2020年高考化学命题高频考点反应历程机理图像能垒图循环图直线图试题微专题复习.docx

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1．炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示，活化氧可以快速氧化二氧化硫。

下列说法错误的是（ ）

A．氧分子的活化包括O－O键的断裂与C－O键的生成

B．每活化一个氧分子放出0.29eV的能量

C．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV

D．炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂

【答案】C

【解析】A项，由图可知，氧分子的活化是O－O键的断裂与C－O键的生成过程，正确；

B项，由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此每活化一个氧分子放出0.29eV的能量，正确；

C项，由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV，错误；

D项，活化氧可以快速氧化二氧化硫，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂，正确。

2．水煤气变换反应为：

CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）。

我国学者结合实验与计算机模拟结果，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．水煤气变换反应的ΔH>0

B．步骤③的化学方程式为：

CO●+OH●+H2O（g）=COOH●+H2O●

C．步骤⑤只有非极性键H-H键形成

D．该历程中最大能垒（活化能）E正=1.70eV

【答案】B

【解析】A项，图象分析可知水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2，最后生成产物的能量低于反应物，反应的焓变ΔH小于0，错误；B项，结合此图分析判断，③是发生的过渡反应：

CO●+OH●+H2O（g）=COOH●+H2O●，正确；C项，步骤⑤中H-O键原反应物中已经存在，则形成的化学键包括极性键C=O，非极性键H-H键形成，错误；D项，该历程中最大能垒（活化能）E正=1.86eV-（-0.16eV）=2.02eV，错误。

3．热催化合成氨面临的两难问题是：

采用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。

我国科研人员研制了Ti-H-Fe双温区催化剂（Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100℃）。

Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。

下列说法正确的是（）

A．①为氮氮三键的断裂过程

B．①②③在低温区发生，④⑤在高温区发生

C．④为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程

D．使用Ti-H-Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应

【答案】C

【解析】A项，根据图示，①为氮分子的吸附在催化剂表面的过程，氮氮三键没有断裂，错误；B项，①②③在高温区发生，提高反应速率，④⑤在低温区发生，促进平衡正向移动，错误；C项，根据图示④为

→

，N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递，正确；D项，反应的焓变只与反应体系的始态

和终态有关，与催化剂无关，错误。

4．我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换[CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）]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。

可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。

【答案】小于2.02 COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*（或H2O*=H*+OH*）

【解析】根据图示，CO（g）和H2O（g）的能量大于CO2（g）和H2（g），所以水煤气变换的ΔH小于0；根据图示，正反应活化能的最大值为1.86-（-0.16）=2.02eV；该历程为COOH*+H*+H2O*生成COOH*+2H*+OH*，反应方程式是

COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*。

5．CO2与H2合成甲醇：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒，在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方向取得重要进展，该反应历程如图所示．

容易得到的副产物有CO和CH2O，其中相对较多的副产物为________________；上述合成甲醇的反应速率较

慢，要使反应速率加快，主要降低下列变化中________（填字母）的能量变化．

A．*CO+*OH®*CO+*H2O B．*CO®*OCH

C．*OCH2®*OCH3 D．*OCH3®*CH3OH

【答案】CO A

【解析】由图可知生成副产物CH2O的能量变化大，即能垒高，反应进行难，生成的量少，所以其中相对较多的副产物为CO；由图可知生成甲醇的过程中，能垒最高的变化为*CO+*OH®*CO+*H2O，该反应速率最

慢，所以要想提高整个反应速率，应该降低该反应的能垒，故选A。

6．2010年Sheth等得出乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理（如图）。

其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。

上述吸附反应为________（填“放热”或“吸热”）反应，该历程中最大能垒（活化能）为____________kJ·mol-1，该步骤的化学方程式为________________________。

