资源描述
,热点微专题强化练,热点微专题,3,催化剂与反应机理的微观分析,热点微专题3,【,典题示例,】,【,典例,】,(2020,山东等级考改编,)1,3-,丁二烯与,HBr,发生加成反应分两步,:,第一,步,H,+,进攻,1,3-,丁二烯生成碳正离子,();,第二步,Br,-,进攻碳正离子完成,1,2-,加成或,1,4-,加成。反应进程中的能量变化如下图所示。已知在,0,和,40,时,1,2-,加成产物与,1,4-,加成产物的比例分别为,7030,和,1585,。下列,说法正确的是,(,),【典题示例】,A.1,2-,加成产物比,1,4-,加成产物稳定,B.,与,0,相比,40,时,1,3-,丁二烯的转化率增大,C.,从,0,升至,40,1,2-,加成正反应速率增大,1,4-,加成正反应速率减小,D.,从,0,升至,40,1,2-,加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度,A.1,2-加成产物比1,4-加成产物稳定,【,解析,】,选,D,。根据图象分析可知该加成反应为放热反应,且生成的,1,4-,加成产物的能量比,1,2-,加成产物的能量低。能量越低越稳定,即,1,4-,加成产物比,1,2-,加成产物稳定,故,A,错误,;,该加成反应不管生成,1,4-,加成产物还是,1,2-,加成产物,均为放热反应,则升高温度,不利于,1,3-,丁二烯的转化,即在,40,时其转化率会减小,故,B,错误,;,从,0,升至,40,正化学反应速率均增大,即,1,4-,加成和,1,2-,加成反应的正反应速率均会增大,故,C,错误,;,从,0,升至,40,对于,1,2-,加成反应来说,化学平衡向逆向移动,即,1,2-,加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度,故,D,正确。,【解析】选D。根据图象分析可知该加成反应为放热反应,且生成的,【,核心归纳,】,1.,添加催化剂降低反应的活化能活化分子百分数增大有效碰撞次数增加化学反应速率加快。,2.,添加催化剂降低反应的活化能降低反应所需的温度减少能耗。,【核心归纳】,3.,添加催化剂能改变反应的路径,如乙醇的氧化实验,该实验的总反应为,2CH,3,CH,2,OH+O,2,2CH,3,CHO+2H,2,O,活化能为,E,总,;,使用铜丝作催化剂将一步反应改变,为两步反应,第一步反应为,2Cu+O,2,=2CuO,活化能为,E,1,;,第二步反应为,CH,3,CH,2,OH+CuO CH,3,CHO+Cu+H,2,O,活化能为,E,2,;,由于,E,1,E,总,、,E,2,E,总,所以化学,反应速率加快。,3.添加催化剂能改变反应的路径,如乙醇的氧化实验,该实验的总,4.,催化剂的选择性,:,对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况,理想的催化剂还具有大幅度提高目标产物在最终产物中比率的作用。,5.,酶作催化剂的特点,:,高效性、专一性,(,高选择性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽,),、温和性,(,反应条件温和,温度升高,酶发生变性失去催化活性,),。,4.催化剂的选择性:对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多,【,模拟演练,】,1.(2020,潍坊模拟,),乙炔在,Pd,表面选择加氢的反应机理如图所示。其中吸附在,Pd,表面上的物种用*标注。下列有关说法正确的是,(,),【模拟演练】,A.,吸附反应为吸热反应,B.,该正反应历程中最大能垒,(,活化能,),为,85 kJmol,-1,C.Pd,为固体催化剂,其表面积大小对催化效果无影响,D.,只有化学键的形成过程,A.吸附反应为吸热反应,【,解析,】,选,B,。图象分析可知吸附反应能量降低,为放热反应,故,A,错误,;,由图象,可知,该历程中最大能垒,(,活化能,),为,85 kJmol,-1,故,B,正确,;,固体催化剂,其表,面积越大,催化效果越好,故,C,错误,;,由图象可知,这一步的活,化能为,66 kJmol,-1,则该反应既有化学键的断裂,又有形成过程,故,D,错误。,【解析】选B。图象分析可知吸附反应能量降低,为放热反应,故A,2.,中科院兰州化学物理研究所用,Fe,3,(CO),12,/ZSM-5,催化,CO,2,加氢合成低碳烯烃反,应,所得产物含,C,2,H,4,、,C,3,H,6,、,C,4,H,8,等副产物,反应过程如图所示,下列说法正确的,是,(,),2.中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5,A.,第,步反应为,CO,2,+H,2,=CO+H,2,O,B.,第,步反应的活化能低于第,步,C.Fe,3,(CO),12,/ZSM-5,使,CO,2,加氢合成低碳烯的,H,减小,D.,添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同,A.