催化機理循環圖催化劑：在連續反應中從一開始就參與了反應，在最后又生成，所以僅從結果上來看似乎并沒有發生變化，實則是消耗多少后續又生成了多少。中間產物：在連續反應中為某一步的產物，在后續反應中又作為反應物被消耗，所以僅從結果上來看似乎并沒有生成，實則是生成多少后續又消耗多少。在含少量I-的溶液中，H2O2分解的機理為H2O2+I-→H2O+IO-慢H2O2+IO-→O2+I-+H2O快在該反應中I-為催化劑，IO-為中間產物。而在機理圖中，先找到確定的反應物，反應物一般是通過一個箭頭進入整個歷程的物質(生成物一般是通過一個箭頭最終脫離這個歷程的物質)，與之同時反應的就是催化劑，并且經過一個完整循環之后又會生成；中間產物則是這個循環中的任何一個環節。如圖所示：例如：如圖是1，2?丙二醇脫氧脫水反應的催化循環機理：MoO3是該反應的催化劑，、、為中間產物，生成物除水外還有CH3CHCH2、HCHO、CH3CHO。1.(2024·北京，10)可采用Deacon催化氧化法將工業副產物HCl制成Cl2，實現氯資源的再利用。反應的熱化學方程式：4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-114.4kJ·mol-1。下圖所示為該法的一種催化機理。下列說法不正確的是()A.Y為反應物HCl，W為生成物H2OB.反應制得1molCl2，須投入2molCuOC.升高反應溫度，HCl被O2氧化制Cl2的反應平衡常數減小D.圖中轉化涉及的反應中有兩個屬于氧化還原反應答案B解析CuO與Y反應生成Cu(OH)Cl，則Y為HCl，Cu(OH)Cl分解生成W和Cu2OCl2，則W為H2O，CuCl2分解為X和CuCl，則X為Cl2，CuCl和Z反應生成Cu2OCl2，則Z為O2。CuO在反應中作催化劑，會不斷循環，適量即可，B錯誤；總反應為放熱反應，其他條件一定，升溫平衡逆向移動，平衡常數減小，C正確；圖中涉及的兩個氧化還原反應是CuCl2→CuCl和CuCl→Cu2OCl2，D正確。2.(2023·湖南，14)N2H4是一種強還原性的高能物質，在航天、能源等領域有廣泛應用。我國科學家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑(用[L?Ru—NH3]+表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應機理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配體NH3失去質子能力增強B.M中Ru的化合價為+3C.該過程有非極性鍵的形成D.該過程的總反應式：4NH3-2e-=N2H4+2NH答案B解析據圖可知，Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，[L?Ru—NH3]2+可與NH3反應生成[L?Ru—NH2]+和NH4+，配體NH3失去質子能力增強，A項正確；結合圖示可知，[L?Ru—NH3]2+→[L?Ru—NH2]+失去1個H，所帶電荷數減1，則Ru化合價不變，與[L?Ru—NH2]+相比，M中N原子含有1個單電子，所以Ru的化合價不是+3，B項錯誤；據圖可知反應過程中有N—N非極性鍵的形成，3.(2022·山東，10)在NO催化下，丙烷與氧氣反應制備丙烯的部分反應機理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.含N分子參與的反應一定有電子轉移B.由NO生成HONO的反應歷程有2種C.增大NO的量，C3H8的平衡轉化率不變D.當主要發生包含②的歷程時，最終生成的水減少答案D解析根據反應機理圖知，含N分子發生的反應有NO+?OOH=NO2+?OH、NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+?C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+?OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合價依次為+2價、+4價、+3價，上述反應中均有元素化合價的升降，都為氧化還原反應，一定有電子轉移，A項正確；根據圖示，由NO生成HONO的反應歷程有2種，B項正確；NO是催化劑，增大NO的量，C3H8的平衡轉化率不變，C項正確；無論反應歷程如何，在NO催化下丙烷與O2反應制備丙烯的總反應都為2C3H8+O22C3H6+2H2O，當主要發生包含②的歷程時，最終生成的水不變，D項錯誤。4.