【答案】放热+85 C2H3*＋H*→C2H4*

【解析】由图可知，吸附时能量降低，解吸时能量升高，如C2H4*→C2H4△H＝＋82kJ·mol－1，基元反应中，

C2H3*＋H*→C2H4*的活化能最大，为＋85kJ·mol－1。

4

1．关于下列转化过程分析不正确的是（ ）

A．Fe3O4中Fe元素的化合价为+2、+3

B．过程Ⅰ中每消耗58gFe3O4转移1mol电子

Δ

C．过程Ⅱ的化学方程式为3FeO+H2O Fe3O4+H2↑

D．该过程总反应为2H2O=O2↑+2H2↑

【答案】B

【解析】A．Fe3O4的化学式可以改写为Fe2O3•FeO，则Fe3O4中Fe元素的化合价为+2、+3，故A正确；

B．过程Ⅰ：

2Fe3O4（s）═6FeO（s）+O2（g）当有2molFe3O4分解时，生成1mol氧气，而58gFe3O4的物质的量为0.25mol，故生成0.125mol氧气，而氧元素由﹣2价变为0价，故转移0.5mol电子，故B错误；

Δ

C．过程Ⅱ中FeO与水反应生成四氧化三铁和氢气，反应化学方程式为3FeO+H2O Fe3O4+H2↑，故C正确；

D．过程Ⅰ：

2Fe3O4（s）═6FeO（s）+O2（g）过程II：

3FeO（s）+H2O（l）═H2（g）+Fe3O4（s）。

则该过程总反应为2H2O═O2↑+2H2↑，故D正确。

2．科学工作者研发了一种SUNCAT的系统，借助锂循环可持续合成氨，其原理如下图所示。

下列说法不正确的是（）

A．过程I得到的Li3N中N元素为—3价

B．过程Ⅱ生成W的反应为Li3N+3H2O===3LiOH+NH3↑

C．过程Ⅲ中能量的转化形式为化学能转化为电能

D．过程Ⅲ涉及的反应为4OH－－4e－＝O2↑+2H2O

【答案】C

【解析】A.Li3N中锂元素的化合价为+1价，根据化合物中各元素的代数和为0可知，N元素的化合价为-3价，

A项正确；

B.由原理图可知，Li3N与水反应生成氨气和W，元素的化合价都无变化，W为LiOH，反应方程式：

Li2N+3H2O

＝3LiOH+NH3↑，B项正确；

C.由原理图可知，过程Ⅲ为电解氢氧化锂生成锂单质、氧气和水，电能转化为化学能，C项错误；

D.过程Ⅲ电解LiOH产生O2，阳极反应为4OH－－4e－＝O2↑+2H2O，D项正确。

3．在酸性条件下，黄铁矿（FeS2）催化氧化的反应方程式为2FeS2+7O2+2H2O=2Fe2++4SO42-+4H+，实现该反应的物质间转化如图所示。

下列分析错误的是（）

A．反应I的离子方程式为4Fe（NO）2++O2+4H+=4Fe3++4NO+2H2O

B．反应Ⅱ的氧化剂是Fe3+C．反应Ш是氧化还原反应

D．黄铁矿催化氧化中NO作催化剂

【答案】C

【解析】A．根据图示，反应I的反应物为Fe（NO）2+和O2，生成物是Fe3+和NO，结合总反应方程式，反应的离子方程式为4Fe（NO）2++O2+4H+=4Fe3++4NO+2H2O，故A正确；B．根据图示，反应Ⅱ的反应物是Fe3+和FeS2，生成物是Fe2+和SO42-，反应中铁元素的化合价降低，氧化剂是Fe3+，故B正确；C．根据图示，反应Ш的反应物是Fe2+和NO，生成物是Fe（NO）2+，没有元素的化合价发生变化，不是氧化还原反应，故C错误；D．根据

2FeS2+7O2+2H2O=2Fe2++4SO42-+4H+，反应过程中NO参与反应，最后还变成NO，NO作催化剂，故D正确；

4．科研人员借助太阳能，将H2S转化为可再利用的S和H2的工作原理如图所示。

下列叙述错误的是（）

A．该电池能实现将光能转化为化学能

B．a电极的电极反应：

2H++2e-=H2↑

C．光照后，b电极的电极反应：

H2S-2e-=2H++S

D．a电极区溶液的pH不变

【答案】C

【解析】

A项，该电池通过光照发生化学反应，形成原电池，将光能转化为化学能，正确；

B项，根据图示，在a电极上H+获得电子变成氢气，a电极的电极反应为2H++2e-=H2↑，正确；

C项，根据图示，光照后，b电极上，Fe2+失去电子，电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，错误；

