2023新教材高考化学二轮专题复习专练2催化剂活化能与反应历程

这是一份2023新教材高考化学二轮专题复习专练2催化剂活化能与反应历程，共8页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题等内容，欢迎下载使用。

1．[2022·北京市房山区一模]CO2的转化一直是世界范围内的研究热点。利用两种金属催化剂，在水溶液体系中将CO2分别转化为CO和HCOOH的反应过程示意图如图所示，下列说法正确的是( )
A.在转化为CO的路径中，只涉及碳氧键的断裂和氧氢键的形成
B.在转化为HCOOH的路径中，CO2被氧化为HCOOH
C.两个转化路径中均有非极性键的形成
D.上述反应过程说明催化剂具有选择性
2．[2022·广东省佛山市一模]利用CH3OH、CO2与H2合成CH3CH2OH的反应主要历程如图所示。下列说法错误的是( )
A.合成过程涉及C—C键和C—O键形成
B.CO是合成乙醇的中间体
C.第3步的反应式为CH3I＋CO＋2H2―→CH3CH2OH＋HI
D.若用CH3OD替代CH3OH，则可生成CH3CH2OD
3．[2022·浙江1月]某课题组设计一种固定CO2的方法，原理如图。下列说法不正确的是( )
A.反应原料中的原子100%转化为产物
B.该过程在化合物X和I－催化下完成
C.该过程仅涉及加成反应
D.若原料用，则产物为
4．[2021·浙江6月]制备苯甲酸甲酯的一种反应机理如图(其中Ph—代表苯基)。下列说法不正确的是( )
A.可以用苯甲醛和甲醇为原料制备苯甲酸甲酯
B.反应过程涉及氧化反应
C.化合物3和4互为同分异构体
D.化合物1直接催化反应的进行
5．[2020·天津卷]理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)⇌HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.HCN比HNC稳定
B.该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·ml－1
C.正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.使用催化剂，可以改变反应的反应热
6．[2022·山东省聊城市一模]我国科学家合成了Y、Sc(Y1/NC，Sc1/NC)单原子催化剂，用于电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法中错误的是( )
A.相同条件下，Sc1/NC比Y1/NC催化剂更利于吸附氮气
B.实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可提高氨气的平衡转化率
C.使用Sc1/NC单原子催化剂，反应的快慢由生成*NNH的速率决定
D.工业合成氨与电化学催化还原氮气均涉及到共价键的断裂与形成
7．[2022·惠州一中高三质检]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反应历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)8．[2022·福建省福州市一检]苯与Br2的催化反应历程如图所示。关于该反应历程，下列说法正确的是( )
A.苯与Br2的催化反应为放热反应
B.该反应历程，苯与Br2的催化反应可生成溴苯、邻二溴苯
C.苯与Br2的催化反应决速步伴随着极性键的断裂与形成
D.从反应速率角度，苯与Br2的催化反应主反应为取代反应，原因是该反应活化能更低
二、不定项选择题
9．[2022·山东卷]在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.含N分子参与的反应一定有电子转移
B.由NO生成HONO的反应历程有2种
C.增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变
D.当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
10．[2022·湖南卷]反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是( )
A.进程Ⅰ是放热反应
B.平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ
C.生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ
D.进程Ⅳ中，Z没有催化作用
11．[2021·济南市十一校联考]某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]＋的催化剂可用于汽车尾气脱硝，催化机理如图1，反应过程中不同态物质体系所含的能量如图2。下列说法不正确的是( )
A.总反应焓变ΔH<0
B.由状态②到状态③发生的是氧化还原反应
C.状态③到状态④的变化过程中有O—H键的形成
D.该脱硝过程的总反应方程式为4NH3＋2NO＋2O2===6H2O＋3N2
12．[2022·山东省潍坊市一模]我国科学家研究化合物M(s)催化CO2氢化机理。由化合物M(s)生成化合物N(s)过程的机理和相对能量曲线如下图所示(已知1 eV＝1.6×10－19J)。TS1、TS2均为过渡态。下列说法错误的是( )
A.过渡态TS2比TS1更稳定
B.过程P→TS2为化合物M生成化合物N的决速步骤
C.化合物M催化CO2氢化反应过程中一定有Fe—O键的断裂
D.该过程的热化学方程式为：M(s)＋CO2(g)===N(s) ΔH＝－11.63 kJ·ml－1
专练2 催化剂、活化能与反应历程
1．解析：由图看出路径中有碳氧单键断裂和碳氧三键的形成，A错误；HCOOH的C元素化合价为＋2，CO2的C元素化合价为＋4价，化合价降低，CO2被还原为HCOOH，B错误；两个转化路径中，不存在着非极性键的形成，C错误；该机理图可知CO2在两种金属催化剂作用下生成两种不同产物，即催化剂具有选择性，D正确。
答案：D
