2024年高考化学二轮复习第一部分新高考选择题突破专题7化学反应速率与化学平衡新高考选择题突破(十一)化学反应历程与机理

新高考选择题突破(十一)化学反应历程与机理1.(2023·辽宁沈阳二模)乙烯与溴单质发生加成反应的反应机理如图所示，下列有关叙述中错误的是(B)A．溴鎓离子中所有原子不在同一平面内B．相同条件下，乙烯与溴的CCl4溶液反应比与溴水反应更容易C．玻璃容器表面的Si—O键对反应进行有一定的促进作用D．将乙烯通入溴水中，理论上会有一定量的CH2BrCH2OH生成【解析】由溴鎓离子的结构简式可知其所含碳原子为饱和碳，饱和碳原子为四面体构型，所有原子不可能共平面，故A正确；CCl4为非极性溶剂，其对溴单质的诱导作用较弱，因此溴单质中Br—Br键的极性弱于水中Br—Br键的极性，导致加成反应变困难，故B错误；Si—O键为极性键，而由反应机理可知环境中有极性键使反应更易进行，故C正确；由反应机理知，第二步为带负电荷的微粒与溴鎓离子结合，水电离出的OH－与溴鎓离子结合可得CH2BrCH2OH，理论上会有一定量的CH2BrCH2OH生成，故D正确；故选B。2.(2023·江苏南京二模)化工原料Z是X与HI反应的主产物，X→Z的反应机理如图：下列说法正确的是(D)A．X分子中所有碳原子位于同一平面上B．Y与Z中碳原子杂化轨道类型相同C．X与Z分子中均含有1个手性碳原子D．X与HI反应有副产物CH3CH2CH2CH2I产生【解析】X分子中存在饱和碳上连接三个碳原子，故所有碳原子不可能共平面，A错误；Y中碳原子有sp2、sp3两种杂化类型，Z中只有sp3杂化，B错误；X分子中没有手性碳原子，Z中有1个手性碳原子，C错误；X分子开环时，HI中的H原子可分别加在断键的两个碳原子上，故有副产物CH3CH2CH2CH2I产生，D正确；故选D。3.(2023·河北邢台一模)Fe氧簇MOF催化CH4与N2O反应的机理如图所示。下列说法错误的是(D)A．总反应方程式为CH4＋N2Oeq\o(=,\s\up7(催化剂))CH3OH＋N2B.为该反应的催化剂C．该反应中存在极性键的断裂和非极性键的形成D．根据N2O分子的结构推测其电子式为【解析】根据图中信息得到总反应方程式为CH4＋N2Oeq\o(=,\s\up7(催化剂))CH3OH＋N2，故A正确；开始时和N2O反应生成中间体，最终又生成，因此为该反应的催化剂，故B正确；该反应中存在碳氢极性键的断裂，氮氮非极性键的形成，故C正确；根据N2O分子的结构推测其电子式为，故D错误；故选D。4.(2023·湖南九校联盟二模)2022年诺贝尔化学奖授予在“点击化学和生物正交化学”领域做出贡献的三位科学家。点击化学经典反应之一是一价铜[Cu]催化的叠氮化物—端炔烃环加成反应，反应机理示意如图：下列说法正确的是(B)A．反应③过程中，不涉及极性键的断裂和形成B．转化过程中N的杂化方式发生改变C．该反应的总反应是取代反应，反应历程是离子反应历程D．一价铜[Cu]催化剂能有效降低总反应的焓变，加快反应速率【解析】由图可知，反应③过程中，涉及碳氮极性键的形成，故A错误；三键氮原子的杂化方式为sp杂化、双键氮原子的杂化方式为sp2杂化，所以转化过程中氮原子的杂化方式发生改变，故B正确；由题意可知，该反应的总反应是一价铜催化的叠氮化物—端炔烃环加成反应，故C错误；催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，故D错误；故选B。5.(2023·江苏省靖江市统考一模)我国科研人员研究发现合成氨的反应历程有多种，其中有一种反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*表示)。下列说法错误的是(C)A．N2生成NH3是通过多步还原反应生成的B．过程Ⅰ和Ⅲ中能量的变化不相同C．适当提高N2分压，可以加快N2(g)→*N2反应速率，提高N2(g)转化率D．大量氨分子吸附在催化剂表面，将降低反应速率【解析】由图可知，N2生成NH3的过程为N2→N=N—H→H—N=N—H→H—N—NH2→H2N—NH2→NH3，氮元素化合价逐渐降低，是发生多步还原反应生成的，故A正确；过程Ⅰ是断裂氮氮三键中的一个键，而过程Ⅲ与过程Ⅰ断键不同，所以所需能量不同，过程Ⅰ和Ⅲ中能量的变化不相同，故B正确；该反应在反应前后分子数不变，加压平衡不移动，所以提高分压可以加快反应速率，但是不能提高反应物的转化率，故C错误；NH3的及时脱附可留下继续反应的空间而增加催化剂的活性位，如果大量氨分子吸附在催化剂表面，就将减缓反应速率，故D正确；故选C。