D项，电池工作时，a极区消耗的H+的物质的量与通过离子交换膜进入a极区的H+相等，因此a极区溶液的pH不变，正确。

5．O2气氛下乙苯催化脱氢可同时存在以图2两种途径：

①a=______。

②途径I的反应历程如图3所示，下列说法正确的是_____。

a.CO2为氧化剂 b.状态1到状态2形成了O-H键

c.中间产物只有 d.该催化剂可提高乙苯的平衡转化率

【答案】159.2 a、b

【解析】①反应过程中能量变化与反应途径无关，只与物质的始态和终态有关，根据图示可知反应热

∆H=117.6kJ/mol+41.6kJ/mol=+159.2kJ/mol。

②a.CO2与乙苯反应后变为CO，C元素化合价降低，C获得电子，因此CO2为氧化剂,a正确；

b.根据图示可知由状态1到状态2形成了O-H键，b正确；

c.由反应历程可知中间产物除了（），还有，c错误；

d.催化剂对化学平衡移动无影响，因此不能改变乙苯的转化率，d错误。

6.将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如下图所示。

①在图示的转化中，化合价不变的元素是____________。

②在温度一定和不补加．．．溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。

欲使生成的硫单质中不含CuS，可采取的措施有____________。

【答案】Cu、Cl、H增加氧气的通入量或增加起始时c（Fe3+）

7．用H2制备H2O2的一种工艺简单、能耗低的方法，反应原理如下图所示。

总反应的化学方程式为___________。

【答案】H2+O2H2O2

8．光催化降解过程中形成的羟基自由基（·OH）和超氧离子（·O2-）具有光催化能力，催化原理如图2所示。

请写出NO3-转化为无毒物质的电极反应式：

_________________________________。

【答案】

（1）2NO3-+12H++6e-=N2↑+6H2O

【解析】

（1）从图中可以看出，NO3-在H+存在的环境中得电子，生成N2等，电极反应式为2NO3-+12H++6e-=N2↑+6H2O。

答案为：

2NO3-+12H++6e-=N2↑+6H2O；

9．砷元素有+2、+3两种常见价态。

一定条件下，雌黄和雄黄的转化关系如图所示。

①

Ⅰ

中，氧化剂是

__

____

。

②Ⅱ中，若1molAs4S4反应转移28mole-，则反应Ⅱ的化学方程式是____ __。

【答案】As2S3 As4S4+7O22As2O3+4SO2

【解析】

（1）①Ⅰ中Sn的化合价升高，As的化合价降低，所以As2S3在反应中得电子作氧化剂；

②Ⅱ中，若1molAs4S4反应转移28mole-，则反应消耗7mol氧气，反应的方程式为：

As4S4+7O22As2O3+4SO2；

10．NaClO碱性溶液吸收法。

工业上常用碱性NaClO废液吸收SO2，反应原理为：

ClO-+SO2+2OH-=Cl-+SO24-+H2O，为了提高吸收效率，常用Ni2O3作为催化剂。

在反应过程中产生

的四价镍和氧原子具有极强的氧化能力，可加快对SO2的吸收。

该催化过程如下图所示：

a.过程1的离子方程式是Ni2O3+ClO-=2NiO2+Cl-，过程2的离子方程式为___ ___。

b.Ca（ClO）2也可用于脱硫，且脱硫效果比NaClO更好，原因是__ ____。

【答案】ClO-+2NiO2=Ni2O3+Cl-+2OCa2+与SO24-结合生成微溶的CaSO4有利于反应的进行【解析】a.根据图示可知，转化关系中的过程1是Ni2O3和ClO-发生反应生成NiO2和Cl-，反应的离子方程式为Ni2O3+ClO-=2NiO2+Cl-；过程2为ClO-与NiO2反应生成Ni2O3、Cl-和O，该反应的离子方程式为：

