专题微课(一) 催化反应机理与能垒图像分析 近几年高考常以催化剂的催化反应机理和能垒图像为情境载体进行命题,涉及角度有反应热、活化能、催化剂对反应历程的影响、能量变化分析、反应历程分析等。情境真实有用但由于陌生度高、思维转化大,重在考查学生的信息获取能力和迁移应用能力,成为大多数考生高分路上的“拦路虎”。 一、催化反应机理分析 高考领航 1.(2025·河南卷)在MoS2负载的Rh Fe催化剂作用下,CH4可在室温下高效转化为CH3COOH,其可能的反应机理如图所示。 下列说法错误的是 ( ) A.该反应的原子利用率为100% B.每消耗1 mol O2可生成1 mol CH3COOH C.反应过程中,Rh和Fe的化合价均发生变化 D.若以CD4为原料,用H2O吸收产物可得到CD3COOH 2.(2025·陕晋宁青卷)我国科研人员采用图示的电解池,由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂),下列说法错误的是 ( ) A.电解时,H+从右室向左室移动 B.电解总反应:TY+H2OTQ+2H2↑ C.以为原料,也可得到TQ D.用18O标记电解液中的水,可得到 重点破障 两步建立催化反应机理题的解题思维模型 (1)通览全图,找准一“剂”三“物” 一“剂” 指催化剂 催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的,以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上 三“物”指反应物、生成物、中间产物(或中间体) 反应物 通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物 生成物 通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是生成物 中间 产物 通过一个箭头脱离整个历程,但最终生成生成物的是中间体,通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体,中间体有时在反应历程中用“[ ]”标出 (2)逐项分析得答案 根据第一步由题给情境信息,找出催化剂、反应物、生成物、中间体,再结合每一选项设计的问题逐项分析判断,选出正确答案。 强训提能 1.(2025·成都模拟)某研究小组提出利用炔烃、醛、胺等工业大宗原料和炉烟二氧化碳的四组分串联反应,来实现恶唑烷酮及其衍生物的高效合成,反应历程如图所示。下列叙述正确的是 ( ) 已知:Ph为—C6H5,Bn为C6H5CH2— A.总反应的原子利用率为100% B.CO2和H2O是催化剂 C.途径b断裂了σ键和π键 D.产物6的分子式为C23H18NO2 2.(2025·信阳二模) 在电催化5 羟甲基糠醛(HMF)加氢制备2,5 呋喃二甲醇(BHMF)的反应中,碳负载的纳米Pb/PbO复合催化剂发挥了关键作用,其阴极的催化反应路径如图所示(代表活性氢)。下列说法错误的是 ( ) A.反应过程中有非极性键的断裂与形成 B.转化为H2会降低BHMF的产率 C.生成BHMF的电极反应式为HMF+2H2O+2e-==BHMF+2OH- D.Pb/PbO复合催化剂能提供双中心活性位点吸附HMF和 3.配合物[Co2(CO)8]催化烯烃氢甲酰化的反应历程如图所示。 下列有关叙述错误的是 ( ) A.整个催化反应历程中Co的成键数发生了变化 B.生成A的过程中有极性键、非极性键的断裂和形成 C.中间体物质D的结构简式为 D.该催化反应的总化学方程式为+CO+H2 二、能垒图像分析 高考领航 1.(2024·广东卷)对反应S(g) T(g)(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,增大,减小。基于以上事实,可能的反应历程示意图(———为无催化剂,┄为有催化剂)为 ( ) 2.(2025·河南卷)在催化剂a或催化剂b作用下,丙烷发生脱氢反应制备丙烯,总反应的化学方程式为CH3CH2CH3(g) CH3CH==CH2(g)+H2(g),反应进程中的相对能量变化如图所示[表示吸附态CH3CHCH2+H→CH3CH==CH2(g)+H2(g)中部分进程已省略]。 下列说法正确的是 ( ) A.总反应是放热反应 B.两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同 C.和催化剂b相比,丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定 D.①转化为②的进程中,决速步骤为CH3CH2CH3CH3CHCH ... ...
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