熱點專攻17化學反應機理(歷程)及分析熱點精講多年以來,化學反應機理的分析及應用始終是高考命題的熱點之一,此類試題大多以“能量-歷程轉化”“物質轉化循環”等為載體,考查吸熱(或放熱)反應、共價鍵及變化、活化能與反應速率等,側重考查考生的“理解與辨析能力”“分析與推測能力”等關鍵能力。1.活化能-反應歷程圖像及分析

(1)在無催化劑的情況下:E1為正反應的活化能;E2為逆反應的活化能;E1-E2為此反應的焓變(ΔH)。(2)有催化劑時,總反應分成了兩個反應步驟,反應①為吸熱反應,產物為總反應的中間產物,反應②為放熱反應,總反應為放熱反應。(3)催化劑的作用:降低E1、E2,但不影響ΔH,反應是放熱反應還是吸熱反應取決于起點(反應物)能量和終點(生成物)能量的相對大小。2.物質轉化-循環圖示及分析

(1)位于“環上”的物質一般是催化劑或中間體,如⑤、⑥、⑦、⑧。(2)“入環”的物質為反應物,如①和④。(3)“出環”的物質為生成物,如②和③。(4)依據判斷出的反應物和生成物,即可快速寫出反應的化學方程式。熱點精練題型1能量變化型機理及分析1.(2023·湖北卷,19節選)納米碗C40H10是一種奇特的碗狀共軛體系。高溫條件下,C40H10可以由C40H20分子經過連續5步氫抽提和閉環脫氫反應生成。C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的反應機理和能量變化如下:(1)已知C40Hx中的碳氫鍵和碳碳鍵的鍵能分別為431.0kJ·mol-1和298.0kJ·mol-1,H—H鍵能為436.0kJ·mol-1。估算C40H20(g)

C40H18(g)+H2(g)的ΔH=________kJ·mol-1。

(2)圖示歷程包含________個基元反應,其中速率最慢的是第_______個。+128.033解析

(1)從結構分析,反應中斷裂兩條碳氫鍵,形成一條碳碳鍵和H—H。ΔH=431.0

kJ·mol-1×2-298.0

kJ·mol-1-436.0

kJ·mol-1=+128.0

kJ·mol-1。(2)基元反應是指在反應中一步直接轉化為產物的反應,從圖上看包含3個基元反應,其中第3步活化能最大,故該步反應速率最慢。2.(1)(2022·廣東卷,19節選)Cr2O3催化丙烷脫氫過程中,部分反應歷程如圖,X(g)→Y(g)過程的焓變為________________(列式表示)。

E1-E2+ΔH+E3-E4解析

設反應歷程中第一步的產物為M,第二步的產物為N,則X→M

ΔH1=E1-E2,M→N

ΔH2=ΔH,N→Y

ΔH3=E3-E4,根據蓋斯定律可知,X(g)→Y(g)的焓變為ΔH1+ΔH2+ΔH3=E1-E2+ΔH+E3-E4。(2)(2021·廣東卷,19節選)一定條件下,CH4分解形成碳的反應歷程如圖所示。該歷程分________步進行,其中,第________步的正反應活化能最大。

44解析

由圖可知,反應歷程中能量變化出現了4個峰,即吸收了4次活化能,經歷了4步反應;且從左往右看4次活化能吸收中,第4次對應的峰最高,即正反應方向第4步吸收的能量最多,對應的正反應活化能最大。題型2物質循環型機理及分析3.LnFeⅢ—Cl配合物能夠受光激發產生高活性的氯自由基(Cl·),可將烷烴中難以活化的C(sp3)—H轉化為C—N,反應機理變化情況如圖所示:下列說法錯誤的是(

)A.HCl是反應過程的中間產物B.催化循環過程中鐵元素的化合價不發生變化B解析

B項,循環過程中鐵元素有+2和+3價的轉化,錯誤。

4.釩的配合物催化某可逆反應的一種反應機理如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.該反應的離子方程式為H2O2+Cl-+H+

HOCl+H2OB.產物HOCl可用于殺菌消毒C.該催化循環中V的成鍵數目發生變化D.釩的配合物通過參與反應,降低反應的活化能,提高H2O2的平衡轉化率D解析

產物HOCl,即次氯酸,具有強氧化性,可以殺菌消毒,B正確;該催化循環