ClO-+2NiO2=Ni2O3+Cl-+2O，故答案为：

ClO-+2NiO2=Ni2O3+Cl-+2O；

b.由于Ca2+与SO24-结合生成微溶的CaSO4有利于反应的进行，所以Ca（ClO）2也可用于脱硫，且脱硫效果比

NaClO更好，故答案为：

Ca2+与SO24-结合生成微溶的CaSO4有利于反应的进行；

11．CeO2是汽车尾气净化催化剂中最重要的助剂，工作原理如图1所示。

写出过程1发生反应的化学方程式：

________________________________。

【答案】CeO2=CeO（2－x）＋xCO2

【解析】根据图1所示，过程1中CeO2和一氧化碳反应生成二氧化碳CeO（2-x），根据物料守恒，化学反应方程式

为：

xCO＋CeO2=CeO（2－x）＋xCO2；

12．①以乙烯（C2H4）作为还原剂脱硝（NO），其脱硝机理如图所示，若反应中n（NO）:

n（O2）=2：

1，则总反应的化

学方程式为_______________。

②用Ni2+可直接催化NO分解生成N2、O2，将其反应机理补充完整（Vo代表氧空穴）：

2Ni2++2Vo+2NO→2Ni3++2O-+N2 2O-→O2-+1/2O2+Vo _________________________

【答案】①6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O ②2Ni3++O2-→2Ni2++VO+O2

【解析】①根据图示可知，在催化剂的作用下，C2H4与NO、O2反应最终生成N2、CO2、H2O，反应中n（NO）:

n（O2）

=2：

1，反应总方程式为6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O

②用NO可直接催化NO分解生成N2、O2，反应的总反应为2NOO2+N2，根据反应原理，Ni2+为催化剂，

用总反应-（2Ni2++2Vo+2NO→2Ni3++2O-+N2）-（2O-→+O2-+1/2O2+Vo）得：

2Ni3++O2-→2Ni2++VO+O2

13．用H2制备H2O2的一种工艺简单、能耗低的方法，反应原理如图（c）所示。

总反应的化学方程式为____________________________________________________。

[PdCl4]2－

【答案】H2＋O2=====H2O2

【解析】根据图示，用H2制备H2O2，Pd、[PdCl2O2]2－为中间产物，[PdCl4]2－为催化剂，故总反应的化学方程式

[

为H2＋O2PdCl====4=]2－H2O2。

7

整理与编辑沈立鹏

1．氮及其化合物的转化过程如图所示。

下列分析合理的是（）

A．催化剂a表面发生了极性共价键的断裂和形成

B．N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100%

C．在催化剂b表面形成氮氧键时，不涉及电子转移

D．催化剂a、b能提高反应的平衡转化率

【答案】B

【解析】A项，催化剂A表面是氮气与氢气生成氨气的过程，发生的是同种元素之间非极性共价键的断裂，错误；B项，N2与H2在催化剂a作用下反应生成NH3属于化合反应，无副产物生成，其原子利用率为100%，正确；C项，在催化剂b表面形成氮氧键时，氨气转化为NO，N元素化合价由-3价升高到+2价，失去电子，错误；

D项，催化剂a、b只改变化学反应速率，不能提高反应的平衡转化率，错误。

2．中科院设计了一种新型的多功能复合催化剂，实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油，其过程如图。

下列有关说法正确的是（）

A．在Na-Fe3O4上发生的反应为CO2+H2=CO+H2O

B．中间产物Fe5C2的生成是实现CO2转化为汽油的关键

C．催化剂HZMS-5可以提高汽油中芳香烃的平衡产率

D．该过程，CO2转化为汽油的转化率高达78％

【答案】B

【解析】A项，由流程图可知，CO2+H2在Na-Fe3O4催化剂表面反应生成烯烃，根据元素和原子守恒可知，其反应为：

2CO2+6H2 =（Na-Fe3O4） CH2=CH2+4H2O，错误；B项，中间产物Fe5C2是无机物转化为有机物的中间产物，

是转化的关键，正确；C项，催化剂HZMS-5的作用是加快反应速率，对平衡产率没有影响，错误；D项，由图分析78%并不是表示CO2转化为汽油的转化率，错误；

3．厌氧氨化法（Anammox）是一种新型的氨氮去除技术，下列说法中正确的是（）

A．1molNH4+所含的质子总数为10NA

B．联氨（N2H4）中含有离子键和非极性键

C．过程II属于氧化反应，过程IV属于还原反应

D．过程I中，参与反应的NH4+与NH2OH的物质的量之比为1∶2

【答案】C

【解析】A项，1molNH4+所含的质子总数为11NA，错误；B项，联氨（）中含有极性键和非极

性键，错误；C项，过程II中N元素化合价升高，发生氧化反应，过程IV中N化合价降低，发生还原反应，正确；D项，过程I中，参与反应的NH4+到N2H4化合价升高1个，NH2OH到N2H4化合价降低1个，它们物质的量之比为1∶1，错误。

