专项11 化学不定项选择题之陌生反应机理-2021年新高考复习化学阶段性新题精选专项特训（山东专用 3月期）（解析版）

2021 年新高考复习化学阶段性新题精选专项特训（山东专用·3 月期） 专项十一 化学不定项选择题之陌生反应机理 1．（2021·平阴县第一中学高三月考）硼氢化钠(NaBH4)在催化剂 Ru 的表面与水反应可生成 H2，其反应机理 如图所示。下列说法错误的是( ) A．过程②每生成 1 mol H2，转移 1mol 电子 B．中间体 H2B(OH)、HB(OH)2 中 B 原子杂化方式均为 sp2 C．催化剂 Ru 降低了反应的焓变 D．过程④的方程式为：HB(OH)2+H2O H3BO3+H2↑ 【答案】C 【分析】 由图可知总反应为：NaBH4＋H2O＝Na B(OH)4 + H2↑。 【详解】 A.过程②发生的反应为：BH3+H2O= H2B(OH)+H2O，BH3 中 H 显+1 价，反应生成 0 价氢气，共转移一个电 子，则每生成 1 mol H2，转移 1mol 电子，A 正确； B. H2B(OH)、HB(OH)2 中 B 均形成 3 个 键，无孤电子对，所以是 sp2 杂化，B 正确； C.催化剂只可改变反应的活化能，不能够改变反应的焓变，C 错误，C 错误； D.由图可知过程④的反应物为 HB(OH)2、H2O，生成物为 H3BO3、H2，Ru 为催化剂，D 正确； 答案选 C。 【点睛】 2．（2021·河北高三二模）甲烷分子结构具有高对称性且 键能(440kJ∙mol-1)较大，无催化剂作用下甲烷 在温度达到 以上才可裂解。在催化剂及一定条件下， 可在较低温度下发生裂解反应，甲烷在 镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。 下列说法错误的是( ) A．甲烷催化裂解的热化学反应方程式为 B．步骤①、②、③反应均为放热反应 C．催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积 D．使用该催化剂能够有效提高 的平衡转化率 【答案】BD 【详解】 A．甲烷催化裂解产物为碳和氢气，反应物的总能量小于生产物的总能量，反应吸热，热化学反应方程式可 表示为： ，A 正确； B．由能量变化图可知，反应②和③为放热反应，但反应①为吸热反应，B 错误； C．随着反应的进行，碳在催化剂表面沉积，催化剂接触面积减小，活性降低，C 正确； D．使用催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，不能改变 的平衡转化率，D 错误； 故选 BD。 3．（2021·河北保定市·高三期末）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，下列说法正确的是( ) A．该历程中最大能垒(活化能)为 0.93eV B．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=-1.02eVmol-1 D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，升高温度 DMF 平衡转化率减小 【答案】BD 【详解】 从图中可以看出，在正向进行的 3 个反应中，其能垒分别为： 、 、 ，据此分析解题。 A．该历程中最大能垒(活化能)为 ，A 错误； B．从以上分析知，该历程中最小能垒为 0.22，是由 转化为 的反应，化 学方程式为 ，B 正确； C．该反应的总反应是由 转化为 ，但 为单个 反 应时放出的热量，所以热化学方程式为 ，C 错误； D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，但升高温度平衡逆向移动， 平衡转化率减小，D 正确； 故答案为：BD。 4．（2021·福建高三开学考试）工业上利用 对烟道气进行脱硝(除氮氧化物)的 SCR 技术具有效率高、性 能可靠的优势。SCR 技术的原理为 和 NO 在催化剂( )表面转化为 和 ，反应进程中的相 对能量变化如图所示。下列说法错误的是( ) A．总反应方程式为 B． 是脱硝反应的活性中间体 C．升高温度，脱硝反应的正反应速率的增大程度大于其逆反应速率的增大程度 D．