2022年高考化学二轮专题《催化剂与反应机理的微观分析》.docx

1、2022年高考化学二轮（化学反应原理）专题催化剂与反应机理的微观分析1.汽车发动机在稀燃和富燃条件下交替进行，将尾气中的NOx在催化剂上反应脱除。其工作原理示意图如下：下列说法错误的是()A.稀燃过程中，Pt作催化剂，NO与氧气反应生成NO2B.稀燃过程中，NO2与BaO反应生成NO和Ba(NO3)2C.富燃过程中，Pt催化下NO2被CO还原的反应为：2NO24CON24CO2D.富燃过程中，还原产物N2和CO2解析A.根据稀燃图示可知，NO和氧气在Pt的催化作用下反应生成NO2，化学方程式为：2NOO22NO2，故A正确；B.在稀燃过程中，NO2被BaO吸收时，由于BaO无强氧化性和强还原性

2、，故NO2发生歧化反应，化学方程式应为：BaO3NO2=NOBa(NO3)2，故B正确；C.富燃过程中，NO2被CO还原为氮气，而CO被氧化为二氧化碳，故化学方程式为：2NO24CON24CO2，故C正确；D.富燃过程中，还原产物为N2，CO2为氧化产物，故D错误。答案D2.如图为氟利昂(如CFCl3)破坏臭氧层的反应过程示意图，下列说法不正确的是()A.过程中断裂极性键CCl键B.过程可表示为O3Cl=ClOO2C.过程中OO=O2是吸热过程D.上述过程说明氟利昂中氯原子是破坏O3的催化剂解析A.过程中CFCl3转化为CFCl2和氯原子，断裂极性键CCl键，故A正确；B.根据图示信息可知，过

3、程可表示为：O3Cl=ClOO2，故B正确；C.OO=O2为原子结合成分子的过程，为放热过程，故C错误；D.上述过程说明，氟利昂中氯原子在反应前后不变，是破坏O3的催化剂，故D正确。答案C3我国科学家研究了活性炭催化条件下煤气中的和Hg的协同脱除，部分反应机理如图(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。有关该过程的叙述错误的是A产生清洁燃料B脱除率不是100%C只被氧化D催化剂表面发生了极性共价键的断裂【答案】C【详解】A由机理图可知，H2S被吸附在催化剂活泼炭表面形成H原子，H原子与H原子成键生成清洁燃料H2，故A正确；B由机理图可知，H2S分解产生的H2和S会再次生成部分H2S，故H2S脱除率

4、小于100%，故B错误；C由机理图可知，H2S在催化过程中形成了SO2、单质S、CS2和H2，S元素化合价升高被氧化，H元素化合价降低被还原，则H2S既被氧化又被还原，故C错误；DH2S被吸附在催化剂活泼炭表面形成H原子和S原子，断裂的H-S键是极性共价键，故D正确；4.(双选)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，反应机理如图所示。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.催化剂Cu结合氢原子，催化剂Cu2O结合含碳微粒C.该催化过程中只涉及化学键的形成，未涉及化学键的断裂D.

5、有可能通过调控反应条件获得甲醛等有机物解析A.由图示反应过程可知，CO2转化为甲醇时，需经过COOHCOCHOCH2OCH3OCH3OH等一系列还原过程，选项错误，A符合题意；B.由图示反应过程可知，催化剂Cu结合氢原子，Cu2O结合含碳微粒，选项正确，B不符合题意；C.任何化学反应的发生，都伴随着化学键的断裂与形成的过程，选项错误，C符合题意；D.由于转化过程中形成CHO、COOH，因此通过控制反应条件，可获得甲醛、甲酸等有机物，选项正确，D不符合题意。答案AC5.某科研团队研制出“TMLiH(TM表示过渡金属)”双催化剂体系，显著提高了在温和条件下氮气和氢气合成NH3的效率，原理示意如下：

6、下列分析不合理的是()A.状态，吸收能量并有NN键发生断裂B.合成NH3总反应的原子利用率是100%C.“TMLiH”能降低合成氨反应的H D.生成NH3：2LiNH3H2=2LiH2NH3解析A.状态为氮气转化为氮原子的过程，NN键发生断裂要吸收能量，故A正确；B.由流程可知氮气和氢气反应，生成物只有氨气，原子利用率为100%，故B正确；C.催化剂可降低反应的活化能，但不能降低反应物和生成物的总能量，不能改变反应热，故C错误；D.由状态可知生成NH3：2LiNH3H2=2LiH2NH3，故D正确。答案C6.用H2消除酸性废水中的致癌物NO，其反应过程示意图如图所示，下列说法不正确的是()A.