第步反应为CO2+H2=CO+H2O,【,解析,】,选,A,。第一步反应为,CO,2,+H,2,CO+H,2,O,故,A,正确,;,活化能越高反应,越慢,第,步反应慢第,步反应快,第,步反应的活化能高于第,步,故,B,错误,;,所用,Fe,3,(CO),12,/ZSM-5,催化剂,可以降低反应的活化能,但是不能改变,H,故,C,错,误,;,平衡常数只受温度影响,添加不同助剂后,反应的平衡常数不变,故,D,错误。,【解析】选A。第一步反应为CO2+H2 CO,3.(2020,武汉模拟,),三甲胺,N(CH,3,),3,是重要的化工原料。我国科学家实现了使用铜催化剂将,N,N-,二甲基甲酰胺,(N(CH,3,),2,NCHO,简称,DMF),转化为三甲胺的合成路线。结合实验与计算机模拟结果,研究单一,DMF,分子在铜催化剂表面的反应历程,如图所示,:,3.(2020武汉模拟)三甲胺N(CH3)3是重要的化工原,该历程中最大能垒,(,活化能,)=,_,eV,该步骤的化学方程式为,_,。,【,解析,】,如图所示,反应历程中反应物和生成物相对能量差值最大的为最大能,垒,即,N(CH,3,),3,+OH,*,+H,*,=N(CH,3,),3,+H,2,O,反应过程中活化能最大,活化能,=,-1.02eV-(-2.21eV)=1.19 eV,。,答案,:,1.19,N(CH,3,),3,+OH,*,+H,*,=,N(CH,3,),3,+H,2,O,该历程中最大能垒(活化能)=_eV,该步骤的化学方程式,热点微专题强化练,热点微专题,3,催化剂与反应机理的微观分析,1.(2020,潍坊模拟,),科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时,得到甲醇在,Pd(),表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示,其中附在,Pd(),表面的物种用“*”标注。,热点微专题强化练热点微专题3催化剂与反应机理的微观分析1.,下列说法错误的是,(,),A.,中包含,CH,键的断裂过程,B.,该历程中能垒,(,反应活化能,),最小的是,C.,该历程中制约反应速率的方程式为,CH,3,OH,*,=CH,3,O,*,+H,*,D.,由此历程可知,:CH,3,OH(g)CO(g)+2H,2,(g),H,0,反应,的,H,0,反应的H0,温度升高使CO2,【,加固训练,】,在密闭容器中充入,5 mol CO,和,4 mol NO,发生反应,2NO(g)+2CO(g),N,2,(g)+2CO,2,(g),H,1,=-746.5 kJmol,-1,图,1,为平衡时,NO,的体积分数与压强的,关系。,【加固训练】,(1),温度,:,T,1,_,(,填“,”),T,2,。,(2),若在,D,点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中,A,G,点中的,_,点。,(1)温度:T1_(填“”)T2。,(3),某研究小组探究催化剂对,CO,、,NO,转化的影响。将,NO,和,CO,以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中,NO,含量,从而确定尾气脱氮率,(,脱氮率即,NO,的转化率,),结果如图,2,所示。若低于,200,图,2,中曲线,脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为,_;,a,点,_(,填“是”或“不是”,),对应温度下的平衡脱氮率,说明其理由,_,。,(3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和C,【,解析,】,(1),根据反应,2CO(g)+2NO(g)N,2,(g)+2CO,2,(g),H,=-746.5 kJmol,-1,升高温度,平衡逆向移动,所以,NO,的体积分数会增大,即,T,1,T,2,。,(2),若在,D,点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小,则平衡会逆向移,动,NO,的体积分数增加,重新达到的平衡状态可能是图中,A,点。,(3),根据图象可知,温度较低时,催化剂的活性偏低,因此温度低于,200,曲线,脱氮率随温度升高变化不大,;a,点不是对应温度下的平衡脱氮率,因为该反应为放,热反应,根据曲线,可知,a,点对应温度下的平衡脱氮率应该更高。,【解析】(1)根据反应2CO(g)+2NO(g)N2,答案,:,(1),(2)A,(3),温度较低时,催化剂的活性偏低不是该反应为放热反应,根据曲线,可知,a,点对应温度下的平衡脱氮率应该更高,答案:(1)(2)A(3)温度较低时,催化剂的活性偏低,
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