决定反应速率的步骤是“H 的移除” 【答案】C 【详解】 A．由已知“SCR 技术的原理为 和 NO 在催化剂( )表面转化为 ”可知总反应的方程式为 ，A 说法正确； B．观察相对能量-反应进程曲线知， 吸附在催化剂表面后，经过一定的反应形成了 ， 又经过反应得到 ，所以 是脱硝反应的活性中间体，B 说法正确； C．起始相对能量高于终态，说明这是一个放热反应，升高温度平衡会逆向移动，所以升高温度后，脱硝反 应的正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，C 说法错误； D．相对能量-反应进程曲线表明，全过程只有 H 的移除过程势能升高，这是一个需要吸收能量越过能垒的 反应，其速率是全过程几个反应中最慢的，决定了反应的速率，是总反应的速控步骤，D 说法正确； 答案选 C。 5．（2021·山东日照市·高三一模）苯乙烷( )与 C12 在光照条件下发生一氯取代，生成两种 一取代物的速率如下图 I，反应基本历程如下图 II．下列说法正确的是 A．反应①②③的 △ H＞0，反应④⑤⑥的 △ H＜0 B．光照条件下，得到等量的(A)和(B)时，生成(B)时需要能量更少 C．相同条件下，由 分别制备等量的 的 △ H 相等 D．使用恰当的催化剂，可以使反应②的程度减小，反应③的程度增大 【答案】AD 【详解】 A．根据反应历程可知，反应①②③为断裂旧化学键，为吸热反应， △ H＞0，反应④⑤⑥为新化学键的形成， 为放热反应， △ H＜0，选项 A 正确； B．根据图Ⅱ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，选项 B 错误； C．根据选项 B 可知，(A)和(B)的能量不同，反应历程的焓变不同，故相同条件下，由 分别制备等量的 的 △ H 不相等，选项 C 错误； D．使用恰当的催化剂，催化剂有一定的选择性，故可以使反应②的程度减小，反应③的程度增大，选项 D 正确； 答案选 AD。 6．（2021·山东高三专题练习）研究表明，采用零价铁(ZVI)活化过硫酸钠(Na2S2O8)可去除废水中的正五价砷 [As(V)]，其反应机制模型如图所示，定义比表面积为单位质量的物质所具有的表面积。下列叙述正确的是 A．1mol Na2S2O8 中含有 1mol 过氧键 B．若 56g Fe 参加反应，共有 1mol 被还原 C．ZVI(Fe)的比表面积越大，净化速率越快 D．pH 越小，越有利于去除废水中的正五价砷 【答案】AC 【详解】 A．根据化合物中各元素化合价代数和为零，设含有 x 个-2 价的 O，y 个-1 价的 O，则 2x+y=14，x+y=8， 可得出 x=6，y=2，过氧键存在于 2 个-1 价的 O 原子之间，则 1 mol Na2S2O8 中含有 NA 个过氧键，即 1mol 过氧键，故 A 正确； B．根据图示转化过程可知，Fe 先被 氧化为 Fe2+，反应为 Fe+ = Fe2++2 ，然后 Fe2+又继续 被 氧化为 Fe3+，最后沉淀中有 Fe(OH)2 和 Fe(OH)3，56g Fe 为 1mol，则 56g Fe 参加反应，被还原的 大于 1mol，故 B 错误； C．ZVI(Fe)的比表面积越大，反应物的接触面越大，反应速率越快，则净化速率越快，故 C 正确； D．pH 越小，溶液酸性越强，酸性条件下不利于 Fe(OH)2 和 Fe(OH)3 沉淀生成，难以与正五价砷发生共沉淀， 故 D 错误； 答案选 AC。 7．（2021·山东潍坊市·高三一模）工业上除去 NO 的一种反应机理如图所示。下列说法中正确的是( ) A．该反应的氧化剂为 NO、O2 B．反应 1 决定整个反应的速率快慢 C．反应过程中 V 元素的化合价未发生变化 D．反应中除去 1molNO，消耗 1molNH3 【答案】AD 【详解】 A．反应 2 中，一氧化氮参与反应后，N 价降低，NO 为氧化剂，O 元素由 0 价变为-2 价，则 O2 为氧化剂， 故 A 正确； B．反应中的慢反应决定反应速率，反应 1 是快速的，故 B 错误； C．V 元素的化合价从反应机理来看，化学键发生改变，则化合价发生改变，故 C 错误； D．该反应是一个循环反应，由反应 1、2 可判断，反应中除去 1molNO，消耗 1molNH3 ，故 D 正确； 故选 AD。 