7、Pd上发生的电极反应为：H22e=2HB.Fe()与Fe()的相互转化起到了传递电子的作用C.反应过程中NO被Fe()还原为N2D.用该法处理后水体的pH降低解析A.Pd上发生的电极反应为：H22e=2H，故不选A；B.由图中信息可知，Fe()与Fe()是该反应的催化剂，其相互转化起到了传递电子的作用，故不选B；C.反应过程中NO被Fe()还原为N2，故不选C；D.总反应为3H22NO2H=N24H2O。用该法处理后由于消耗水体中的氢离子，pH升高，故选D。答案D7.大气中氮氧化物和碳氢化合物受紫外线作用可产生二次污染物光化学烟雾，其中某些反应过程如图所示。下列说法正确的是()A.丙烯发生氧化

8、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，故A正确；B.根据示意图，O2O3，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，故B错误；C.反应中NO转化成NO2，化合价升高，即反应为氧化还原反应，故C错误；D.有O2参与反应，但后面没有O2的生成，因此O2不作催化剂，故D错误。答案A8.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.HH的断裂需要吸收能量B.，CO2发生加成反应C.中，CO被氧化为CH4D.生成CH4的总反

9、应方程式是CO24H2CH42H2O解析A.拆开化学键要吸收能量，HH的断裂需要吸收能量，故A正确；B.，CO2中一个碳氧双键断裂，与羟基发生加成反应，故B正确，C.中，CO被还原为CH4，故C错误；D.根据质量守恒，生成CH4的总反应方程式是CO24H2CH42H2O，故D正确。答案C9.二氧化碳捕获技术用于去除气流中的二氧化碳或者分离出二氧化碳作为气体产物，其中CO2催化合成甲酸是原子利用率高的反应，且生成的甲酸是重要化工原料。下列说法不正确的是()A.二氧化碳的电子式：B.在捕获过程，二氧化碳分子中的共价键完全断裂C.N(C2H5)3能够协助二氧化碳到达催化剂表面D.CO2催化加氢合成甲

10、酸的总反应式：H2CO2HCOOH解析A.二氧化碳分子中含有两个碳氧双键，其电子式为，故A正确；B.在捕获过程中，二氧化碳分子中两个C=O键中，仍然有1个CO键保留在甲酸中，二氧化碳分子中的共价键没有完全断裂，故B错误；C.N(C2H5)3能够协助二氧化碳到达催化剂表面，然后中间产物与氢气反应生成甲酸和N(C2H5)3，故C正确；D.根据图示可知，CO2催化加氢合成甲酸的总反应式为H2CO2HCOOH，故D正确 。答案B10.磺酸树脂催化下的烯烃二羟化反应历程的示意图如下：(R1、R2、R3、R4均表示烃基或H原子。)下列说法不正确的是()A.过程中，H2O2作氧化剂B.过程中，有碳碳键、碳氢

11、键断裂C.过程中反应的原子利用率为100%D.在反应历程中，有水参与反应解析A.过程中H2O2中的氧元素由1价降低到2价得电子发生还原反应生成H2O，H2O2作氧化剂，故A正确；B.过程中和生成和，断裂的是中的碳碳键和中的硫氧键、氧氧键，故B错误；C.过程中只生成了，没有其他物质生成，原子利用率为100%，故C正确；D.过程中有水参与反应，故D正确。答案B11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解析A.

12、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，A项错误；B.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%，B项正确；C.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，C项错误；D.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，D项错误。答案B12. (双选)中国化学家研究的一种新型复合光催化剂碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是()A.C3N4中C的化合价为4价B.反应的两个阶段转移电子数相

13、等C.阶段中，H2O2既是氧化剂，又是还原剂D.通过该反应，实现了化学能向太阳能的转化解析A.化合物C3N4中氮元素的化合价为3价，结合化合物中元素化合价代数和为0可得，碳元素的化合价为4价，A符合题意； B.由于两个过程中，参与反应的量未知，因此无法比较转移电子数的大小，B不符合题意；C.阶段中发生反应的化学方程式为：2H2O2=2H2OO2，H2O2中氧元素由1价变为2价和0价，因此H2O2既是氧化剂，又是还原剂，C符合题意；D.该反应中，实现了太阳能转化为化学能，D不符合题意。答案AC13. (双选)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：下列说法不正确