6.(2023·湖北襄阳二模)苯的亲电取代反应分两步进行，可表示为E＋＋＋H＋，生成中间体的一步是加成过程，中间体失去氢离子的一步是消除过程，其机理亦称加成—消除机理，苯的亲电取代反应进程和能量的关系如图，下列说法错误的是(B)A．反应Ⅰ为苯亲电取代的决速步骤B．E1与E2的差值为总反应的焓变C．中间体的能量比苯的高，稳定性比苯的差D．反应过程中，环上碳原子的杂化类型发生了变化【解析】反应需要的活化能越大，反应越难，由图可知该反应的决速步骤反应为反应Ⅰ，故A正确；焓变与两步反应活化能的差值无关，与产物和反应物的能量差值有关，故B错误；由图知中间体的能量比苯的高，稳定性比苯的差(能量越低越稳定)，故C正确；由图可知反应过程中中间体存在一个碳原子形成四个单键的中间状态，反应过程中环上此碳原子的杂化类型为sp3杂化，苯环碳的杂化为sp2，反应过程中，环上碳原子的杂化类型发生了变化，故D正确；故选B。7.(2023·福建福州统考二模)Ni活化C2H6的反应历程如下图所示：下列说法错误的是(D)A．反应历程的决速步骤：中间体2→中间体3B．反应历程涉及非极性键的断裂和极性键的形成C．三种中间体比较，中间体2最稳定D．升高温度，Ni＋C2H6NiCH2＋CH4的化学平衡常数K增大【解析】活化能越大，速率越慢，慢反应为决速步骤，故反应历程的决速步骤：中间体2→中间体3，A正确；中间体2→过渡态2涉及C—C非极性键断裂，Ni(s)→中间体1，中间体2→过渡态2，过渡态2→中间体3，均涉及极性键的形成，B正确；三种中间体比较，中间体2能量最低，最稳定，C正确；Ni(s)＋C2H6(g)的总能量比NiCH2＋CH4高6.57kJ，该反应为放热反应，升高温度，Ni＋C2H6NiCH2＋CH4的化学平衡常数K减小，D错误；故选D。8.(2023·河北保定一模)水煤气变换反应为CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH。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水煤气变换的反应历程，如下图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。下列说法错误的是(C)A．水煤气变换反应的ΔH<0B．步骤③的化学方程式为CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·C．步骤⑤只有极性键的形成D．该反应中的决速步骤为步骤④【解析】根据图示，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，ΔH<0，A正确；如图所示，步骤③的化学方程式为CO·＋OH·＋H2O(g)=COOH·＋H2O·，B正确；步骤⑤中生成氢气和CO2，所以步骤⑤既有极性键的形成，又有非极性键的形成，C错误；速率最慢的步骤决定整个反应的速率，活化能越高，反应速率最慢，如图，步骤④活化能最高，反应速率最慢，决定整个反应速率，D正确；故选C。9.(2023·泰安一模)乙炔(HC≡CH)能在Hg2＋催化下与水反应生成CH3CHO，反应历程及相对能垒如图所示。下列说法正确的是(A)A．过程①中，水分子中的氧原子向Hg2＋的空轨道提供孤对电子B．本反应历程涉及的物质中，CH2=CHOH最稳定C．HC≡CH转化为CH3CHO的过程涉及消去反应D．其他条件不变时，更换其他催化剂可改变由乙炔和水制备乙醛的焓变【解析】由图可知，过程①中H2O与Hg2＋形成配合物，水分子的氧原子具有孤对电子，可向Hg2＋的空轨道提供孤对电子形成配位键，A正确；图中CH2=CHOH的能量最高，故其稳定性最弱，B错误；由本反应历程图示知，HC≡CH转化为CH3CHO的过程反应中碳碳三键转化为醛基，没有涉及消去反应，C错误；催化剂改变反应历程，降低活化能，加快反应速率，但不能改变反应的焓变，D错误；故选A。10.(2023·河北邯郸一模)H2和O2在钯的配合物离子[PdCl4]2－的作用下合成H2O2，反应历程如图。已知：Pd为第五周期第Ⅷ族元素，基态Pd原子的价电子排布式为4d10，[PdCl4]2－的空间结构为平面正方形。下列说法正确的是(C)A．在[PdCl4]2－中Pd原子为sp3杂化B．在[PdCl2O2]2－和[PdCl4]2－中Pd提供孤电子对形成配位键C．