8．（2021·浙江高三专题练习）1，3-丁二烯在环己烷溶液中与溴发生加成反应时，会生成两种产物 M 和 N(不 考虑立体异构)，其反应机理如图 1 所示；室温下，M 可以缓慢转化为 N，能量变化如图 2 所示。下列关于 该过程的叙述正确的是( ) A．室温下，M 的稳定性强于 N B． ∆H= (E2-E1)kJ‧mol-1 C．N 存在顺反异构体 D．有机物 M 的核磁共振氢谱中有四组峰，峰面积之比为 2：1：2：2 【答案】C 【详解】 A．能量越低，物质越稳定，由图 2 可看出，N 的能量低于 M 的，故稳定性 N 强于 M，A 错误； B．该反应为放热反应，∆H=生成物的总能量-反应物的总能量，即∆H=( E1- E2 )kJ‧mol-1=-(E2-E1)kJ‧mol-1， 该反应的热化学方程式为： ∆H=-(E2-E1)kJ‧mol-1，B 错误； C．N 中碳碳双键连接两种不同基团，存在顺反异构，顺式： ，反式： ， C 正确； D．有机物 M 结构简式： ，核磁共振氢谱中有四组峰，峰面积之比为 2：1：1：2， D 错误； 故选 C。 9．（2020·九龙坡区·高三月考）自然界中时刻存在着氮的转化。实现氮按照一定方向转化一 直是科学领域研究的重要课题，如图为 N2 分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图，下列叙述错误 的是( ) A．催化剂 a 表面发生的反应属于氮的固定 B．催化剂 a、b 均可以降低反应活化能从而加快反应速率 C．催化剂 b 表面有极性键的断裂和形成 D．催化剂提高了平衡转化率 【答案】D 【详解】 A．由单质转化为化合物为氮的固定，催化剂 a 表面 N2 转化为 NH3 属于氮的固定，故 A 正确； B．由图可知：催化剂可以降低反应的活化能，故催化剂 a、b 均可以降低反应活化能从而加快反应速率， 故 B 正确； C．由图可知：氨气中只含极性共价键，NO 中也是极性键，故 C 正确； D．催化剂 a、b 均可以降低均可以降低反应的活化能，能加快化学反应速率，不能改变化学平衡移动，故 D 错误； 故答案：D。 10．（2021·山东高三其他模拟）在 MoO3 作用下，HOCH2CH(OH)CH3 发生反应的历程如下图所示。下列说 法错误的是 A．MoO3 改变反应途径，提高了单位时间原料转化率 B．反应过程中 Mo 形成的共价键数目始终保持不变 C．总反应为 D．如果原料为乙二醇，则主要有机产物是甲醛和乙烯 【答案】B 【详解】 A．由图示知，MoO3 对该反应起催化作用，催化剂可以加快反应速率，单位时间内，反应物转化率提高， A 正确； B．由图示知，Mo 周围形成共价键数目有 6 个、4 个两种情况，B 错误； C．由图示知，整个过程有 2 个 HOCH2CH(OH)CH3 参与反应，产生 2 个 H2O、1 个 HCHO、1 个 CH3CHO 和 1 个 CH2=CHCH3，故总反应为：2HOCH2CH(OH)CH3 2H2O+HCHO+CH3CHO+CH2=CHCH3，C 正确； D．由图示反应原理知，二元醇反应类似反应时，可形成相应的烯烃和醛/酮，故乙二醇反应的产物有甲醛 和乙烯，D 正确； 故答案选 B。 11．（2021·辽宁高三其他模拟）甲酸脱氢可以生成二氧化碳，我国科学家利用计算机技术，研究在催化 剂表面脱氢的反应历程与能量的关系如图所示。 下列说法正确的是( ) A．甲酸脱氢生成二氧化碳为吸热反应 B．历程中最大能垒(反应活化能)为 C．反应 D．使用催化剂能够加快反应速率，降低焓变，提高平衡产率 【答案】C 【详解】 A．由图可知，HCOOH 脱氢反应为放热反应，选项 A 错误； B．由图可知，最大能垒(反应活化能)为 ，选项 B 错误； C．由图可知，反应 ，能量由 变为 ，故 ，选 项 C 正确； D．催化剂能够加快反应速率，但不改变焓变和平衡产率，选项 D 错误。 答案选 C。 12．（2021·辽宁高三开学考试）我国科学家实现了在铜催化条件下将 DMF[(CH3)3NCHO]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，下列说法正确的是( ) A．由图可以判断 DMF 转化为三甲胺的反应属于吸热反应 B． 