14、的是()A.反应的产物中含有水 B.反应中只有碳碳键形成C.汽油主要是C5C11的烃类混合物 D.图中a的名称是3甲基丁烷解析A项，根据原子守恒，可知，CO2H2=COH2O，正确；B项，反应中还有碳氢键、氢氧键的形成，错误；C项，汽油主要是C5C11的烃类混合物，正确；D项，图中a的名称是2甲基丁烷，错误。答案BD14. (双选)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如左图；研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如右图。下列说法正确的是()A.NH3催化还原NO为吸热反应B.过程中NH3断裂极性键C.过程中NO为氧化剂，Fe2为还原剂D.脱硝的总反应为：

15、4NH3(g)4NO(g)O2(g)4N2(g)6H2O(g)解析A.反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，故NH3催化还原NO为放热反应，故A错误；B.NH3断裂极性键，故B正确；C.NON2，化合价由2价0价，化合价降低，得电子作氧化剂，Fe2在反应前后没有发生变化，故作催化剂，故C错误；D.由图像得，脱硝的总反应为：4NH3(g)4NO(g)O2(g)4N2(g)6H2O(g)，故D正确。答案BD15CO2在某催化剂表面与氢气作用制备甲醇的反应机理如下图所示。下列说法错误的是ACO2的电子式为B催化剂可以降低该反应过程中的活化能C该催化循环中共产生了5种中间粒子D总反应方程式为【答案

16、】C【详解】ACO2分子中C原子与两个O原子分别共用两对电子，电子式为，A项正确；B催化剂可以改变反应路径，降低反应过程中的活化能，B项正确；C由流程可知，催化循环中产生了氢原子和5种含碳离子等共6种中间粒子，C项错误；D由图可知反应物为CO2和H2，最终产物为CH3OH和H2O，总反应方程式为：，D项正确；综上所述答案为C。16已知反应，若往该溶液中加入含的某溶液，反应机理：下列说法错误的是A是该反应的催化剂，加入后降低了该反应的活化能B往该溶液中滴加淀粉溶液，溶液变蓝，适当升温，蓝色加深C步骤中和的总能量低于和的总能量D增大浓度或浓度，反应、反应的反应速率均加快【答案】B【详解】A.从反应

17、过程中铁离子参与反应，最后又生成铁离子，所以铁离子为该反应的催化剂，加入铁离子后反应的活化能降低，故A正确，不符合题意；B.该反应生成碘单质，所以滴加淀粉显蓝色，该反应为放热反应，所以加热使平衡逆反应方向移动，碘单质浓度减小，蓝色变浅，故B错误，符合题意；C.从图分析，步骤中和的总能量低于和的总能量，故C正确，不符合题意；D. 增大浓度，反应速率加快，生成的亚铁离子浓度增大，使反应的速率加快，若增大浓度反应，反应的反应速率加快，生成的铁离子浓度增大，使反应的速率加快，故D正确，不符合题意。故选B。17镍基La2O3催化CO2甲烷化反应机理，如下图所示，下列叙述错误的是A是反应的中间体B在镍基L

18、a2O3催化下，明显被活化C在镍基La2O3催化下，H2分子中的H-H断裂D存在反应La2O3CO3=+La2O3【答案】B【分析】根据反应机理，可知CO2与La2O3生成La2O3CO3，La2O3CO3反应得到+La2O3，最终生成CH4，因此反应的总反应为CO2+4H2CH4+2H2O，据此分析解答。【详解】A根据机理，生成又被消耗，是反应的中间体，A正确；B在镍基La2O3催化下，CO2转化为，C原子被活化与H结合形成，B错误；C在镍基La2O3催化下，H2分子中的H-H断裂，H与结合得到，C正确；D由机理图可知，在镍基La2O3催化下，发生反应La2O3CO3=+La2O3，D正确；

