(七)基元反应 [分值：50分]
(选择题1~6题，每小题6分，7~8题，每小题7分，共50分)
1.基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基C3N4中，用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图，其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注，下列说法错误的是( )
A.整个反应历程中有四个基元反应
B.过渡态相对能量：TS55>TS44>TS77
C.物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程
D.反应决速步的活化能为0.95 eV
2.常温常压下利用Cu/ZnO/ZrO催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化如图(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)：
下列说法正确的是( )
A.转化历程有四个基元反应，决速步为HCOO*+5H*===CH3O*+H2O+H*
B.若无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇不能自发进行
C.反应过程中断裂与形成的共价键类型相同
D.寻找高效催化剂，有利于CO2的回收利用，使该反应原子利用率达到100%
3.某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应(均为气体)经历三个基元反应阶段，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法错误的是( )
A.该过程包含一个吸热反应和两个放热反应
B.反应②逆反应的活化能为643.5 kJ·mol-1
C.该过程的总反应为2CO(g)+2NO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-620.9 kJ·mol-1
D.反应③生成2 mol N2时，转移电子数为2NA
4.NH3选择性催化还原(NH3 SCR)是目前最有效且应用最广的除去NOx的方法，在MnZSM 5催化剂上发生反应的机理如图所示，其中TS表示过渡态。下列说法正确的是( )
A.反应历程中最大的能垒为185.05 kJ·mol-1
B.历程中Z2-[MnOH N2 H2O]2+―→Z2-[MnOH]2++N2(g)+H2O(g)的ΔH<0
C.该反应分3步进行
D.在反应历程中有极性共价键和非极性共价键的断裂与形成
5.NH3还原技术是当今有效且成熟的去除NOx的技术之一。使用钒催化剂、采用NH3还原技术能有效脱除电厂烟气中的氮氧化物，消除NO的可能反应机理如图所示(“ ”表示催化剂吸附)。
下列说法不正确的是( )
A.步骤②可表述为在催化剂的氧化还原位被还原为，而催化剂的氧化还原位被氧化为
B.反应过程中消耗1 mol O2，理论上可处理NO的物质的量为4 mol
C.钒催化剂能加快反应，但不能提高氮氧化物的平衡转化率
D.该过程中原子利用率未达到100%
6.工业上从海水中制溴的步骤为(Ⅰ)先把盐卤加热到363 K后控制pH为3.5，通入氯气把溴置换出来；(Ⅱ)再用空气把溴吹出并用碳酸钠溶液吸收；(Ⅲ)最后再用硫酸酸化，单质溴又从溶液中析出。其中，碳酸钠溶液吸收溴单质的反应可以分三步进行，其反应的机理如图所示。下列说法正确的是( )
第一步：
第二步：
第三步：
A.由反应机理可知整个反应过程只涉及极性键的断裂和形成
B.反应产生的CO2主要是由Br2在水溶液中产生的HBr与溶液中C反应生成的
C.对比氯气与Na2CO3溶液的反应，常温下在碱性溶液的稳定性：ClO-> BrO-
D.当1 mol Br2完全参与上述反应后，产生的Br-与Br的个数之比为3∶1
7.利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化Diels Alder反应取得重要进展，荣获2021年诺贝尔化学奖。某Diels Alder反应催化机理如下，下列说法不正确的是( )
A.总反应为加成反应
B.化合物X为H2O
C.Ⅵ是反应的催化剂
D.其他条件不变，温度越高，反应速率越快
8.羟醛缩合反应是一种常用的增长碳链的方法。一种合成目标产物(图中⑦)的反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.③是该反应的中间产物
B.④是该反应的催化剂
C.⑥到⑦的过程中没有非极性键的断裂和生成
D.合成⑦的总反应为+
答案精析
1.C ［基元反应步骤要求反应物一步变成生成物，没有任何中间产物，由图可知，整个反应历程中有四个基元反应，故A正确；由图可知，吸附在催化剂表面的生成物总能量低于反应物的总能量，为放热过程，故C错误；反应决速步为慢反应，由图可知，反应H2CO*+H3CO-H*的活化能最大，反应速率最慢，则反应决速步的活化能为0.35 eV-(-0.60 eV)=0.95 eV，故D正确。］
2.A ［由图可知，转化历程有四个基元反应，活化能越大，反应速率越慢，为决速步，决速步为HCOO*+5H*CH3O*+H2O+H*，故A正确；催化剂能改变反应的速率，不能决定反应能否自发进行，故B错误；反应过程中存在极性键与非极性键的断裂与极性键的形成，故C错误；生成物还有水，原子利用率不可能达到100%，故D错误。］
3.D ［从图中可得出三个热化学方程式：
反应①：2NO(g)N2O2(g) ΔH1=+199.2 kJ·mol-1；反应②：N2O2(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g) ΔH2=-513.5 kJ·mol-1；反应③：CO2(g)+N2O(g)+CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH3=-306.6 kJ·mol-1，三个基元反应中，反应②和反应③为放热反应，反应①为吸热反应，A正确；反应②逆反应的活化能为130 kJ·mol-1-(-513.5) kJ·mol-1=643.5 kJ·mol-1，B正确；利用盖斯定律，反应①+②+③得，2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=+199.2 kJ·mol-1+(-513.5 kJ·mol-1)+ (-306.6 kJ·mol-1)=-620.9 kJ·mol-1，C正确；根据反应③可知N的化合价由+1价→0价，生成2 mol N2时，转移电子数为4NA，D错误。］
4.A ［由图可知，第二步反应能垒最大，为185.05 kJ·mol-1，A项正确；由最后一步反应可知反应物的能量小于生成物的能量，该反应为吸热反应，ΔH>0，B项错误；TS表示过渡态，由图可知反应分6步进行，C项错误；反应历程中没有非极性共价键的断裂，D项错误。］
5.A ［变为，N的化合价由-3价升高到-2价，化合价升高被氧化，催化剂中左侧V由+5价降到+4价，化合价降低被还原，故A错误；根据关系图和电子守恒，1 mol O2可以得到4 mol电子，同时可以氧化4 mol催化剂，最终理论上可以处理4 mol NO，故B正确；总反应方程式中生成物为N2和H2O，原子利用率未达到100%，故D正确。］
6.C ［反应中存在Br—Br非极性键的断裂，A错误；第二步反应主要是溴在碱性溶液发生歧化反应生成Br-、BrO-，从而促使CO的水解正向进行，生成CO2气体，B错误；BrO-在第三步可以继续发生歧化反应，而ClO-可以在碱性溶液稳定存在，稳定性：ClO-> BrO-，C正确；结合得失电子守恒，当1 mol Br2完全参与上述反应后，产生的Br-与Br的个数之比为5∶1，D错误。］
7.D ［由催化机理可知，总反应为，该反应为加成反应，A正确；Ⅰ+ⅥX+Ⅱ，由 Ⅰ 、 Ⅵ 、 Ⅱ 的结构简式可知，X为H2O， B正确；由催化机理可知，反应消耗了Ⅵ又生成了Ⅵ，Ⅵ是反应的催化剂，C正确；通常其他条件不变，温度越高，反应速率越快，但是酶作催化剂时，高温使酶失去活性降低反应速率，D错误。］
8.B ［③是第一个反应的产物，第二个反应的反应物，所以③只是该反应的中间产物，A正确；①为该反应的催化剂，B错误；⑥到⑦的过程发生反应：，
断开CN、O—H，形成N—H、CO，没有非极性键的断裂和生成，C正确；合成⑦，反应物为丙酮和CH3CHO，生成物是，催化剂是，总反应为
，D正确。］