4．我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下。

下列说法错误的是（）

A．反应①的产物中含有水

B．汽油主要是C5~C11的烃类混合物

C．反应②中只有碳碳键形成

D．图中a的名称是2-甲基丁烷

【答案】C

【解析】A项，反应①为二氧化碳和氢气反应生成一氧化碳和水，产物中含有水，正确；B项，汽油是石油的分馏产物，主要是C5~C11的烃类混合物，正确；C项，反应②中不仅有碳碳键形成，还有碳氢键形成，错误；D项，图中a主链有4个碳原子，2号碳上有一个甲基，所以名称是2-甲基丁烷，正确。

5．我国学者研究出一种用于催化DMO和氢气反应获得EG的纳米反应器，下图是反应的微观过程示意图。

下列说法中正确的是

A．Cu纳米颗粒是一种胶体

B．DMO的名称是二乙酸甲酯

C．该催化反应的有机产物只有EG

D．催化过程中断裂的化学健有H-H、C-O、C＝O

【答案】D

【解析】A项，Cu纳米颗粒是单质，而胶体是混合物，错误；B项，DMO的名称是乙二酸二甲酯，错误；C项，该催化反应的有机产物只有EG还有甲醇，错误；D项，CH3COO—COOCH3+4H2→CH3OH+HOCH2CH2OH，由图及反应可知催化过秳中断裂的化学健有H—H、C—O、C＝O，正确。

6．我国科学家使用双功能催化剂（能吸附不同粒子）催化水煤气变换反应：

CO（g）＋H2O（g）＝CO2（g）＋H2（g） ΔH

＜0，在低温下获得高转化率与高反应速率。

反应过程示意图如下：

下列说法正确的是（）

A．图示显示：

起始时的2个H2O最终都参与了反应

B．过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程

C．过程Ⅲ只生成了极性共价键

D．使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH

【答案】A

【解析】A项，根据反应过程示意图，过程Ⅰ中1个水分子中的化学键断裂，过程Ⅱ另一个水分子中的化学键断裂的过程，过程Ⅲ中形成了新的水分子，因此起始时的2个H2O最终都参与了反应，正确；B项，根据反应过程示意图，过程Ⅰ、Ⅱ中水分子中的化学键断裂的过程，为吸热过程，错误；C项，过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气，H2中的化学键为非极性键，错误；D项，催化剂不能改变反应的△H，错误；

7．我国科研人员研究了在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2加氢制甲醇过程中水的作用机理；其主反应历程如图所示

（H2→*H+*H）。

下列说法错误的是（）

A．二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率达100%

B．带标记的物质是该反应历程中的中间产物

C．向该反应体系中加入少量的水能增加甲醇的收率D．第③步的反应式为*H3CO+H2O→CH3OH+*HO

【答案】A

【解析】A项，从反应②、③、④看，生成2molH2O，只消耗1molH2O，所以二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率不是100%，错误；B项，从整个历程看，带标记的物质都是在中间过程中出现，所以带标记的物质是该反应历程中的中间产物，正确；C项，从反应③看，向该反应体系中加入少量的水，有利于平衡的正向移动，所以能增加甲醇的收率，正确；D项，从历程看，第③步的反应物为*H3CO、H2O，生成物为CH3OH、*HO，所以反应式为*H3CO+H2O→CH3OH+*HO，正确。

8．我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。

该历程示意图如下，则下列说法正确的是（）

A．E为该反应的反应热

B．①→②吸收能量

C．CH4→CH3COOH过程中，有极性键的断裂和非极性键的形成

D．加入催化剂能改变该反应的能量变化