19、答案选B。18二氧化碳甲烷化对缓解能源危机意义重大，二氧化碳在催化剂的作用下与氢气作用制备甲烷的反应机理如下图所示。下列说法错误的是ANi和是该反应的催化剂B的过程为放热过程C催化剂不能改变该反应的总体热效应D该反应的总反应方程式为【答案】B【详解】A由图可知该循环中Ni和是该反应的催化剂，故A正确；B为断键的过程，该过程为吸热过程，故B错误；C催化剂可以降低反应的活化能，但不能改变该反应的总体热效应，故C正确；D根据图中信息得到该反应的总反应方程式为，故D正确。综上所述，答案为B。19（双选）乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。下列叙述正确的是A总反应为放热反应

20、故此反应不需要加热就能发生B反应属于加成反应C总反应速率由第步反应决定D第步反应的中间体比第步反应的中间体稳定【答案】CD【详解】A根据反应物与生成物的能量关系可知，反应物的总能量比生成物的总能量高，所以该反应为放热反应，但反应条件是否加热与反应热无关，选项A错误；B只有反应存在碳碳双键生成碳碳单键，则只有反应为加成反应，选项B错误；C第步反应活化能最大，故其反应速率较小，属于反应过程中的慢反应，故总反应速率由第步反应决定，选项C正确；D第步反应的中间体比第步反应的中间体能量低，能量越低越稳定，所以第步反应的中间体较稳定，选项D正确；答案选CD。20锌配合物催化CO2和环氧丙烷反应的机理如图所

21、示，由机理可知下列反应不能实现的是AB+O=C=OCO=C=O+D+I【答案】D【详解】通过分析反应机理图，可得到A、B、C三个反应的方程式，而D选项中反应物中缺少一个正电荷，生成物中I应该是I，选项D不能实现，故答案为D。21硫酸盐(含SO，HSO)气溶胶是 PM2.5的成分之一、近期科研人员提出了雾霾微颗粒中硫酸盐生成的转化机理，其主要过程示意图如图：下列说法不正确的是A该过程中有氧氢键断裂BNO2是该机理的催化剂C该机理总反应为：SO+2NO2+H2O=HSO+NO+ HNO2D控制SO2和NOx的排放是治理雾霾的有效措施之一【答案】B【分析】图中过程从左至右依次表示和NO2反应生成和，

22、反应方程式为+ NO2=+，和NO2加入一个水分子转化为HNO2和，反应方程式为+NO2+H2O= HNO2+，由此分析。【详解】A根据图示转化过程中，由转化为，根据图示对照，有水分子中的氧氢键的断裂，故A正确；B根据图示的转化过程，NO2转化为HNO2，N元素的化合价由+4价变为+3价，化合价降低，得电子被还原，做氧化剂，则NO2是生成硫酸盐的氧化剂，故B错误；C由方程式+可得总反应为SO+2NO2+H2O=HSO+NO+ HNO2，故C正确；D雾霾主要由SO2、NOx和可吸入颗粒物这三项组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的主要原因，因此控制SO2和NOx的排放是治

23、理雾霾的有效措施之一，故D正确；综上所述，说法不正确的是B项，故答案为B。22乙烯作为还原剂的脱硝()机理如图所示。下列说法不正确的是A是反应的中间体B过程I未发生氧化还原反应C脱硝总反应：D反应中有非极性键的形成，没有非极性键的断裂【答案】D【详解】A由图所示 为过程的产物，过程的反应物，故A正确；BO2，O元素的化合价没有发生变化，没有发生氧化还原反应，故B正确；C从反应机理图可知，参与反应的有氧气、乙烯、一氧化氮，产物为氮气、二氧化碳、水，故C正确；D反应中乙烯、氧气分子中的非极性键发生断裂，故D错误；故选D。23最新文献报道，有机小分子可催化多氟芳香化合物的取代反应，机理如下图所示。下列说法错误的是A2是催化剂B4和7都是反应中间体C5为时，1是D2向4的转化过程中有非极性键与极性健的断裂与形成【答案】D【详解】A由题干反应历程图可知，进入体系的物质为3和5是反应物，离开体系的物质为1和6是生成物，而是在体系中循环的物质，故2是催化剂，A正确；B由题干反应历程图可知，4和7都是反应中间体，B正确；C根据历程图可知，5为即将历程图5中的X换成-OOCCH3时，则也将1中的X换成-OOCCH3，故生成物1是，C正确；D由历程图可知，2向4的转化过程中断裂了C-F极性键，形成了C-N，N-F极性键，故无非极性键的断裂与形成，D错误；故答案为：D。