第③步发生的反应为[PdCl2O2]2－＋2HCl=H2O2＋[PdCl4]2－D．等物质的量的H2和O2发生反应时，反应①和反应②转移的电子数之比为1∶2【解析】[PdCl4]2－的空间结构为平面正方形，说明中心原子Pd不是sp3杂化，应为dsp2杂化，A错误；在[PdCl2O2]2－和[PdCl4]2－中Pd提供空轨道形成配位键，B错误；根据反应循环图可知，第③步发生的反应为[PdCl2O2]2－＋2HCl=H2O2＋[PdCl4]2－，C正确；等物质的量的H2和O2发生反应时，反应①H的化合价由0→＋1价，反应②O的化合价由0→－1价，转移的电子数之比为1∶1，D错误；故选C。11.(2023·河北唐山一模)金属钯催化乙醇羰基化的反应过程如图所示，下列说法正确的是(B)A．反应过程中钯的化合价没有变化B．反应过程中断裂和形成最多的键是Pd—H键C．整个反应过程的化学方程式为CH3CH2OH＋O2Pd,CH3CHO＋H2OD．在金属钯催化下不能被羰基化的醇中，相对分子质量最小的为60【解析】由图可知，催化剂钯参与反应，反应过程中钯的化合价发生变化，故A错误；由图可知，反应过程中存在钯氧键和钯氢键的断裂和形成，断裂和形成最多的键是钯氢键，故B正确；由图可知，整个反应过程发生的反应为钯做催化剂条件下，乙醇与氧气发生催化氧化反应生成乙醛和水，反应的化学方程式为2CH3CH2OH＋O2Pd,2CH3CHO＋2H2O，故C错误；在金属钯催化下不能被羰基化的醇中，与羟基相连碳上没有氢，相对分子质量最小的为2-甲基-2-丙醇，相对分子质量为74，故D错误；故选B。12.(2023·安徽蚌埠统考二模)已知复杂反应的速率由反应历程中活化能最大的一步基元反应决定。卤代烃的取代反应有以下两种反应历程，其反应过程中的能量变化如图所示：下列说法中错误的是(B)A．卤代烃的取代为放热反应B．SN1反应速率与c(Nu：－)和c(R3CX)相关C．SN2反应速率与c(RX)和c(Nu：－)相关D．SN1机理为两步反应，SN2机理为一步反应【解析】卤代烃的取代反应中生成物能量低于反应物，该反应为放热反应，A项正确；SN1为单分子亲核取代反应，反应物先解离为碳正离子与带负电荷的Nu：－，这个过程的活化能大，决定反应速率，所以SN1反应速率只和c(R3CX)相关，B项错误；SN2反应为双分子亲核取代反应，只有一个阶段，其反应速率与c(RX)和c(Nu：－)相关，C项正确；SN1反应是两步反应，第一步是反应物在溶剂中离解成为碳正离子和Nu：－(慢反应)，第二步是碳正离子与Nu－结合(快反应)。SN2反应中R—X的断裂与新的R—Nu键的形成是同时的，为一步反应，D项正确；故选B。13.(2023·山东聊城二模)铜催化乙炔选择性氢化制1,3-丁二烯的反应机理如图所示(吸附在铜催化剂表面上的物种用*标注)。下列说法正确的是(D)A．反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率B．若原料用丙炔，则会有2种分子式为C6H10的有机物生成C．增大Cu的表面积，可加快反应速率，提高C2H2的平衡转化率D．C2Heq\o\al(*,3)转化成C4H6(g)过程中，有非极性键的断裂和形成【解析】根据图示，反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ的活化能，所以反应Ⅰ的速率小于反应Ⅱ的速率，故A错误；若原料用丙炔，则会有CH3CH=CH—CH=CHCH3、CH2=C(CH3)—C(CH3)=CH2、CH3CH=CH—C(CH3)=CH2共3种分子式为C6H10的有机物生成，故B错误；增大Cu的表面积，可加快反应速率，催化剂不能使平衡发生移动，不能提高C2H2的平衡转化率，故C错误；根据图示，C2Heq\o\al(*,3)转化成C4H6(g)过程中，先碳碳双键中有1条键断裂，后又有碳碳双键和碳碳单键的形成，所以有非极性键的断裂和形成，故D正确；故选D。14.(2023·河北衡水中学一调)一定条件下，丙烯与HCl反应生成CH3CHClCH3和CH3CH2CH2Cl的反应历程如图所示。下列说法正确的是(C)A．丙烯与HCl的反应是吸热反应B．合成CH3CHClCH3的反应中，第Ⅱ步为反应的决速步C．其他条件不变，适当升高温度可以提高加成产物中CH3CH2CH2Cl的比例D．CH2=CH—CH3(g)＋HCl(g)CH3CH2CH2Cl(g)的焓变等于第一步与第二步正反应活化能的差值【解析】由图可知，无论是生成1