是该反应历程的决速步 C．使用铜作催化剂可以降低反应的活化能，从而改变反应的焓变 D．该历程中最大能垒(活化能)E 正=2.16 eV 【答案】B 【详解】 A．根据图示， 的能量大于 的能量，所以 DMF 转化为三甲 胺的反应是放热反应，A 错误； B．化学反应速率与反应的活化能密切相关，活化能越低反应速率越快，由图可知 转 化为 对应的活化能 最大，是该反应历程的决速 步，B 正确； C．催化剂加快反应速率的机理就是改变反应的历程，降低反应所需的活化能，但由于不能改变反应物、生 成物的能量，因此不改变反应的焓变，C 错误； D．根据选项 B 分析可知该历程中最大能垒(活化能) E 正为 1.19 eV，D 错误； 故合理选项是 B。 13．（2021·河北张家口市·高三一模）氯乙烯是合成高分子材料的单体，我国科研工作者研究出乙炔选择性 加成制备氯乙烯的反应历程如图所示。下列说法正确的是( ) A． 是反应中间体 B．反应过程中 Pd 的成键数目保持不变 C．反应过程中存在非极性键断裂和极性键形成 D．若反应物改为 CH3C CCH3，则所得产物为 CH3CCl=CClCH3 【答案】C 【详解】 A．由图示可知， 参与起始反应，之后又等量生成，是反应的催化剂，故 A 错误； B．由图示可知，反应过程中 Pd 的成键数目先增加，后减小，故 B 错误； C．由图示可知，反应过程中有 C≡C 中的一个共价键断裂，C-Cl 键和 C-H 键的形成，C≡C 属于非极性键， C-Cl 键和 C-H 键属于极性键，则反应过程中存在非极性键断裂和极性键形成，故 C 正确； D．根据图示中转化关系，若反应物改为 CH3C CCH3，则所得产物为 CH3CCl=CHCH3，故 D 错误； 答案选 C。 14．（2021·石家庄市第二十七中学高三一模）分子筛催化环已烯( )芳构化制苯( )的反应历程和 过程中能垒图分别见图一和图二。 下列说法中错误的是( ) A． 的反应为取代反应 B．决定化学反应速率的步骤为 C．环已烯芳构化制苯的化学方程式为 +2H2 D． 、 、 等产物 【答案】B 【详解】 A．观察 TS1 及 Int1 的结构简式可知 TS1 Int1 的反应应为取代反应，A 项正确； B． 升高温度，反应速率变化最大的步骤应该是活化能最大的步骤，由题图可知，应该是 R TS1 的反 应，B 项错误； C．根据图中的结构简式可知环己烯芳构化反应为 +2H2，C 项正确； D．由环己烯芳构化的反应进程可知， 经芳构化反应可能得到 、 ， D 项正确； 答案选 B。 15．（2021·河北衡水市·衡水中学高三二模）(a) II 和(b) III 催化 还原 生成 的能垒图分别如下所示。 还将进一步转化为 和 ，在此反应过程中， II 的决速步能垒为 ，小于 III 的( )能垒。 下列说法错误的是( ) A． 还原生成 有两步加氢反应 B．(a)中第二步氢加到 生成 是整个反应的决速步 C．(b)中 III 催化更有利于生成 D． III 有利于生成 和 【答案】D 【详解】 A．分析(a)(b)能垒图可知， 还原生成 有两步加氢反应，选项 A 正确； B．(a)(b)能垒图中第二步加氢需要克服的能垒都高于第一步，都是整个反应的决速步，选项 B 正确； C．对于 Ⅱ，第一步是氢加到 的 O 上形成 ，需要克服 的能垒。第二 步是氢加到 生成 ，需要克服 的能垒，同时是整个反应的决速步。相比之下， Ⅲ的两步加氢反应的能垒分别为 和 ，其决速步的能垒明显小于 Ⅱ，所以， Ⅲ催化更有利于生成 ，选项 C 正确； D．题干中描述 将进一步转化为 和 ，在此反应过程中， Ⅱ的决速步能 垒为 ，小于 Ⅲ的能垒( )，所以 Ⅱ更有利于生成 和 ，选项 D 错误。 答案选 D。 16．（2021·福建泉州市·高三月考）如图分别代表溴甲烷和三级溴丁烷发生水解的反应历程。下列说法正确 的是 I． II． A．反应的 I 的 △ H＞0 B．反应 II 有三个过渡态 C．增加氢氧化钠的浓度可使反应Ⅰ速率增大，反应Ⅱ速率减小 D．反应过程中反应Ⅰ和Ⅱ都有 C-Br 的断裂和 C-O 的形成 【答案】D 【详解】 A．根据图示可知：对于反应 I：由于反应物的总能量比生成物的总能量高，所以发生反应放出热量，该反 应为放热反应， △ H＜0，A 错误； B．