杰哥 | 有关基元反应、活化能、催化剂的题型分析

1️⃣2023·北京卷

尿素[CO(NH₂)₂]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。

二十世纪初，工业上以CO₂和NH₃为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：

ⅰ. CO₂和NH₃生成NH₂COONH₄；

ⅱ. NH₂COONH₄分解生成尿素。

结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是。

a. 活化能：反应ⅰ<反应ⅱ✓

b. ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应✓

c. CO₂(l) +2NH₃(l) = CO(NH₂)₂(l) +H₂O(l) ΔH =E₁−E₄

• ΔH= (E₁-E₂)+(E₃-E₄)

2️⃣2023·浙江 1 月

标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下【已知O₂(g)和Cl₂(g)的相对能量为0】，下列说法不正确的是

A. E₆ −E₃ = E₅ −E₂

B. 可计算Cl−Cl键能为2(E₂−E₃) kJ⋅mol⁻¹

• 0到2(E₂−E₃) kJ⋅mol⁻¹

C．相同条件下，O₃的平衡转化率：历程Ⅱ>历程Ⅰ

• 催化剂不能影响平衡移动，也不能影响平衡转化率

D. 历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g) + O(g) =O₂(g) +Cl(g) ΔH =(E₅ −E₄)kJ⋅mol⁻¹

• 速率越快，活化能越小
• 焓变是生成物的焓减去反应物的焓

3️⃣2023·浙江 6 月

一定条件下，1-苯基丙炔（Ph-C≡C-CH₃）可与HCl发生催化加成，反应如下：

反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图（已知：反应 I、Ⅲ为放热反应），下列说法不正确的是

A. 反应焓变：反应 I>反应Ⅱ

• ΔH<0，放热，ΔH越小

B. 反应活化能：反应 I<反应Ⅱ

• 速率快，活化能越小

C. 增加HCl浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物 I 的比例

• 达到新平衡，消耗的物质很少

D. 选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ

4️⃣2023·湖北卷

纳米碗C₄₀H₁₀是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C₄₀H₁₀可以由C₄₀H₂₀分子经过连 续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C₄₀H₂₀(g) —H→ C₄₀H₁₈(g) +H₂(g)的反应机理和能量变化如下：

回答下列问题：

（1）已知C₄₀Hₓ中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0kJ⋅mol⁻¹和298.0kJ⋅mol⁻¹，H-H键能为436.0kJ⋅mol⁻¹。估算C₄₀H₂₀(g) ⇌ C₄₀H₁₈(g) + H₂(g)的ΔH = +128kJ⋅mol⁻¹。

• 第一步基元反应，断了C—H键，生成了H—H键
• 第二步基元反应，生成1个C—C键
• 第三步基元反应，断了1个C—H键
• ΔH=反键-生键
• （2*431）-（298+436）=+128

（2）图示历程包含3个基元反应，其中速率最慢的是第3个。

• 看谁活化能最大

5️⃣2023·山东济南·统考三模

萘与三氧化硫反应同时生成

α-萘磺酸

与β-萘磺酸

， 稳定性β-萘磺酸>α-萘磺酸，反应过程中的能量变化如图所示，1、2、3、4 是中间产物，m、n 各代表一种产物。下列说法正确的是

• β-萘磺酸能量低，α-萘磺酸能量高

A. 较高温度下，反应的主要产物是β-萘磺酸✓

B. 升高相同温度，生成β-萘磺酸的反应速率变化更大✓

C. 实验中测得2的浓度大于4，是因为生成m的反应焓变更大【2→m的活化能大，速率慢，消耗2少浓度大，所以原因是跟浓度有关】

D. 选择不同催化剂，对产物中m、n的含量不会产生影响

• 对于平行反应的催化剂，具有选择性，比如：可以催化α，不可以催化β
• 温度越高，活化能大的反应速率增大越大

6️⃣2023·河北省高三下一月联考

某科研团队合作开发了活性位点催化剂，先“吸氢”再将硝基化合物转化为氨基化合物，反应历程和每步的活化能如图所示：

下列说法正确的是

• 找到起点在哪里（有时候起点不在正上方）

A. −S−Co−是该反应历程的中间产物【催化剂】

B. 提高Ⅲ→Ⅳ的反应速率，对快速提升总反应速率起决定性作用【硝基苯到I的活化能最大，反应最慢，他才是起决定作用的】

C. I→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ的转化过程中，N 元素的化合价逐渐降低✓【有机反应中，加O去H是氧化，加H去O是还原，I→Ⅱ是还原，Ⅱ→Ⅲ是还原，Ⅲ→Ⅳ是还原】

D. 总反应为

出现了中间产物

7️⃣2023·湖南卷

N₂H₄是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某 Ru(Ⅱ)催化剂（用[L−Ru−NH₃]⁺表示）能高效电催化氧化NH₃合成N₂H₄，其反应机理如图所示。

下列说法错误的是

A. Ru(Ⅱ)被氧化至 Ru(Ⅲ)后，配体NH₃失去质子能力增强【失去H⁺】

B. M中Ru的化合价为+3【+2】

C. 该过程有非极性键的形成【N—N键】

D. 该过程的总反应式：4NH₃ −2e⁻ =N₂H₄ + 2NH₄⁺