(2020·全國卷Ⅰ，10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]-可催化甲醇羰基化，反應過程如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.CH3COI是反應中間體B.甲醇羰基化反應為CH3OH+CO=CH3CO2HC.反應過程中Rh的成鍵數目保持不變D.存在反應CH3OH+HI=CH3I+H2O答案C解析由反應過程可知，CH3COI在反應過程中生成，后又參與后續反應而消耗，屬于反應中間體，A項正確；觀察反應過程圖示可看出Rh的成鍵數目有4、5、6，C項錯誤；觀察反應過程圖示可知存在反應CH3OH+HI=CH3I+H2O，D項正確。題型突破練[分值：50分](選擇題1~5題，每小題4分，6~11題，每小題5分，共50分)1.(2023·廣東汕頭模擬)如圖是用釕Ru基催化劑催化CO2g和H2g的反應示意圖，當反應生成46g液態HCOOH時放出31.2kJ的熱量。下列說法錯誤的是()A.反應歷程中存在極性鍵、非極性鍵的斷裂與形成B.圖示中物質Ⅰ為該反應的催化劑，物質Ⅱ、Ⅲ為中間產物C.使用催化劑可以降低反應的活化能，但無法改變反應的焓變D.由題意知，HCOOHl=CO2g+H2gΔH=+31.2kJ·mol-1答案A解析由反應示意圖可知反應過程中不存在非極性鍵的形成，故A錯誤；催化劑通過降低反應的活化能加快反應速率，但不影響反應的焓變，故C正確；生成46g液態HCOOH時放出31.2kJ的熱量，該反應的熱化學方程式為CO2g+H2g=HCOOHlΔH=-31.2kJ·mol-1，則HCOOHl=CO2g+H2gΔH=+31.2kJ·mol-1，故D正確。2.(2023·廣東汕頭高三期末)研究碳回收利用具有現實意義。某科研小組研究利用某種催化劑，實現CO2加H2制CH3OH，作用機理如圖所示(其中吸附在催化劑表面的物種用*標注)，下列有關說法錯誤的是()A.CO2加H2制CH3OH的原子利用率小于100%B.*HCOO-是反應的中間產物，H2O參與了反應的催化循環C.在催化劑的表面發生共價鍵的斷裂與形成D.反應②為*HCOO-+4*H→*H3CO-+H2O答案C解析由圖可知CO2加H2生成CH3OH和H2O，故原子利用率小于100%，A正確；由圖可知，催化劑的作用是吸附和解吸反應過程中生成的水，在催化劑表面沒有發生共價鍵的斷裂與形成，說明H2O參與了反應的催化循環，*HCOO-是反應過程中存在的物質，反應開始和結束都沒有該物質，是中間產物，B正確，C錯誤。3.(2024·遼陽高三模擬)常溫下，在MoS2催化下可實現CH4向CH3OH的直接轉化，原理如圖。下列說法正確的是()A.反應過程中，Mo的化合價未發生變化B.生成甲醇的總反應為2CH4+O2=2CH3OHC.MoS2降低了總反應的焓變D.反應過程中有非極性鍵的斷裂和形成答案B解析反應過程中，Mo的成鍵數目發生變化，化合價發生變化，A錯誤；催化劑MoS2降低了反應的活化能，但是不改變總反應的焓變，C錯誤；反應過程中有非極性鍵的斷裂，但是沒有非極性鍵的形成，D錯誤。4.CO2/C2H4耦合反應制備丙烯酸甲酯的反應機理如圖所示，下列敘述錯誤的是()A.LnNi能提高CO2、C2H4混合體系中活化分子百分數B.總反應方程式為CO2+CH2CH2+CH3ICH2=CHCOOCH3+HIC.反應①中斷裂的化學鍵有極性鍵和非極性鍵D.該反應的原子利用率為100%答案D解析LnNi是催化劑，能降低反應的活化能，提高反應物中活化分子的百分數，A正確；CO2、CH2CH2、CH3I為反應物，CH2CHCOOCH3、HI為生成物，則總反應方程式為CO2+CH2CH2+CH3ICH2CHCOOCH3+HI，B正確；反應①中斷裂了極性鍵(CO)和非極性鍵(CC)，C正確；由總反應方程式可知，除目標產物丙烯酸甲酯外還有HI生成，原子利用率不是100%，D錯誤。5.(2023·武漢高三調研)某新型催化劑能將乙醇催化轉化為乙酸和氫氣，其反應歷程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.物質Ⅰ為催化劑B.Ⅱ→Ⅲ的反應類型為氧化反應C.該歷程涉及非極性鍵的斷裂和形成D.該歷程總反應的原子利用率為100%答案C解析由圖可知，反應中物質Ⅰ消耗又生成，為反應的催化劑，A正確；Ⅱ→Ⅲ為去氫生成碳氧雙鍵的反應，反應類型為氧化反應，B正確；該歷程只涉及氫分子中氫氫非極性鍵的生成，不涉及非極性鍵的斷裂，C錯誤；反應目的是將乙醇催化轉化為乙酸和氫氣，該歷程總反應為C2H5OH+H2OCH3COOH+2H2↑，故原子利用率為100%，D正確。6.(2023·河北邢臺名校聯盟高三模擬)金屬鈀催化乙醇羰基化的反應過程如圖所示。下列說法正確的是()A.在金屬鈀催化下不能被羰基化的醇中，相對分子質量最小的為60B.