由图可知，(CH3)3CBr 先转化为(CH3)3...Br，然后转化为(CH3)3...OH，则反应 II 有两个过渡态，B 错误； C．反应 I 中增加氢氧根离子浓度可使反应速率加快，而反应 II 则分成两部分，且第一部分活化能大，为慢 反应，整个反应 II 的反应速率由第一步决定，第一步中并没有氢氧化钠参与，故增加氢氧化钠的浓度反应 速率不一定增大，C 错误； D．反应过程中反应 I 和 II 都是卤代烃转化为醇，即都存在 C-Br 的断裂和 C-O 键的形成，D 正确； 故合理选项是 D。 17．（2021·山东青岛市·高三一模）FeS 活化过硫酸盐( )产生的自由基 和·OH 能有效降解有机物 污染物(原理如图)，pH>8.5 时自由基氧化能力更强。下列说法错误的是 A．反应①的化学方程式： B．氧化能力： C．初始保持溶液为酸性有利于提供更多的 Fe2+ D． 中只存在极性共价键 【答案】BD 【详解】 A．FeS 活化过硫酸盐( )产生的自由基 ， 与 发生反应生成 ，反应的方程 式为： ，故 A 正确； B．由图示可知 与 反应生成 ，则氧化性 > ，在②中 与水反应生成·OH，可 知 的氧化性强于·OH，则氧化性 ，故 B 错误； C．保持溶液酸性有利于 FeS 溶于酸转变成 ，从而为活化硫酸盐( )提供更多 ，故 C 正确； D． 中 S-O 之间存在极性共价键，S-S 之间存在非极性共价键，故 D 错误； 故选：BD。 18．（2021·北京昌平区·高三期末）人们对某反应的途径有如图所示的两种猜想。运用飞秒光谱观测到反应 过程中·CH2-CH2-CH2-CH2·的存在，其寿命是 700 飞秒(1 飞秒=10-15 秒)。 、 下列说法不正确．．．的是( ) A．该反应的化学方程式是 C4H8→2CH2=CH2 B．飞秒光谱观测所得实验结果支持猜想②的成立 C．反应过程中有极性共价键生成 D．加入合适的催化剂可加快该反应的速率 【答案】C 【详解】 A．由图的分子结构知，该反应的化学方程式是 C4H8→2CH2=CH2，A 正确； B．飞秒光谱观测到反应过程中·CH2-CH2-CH2-CH2·的存在，两端碳链末端相连，支持猜想②的成立，B 正 确； C．反应生成 C-C 键，是非极性共价键，C 错误； D．合适的催化剂降低活化能，可加快该反应的速率，D 正确； 故选：C。 19．（2021·山东滨州市·高三一模）BASF 高压法制备醋酸，采用的钴碘催化循环过程如图所示。 下列说法错误的是( ) A． 、 均为该反应的催化剂 B． 、 均为该反应的中间产物 C． 与 中 的配位数不同 D．总反应方程式为 【答案】AC 【详解】 A．由图示知，该反应的总方程式为：CH3OH+CO CH3COOH，催化剂是与反应物同时加入，且与 反应物反应后又循环再生的物质，或开始加入，经过循环后最终又生成的物质，故 HCo(CO)4、HI 为催化剂， 而不是 CH3I，A 错误； B．H2O、CH3Co(CO)4 均在过程中产生，且在下一步又被消耗，故为中间产物，B 正确； C．CH3Co(CO)4 中心 Co 与 4 个 CO 配体形成配位键，故配位数为 4，CH3COCo(CO)3H2O 中心 Co 与 3 个 CO 配体、1 个 H2O 配体之间形成配位键，故配位数也为 4，C 错误； D．由图示知，CH3OH、CO 为反应物，CH3COOH 为最终生成物，故总方程式为：CH3OH+CO CH3COOH，D 正确； 故答案选 AC。 20．（2021·山东德州市·高三一模）在二氧化碳合成甲醇的研究中，催化剂是研究的关键。目前国内外研究 主要集中于铜基催化剂，有学者提出了如图 CO2 的转化过程。下列说法错误的是( ) A．铜元素位于周期表中的 ds 区 B．步骤④中有化学键的断裂和形成 C．甲酸乙酯是该过程的催化剂 D．反应过程中，催化剂参与反应，改变了反应历程 【答案】C 【详解】 A．铜元素位于周期表中的 ds 区，A 项正确； B．步骤④是化学反应，有旧键的断裂和新键的形成，B 项正确； C．由图可知，步骤④生成甲酸乙酯，步骤⑤消耗甲酸乙酯，甲酸乙酯是催化反应的中间产物而不是催化剂， C 项错误； D．在反应过程中，催化剂参与反应，催化剂可以加快化学反应速率，降低活化能，改变反应历程，D 项正 确； 答案选 C。