2．解析：根据图示可知：在反应3中有C—C键和C—O键形成，A正确；在反应开始时无CO，在反应结束时生成物中无CO，因此CO是合成乙醇的中间体，B正确；第3步反应的反应物是CH3I、CO、H2，生成物是CH3CH2OH及HI，则该反应的化学方程式为：CH3I＋CO＋2H2―→CH3CH2OH＋HI，C正确；根据反应3可知反应产物乙醇中的—OH上H原子种类取决于H2中的H原子的种类，而与CH3OH上的H原子种类无关，所以若用CH3OD替代CH3OH，生成的乙醇仍然是CH3CH2OH ，而不会是CH3CH2OD，D错误。
答案：D
3．解析：二氧化碳和反应生成，没有其它物质生成，反应原料中的原子100%转化为产物，A正确；X和I－在反应过程中是该反应的催化剂，B正确；在该循环过程的最后一步中形成五元环的时候反应类型为取代反应，C错误；通过该历程可以把三元环转化为五元环，故若原料用，则产物为，D正确。
答案：C
4．解析：由图中信息可知，苯甲醛和甲醇分子在化合物2的催化作用下，参与催化循环，最后得到产物苯甲酸甲酯，发生的是酯化反应，故A项正确；由图中信息可知，化合物4在H2O2的作用下转化为化合物5，即醇转化为酮，该过程是失氢的氧化反应，故B项正确；化合物3和化合物4所含原子种类及数目均相同，结构不同，两者互为同分异构体，故C项正确；由图中信息可知，化合物1在NaH的作用下形成化合物2，化合物2再参与催化循环，所以直接催化反应进行的是化合物2，化合物1间接催化反应的进行，故D项错误。
答案：D
5．解析：本题考查反应过程的能量图分析，考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知。HNC的能量比HCN高，则稳定性较好的是HCN，A项正确；该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·ml－1，为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，B、C项正确；使用催化剂只能改变反应的历程，但是不影响反应的反应热，D项错误。
答案：D
6．解析：由图可知，使用Sc1/NC的反应活化能小于使用Y1/NC的反应活化能，说明Sc1/NC比Y1/NC更有利于吸附N2，A正确；催化剂只能改变反应的途径，不影响平衡移动，实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可加快反应速率，但氨气的平衡转化率不变，B错误；使用Sc1/NC单原子催化剂时，*N2与H结合生成*NNH的活化能最大，则历程中最大能垒的反应为：*N2＋H―→*NNH，C正确；氮气和氢气合成氨和用于电化学催化氢气还原氮气的反应中，都涉及共价键的断裂与形成，D正确。
答案：B
7．解析：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，故A错；产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低，所以产物P2比产物P1要稳定，故B错；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，故C对；由图示可知，由中间产物Z到产物P1所需的活化能低于由中间产物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），故D错。
答案：C
8．解析：由图可知，苯与Br2的加成反应是吸热反应，取代反应是放热反应，故A错误；苯与Br2的催化反应可生成溴苯，但不能生成邻二溴苯，故B错误；由于转化为的活化能最大，反应速率最慢，是决速步骤，但步骤中不存在极性键的断裂，故C错误；第三步中取代反应的活化能低，生成物本身所具有的能量低，更稳定，故苯与Br2的催化反应主反应为取代反应，故D正确。
答案：D
9．解析：根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO＋·OOH===NO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O===2HONO、NO2＋·C3H7===C3H6＋HONO、HONO===NO＋·OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为＋2价、＋4价、＋3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8＋O2 eq \(,\s\up7(NO)) 2C3H6＋2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误。
答案：D
10．解析：
答案：AD
11．解析：根据图2可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，则总反应焓变ΔH＜0，A正确；由状态②到状态③，发生[CuⅡ（OH）（NH3）3]＋＋NO―→[CuⅠ（H2NNO）（NH3）2]＋＋H2O，Cu的化合价降低，氨分子中的N原子化合价升高，是氧化还原反应，B正确；状态③到状态④的变化过程为[CuⅠ（H2NNO）（NH3）2]＋―→[CuⅠ（NH3）2]＋＋N2＋H2O，有O—H键的形成，C正确；根据图1，加入2NH3、2NO、 eq \f(1,2) O2，生成2N2、3H2O，该脱硝过程的总反应方程式为4NH3＋4NO＋O2===6H2O＋4N2，D错误。
答案：D
12．解析：据图可知TS1的能量比TS2的能量低，所以TS1更稳定，A错误；过程P→TS2为两步反应中活化能较大的反应，为慢反应，为化合物M生成化合物N的决速步骤，B正确；M为催化剂，整个反应前后M的结构不会发生改变，对比M和N的结构特点可知，当N中Fe—O键断裂，重新连接H原子才能生成M，所以化合物M催化CO2氢化反应过程中一定有Fe—O键的断裂，C正确；图示为一个CO2分子反应的过程，据图可知该过程能量变化ΔE＝－11.63 eV，所以当1 ml CO2参与反应时能量变化为－11.63×1.6×10－19J×6.02×1023＝1.12×106 J＝1 120 kJ，所以该反应的焓变ΔH＝1 120 kJ·ml－1，D错误。
答案：AD