整個反應過程的化學方程式為CH3CH2OH+O2CH3CHO+H2OC.反應過程中斷裂和形成最多的鍵是Pd—HD.反應過程中鈀的化合價沒有變化答案C解析在金屬鈀催化下不能被羰基化的醇中，與羥基相連的C原子上沒有氫原子，最簡單的是2?甲基?2?丙醇，相對分子質量為74，故A錯誤；由圖可知，整個過程中CH3CH2OH和O2反應生成CH3CHO和H2O，化學方程式為2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O，故B錯誤；由圖可知，反應過程中斷裂和形成最多的鍵是Pd—H，故C正確；金屬鈀單質為0價，反應過程中形成了Pd—H，Pd的化合價發生變化，故D錯誤。7.圖中展示的是乙烯催化氧化的過程(部分相關離子未畫出)，下列描述錯誤的是()A.PdCl42?和CuB.該轉化過程中，有極性鍵的斷裂與形成C.該轉化過程中，涉及反應4Cu++O2+4H+=4Cu2++2H2OD.乙烯催化氧化反應的化學方程式為CH2CH2+O2CH3CHO+H2O答案D解析過程Ⅳ消耗Cu2+，過程Ⅴ生成Cu2+，過程Ⅰ消耗PdCl42?，過程Ⅳ生成PdCl42?，所以PdCl42?和Cu2+在反應中都起到催化劑的作用，故A正確；由圖可知，過程Ⅱ中存在水分子中O—H斷裂，過程Ⅴ生成水分子時有氫氧極性鍵形成，故B正確；過程Ⅴ中O2與Cu+反應生成Cu2+，反應的離子方程式為4Cu++O2+4H+=4Cu2++2H2O，故C正確；反應中，CH2CH2最終被O2氧化為CH3CHO，則乙烯催化氧化反應的化學方程式為2CH2CH2+O22CH8.(2024·山東泰安高三一模)Buchwald?Hartwig偶聯反應，是在鈀催化和堿存在下，胺與芳鹵的交叉偶聯反應。反應機理如圖所示(圖中Ar—表示芳香烴基，表示發生副反應)。下列說法正確的是()A.芳胺中的R若為烷基，其堿性會減弱B.該變化過程中涉及的有機反應類型僅限于取代反應和加成反應C.理論上1mol最多能消耗1molD.若原料用和，則可能得到的產物為、和答案D解析芳胺中的R若為烷基，烷基是推電子基團，所以其堿性會增強，A錯誤；根據題意，發生反應：+2—→+2HBr，理論上1mol最多能消耗2mol，C錯誤；若原料用和，反應的主產物是，副產物為和，D正確。9.(2024·安徽黃山模擬)CO2制甲醇的反應歷程如圖：已知：①CO2與H2在活化后的催化劑表面生成甲醇的反應是放熱的可逆反應；②該過程的副反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0。下列說法錯誤的是()A.CO2制甲醇的化學方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)B.反應中經歷了In—C、In—O的形成和斷裂C.升高溫度可以提高甲醇在平衡時的選擇性D.加壓可以提高CO2的平衡轉化率答案C解析由圖可知，催化劑作用下二氧化碳和氫氣反應生成甲醇和水，反應的化學方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，故A正確；由圖可知，反應中經歷了In—C、In—O的形成和斷裂，故B正確；由題給信息可知，二氧化碳制備甲醇的反應為放熱反應，副反應為吸熱反應，升高溫度，主反應平衡向逆反應方向移動，副反應平衡向正反應方向移動，甲醇在平衡時的選擇性降低，故C錯誤；二氧化碳制備甲醇的反應為氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡向正反應方向移動，二氧化碳的轉化率增大，副反應是氣體體積不變的反應，增大壓強，平衡不移動，二氧化碳的轉化率不變，則加壓可以提高二氧化碳的平衡轉化率，故D正確。10.(2024·河北滄州泊頭市八縣聯考)相關研究表明，釩基催化劑、銅基催化劑的NH3―SCR催化反應機理(如圖所示)非常相似。下列說法正確的是()A.兩種機理的各步反應均為氧化還原反應B.反應②中存在極性鍵和非極性鍵的斷裂和形成C.V5+和Cu2+是反應的催化劑，V4+和Cu+是中間產物D.NH3—SCR催化反應為NH3+NON2+H2O+H+答案C解析兩種機理的各步反應中，①和④中元素化合價無變化，二者均為非氧化還原反應，A項錯誤；反應②中存在極性鍵的斷裂、極性鍵和非極性鍵的形成，不存在非極性鍵的斷裂，B項錯誤；NH3―SCR催化反應為4NH3+4NO+O24N2+6H2O，D項錯誤。11.(2024·山東臨沂高三一模)催化劑GaZrOx催化CO2加氫制甲醇的機理如圖所示。已知：圖中H2吸附過程表示為H2+2*=2H*；CO2吸附過程表示為CO2+2H*=HCOO*+H*；氫化過程表示為HCOO*+2H2+H*=H3CO*+H*+