反应中有化学键的形成和断裂,B正确;CHO和H原子生成CH2O,需要Cu2O作催化剂,可以调节控制反应条件获得甲醛等有机物,C正确;根据图知,催化剂Cu结合氢原子,催化剂Cu2O结合含碳微粒,D正确。
7.消除天然气中的H2S是能源研究领域的热点,华中科技大学李钰等研究表明,利用CuFe2O4表面吸附H2S时有两种机理途径,如图所示。
下列说法错误的是( )
A.该吸附过程最终释放能量
B.途径1决速步骤的能垒为204.5 kJ·ml-1
C.由步骤H2S*===HS*+H*可知,H—S断裂放出能量:途径1>途径2
D.CuFe2O4在吸附过程中提供了O原子
解析:C 由能量图可知,相对能量下降,所以是释放能量,A正确;活化能越大,反应速率越慢,反应速率最慢的反应制约反应速率,由图可知途径1最大能垒为[-362.6-(-576.1)]kJ·ml-1=204.5 kJ·ml-1,B正确;S—H断裂是吸收能量的不是放出能量,C错误;从题图可知,由起始的H2S生成H2O可知CuFe2O4是提供O原子的,D正确。
8.(2021·辽宁二模)水煤气变换反应为CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)。我国学者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。下列说法正确的是( )
A.由图可判断水煤气变换反应的ΔH>0
B.步骤④是该反应历程的决速步
C.使用金催化剂可以降低反应的活化能,从而改变反应的焓变
D.步骤③中有O—O的形成
解析:B 由图可知,相对能量初始为0,最终为-0.72,生成物总能量低于反应物总能量,则该反应为放热反应,ΔH<0,A错误;步骤④,反应速率的快慢由过程中活化能较高的步骤决定,故步骤④是反应的决速步,B正确;催化剂可以降低反应的活化能,不可以改变反应的焓变,反应的焓变不变,C错误;步骤③中,CO·+OH·+H·+H2O(g)===COOH·+H·+H2O·没有O—O形成,D错误。
9.活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示:
下列说法正确的是( )
A.该反应为吸热反应
B.产物的稳定性:P1>P2
C.该历程中最大正反应的活化能E正=186.19 kJ·ml-1
D.相同条件下,由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)<v(P2)
解析:C 由图示可知,反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高,即该反应为放热反应,A错误;产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低118.4 kJ,所以产物P2比产物P1要稳定,B错误;由图示可知中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大,则E正=186.19 kJ·ml-1,C正确;由图示可知,由Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能,则由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)>v(P2),D错误。
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