选择题突破6 化学反应机理、历程、能垒图像
A卷
1.(2024·山东威海一模)乙烷催化氧化为乙醛在合成化学和碳资源利用等方面均有重大意义。在Fe+催化下乙烷氧化成乙醛的机理如图所示。下列说法正确的是( )
A.C2H6、CH3CHO中C原子杂化方式均为sp3
B.Fe+一定不能改变乙烷氧化成乙醛的转化率
C.根据图示机理,可推测X、Y分别为H2O、C2H5OH
D.每生成1 mol CH3CHO,消耗N2O的物质的量小于2 mol
答案 C
解析 A.CH3CHO中羰基碳为sp2杂化,错误;B.由题干反应历程图可知,Fe+催化过程中存在副反应,导致改变了乙烷氧化成乙醛的转化率,错误;C.由题干反应历程图可知,反应[(C2H5)Fe(OH)]+—→[(C2H4)Fe]++X、[(C2H5)Fe(OH)]+—→Fe2++Y,根据质量守恒可知,X、Y分别为H2O、C2H5OH,正确;D.由题干反应历程图可知,若无副反应,则每生成1 mol CH3CHO,消耗N2O的物质的量等于2 mol,但过程中存在副反应发生,且生成的Fe+能还原N2O,故消耗N2O的物质的量大于2 mol,错误。
2.(2024·山西运城质检)不对称催化羟醛缩合反应的循环机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.步骤①和②的有机产物可通过红外光谱鉴别
B.步骤③、④的反应涉及手性碳原子的生成
C.步骤⑤的产物L-脯氨酸是该反应的催化剂
D.若用苯甲醛和作为原料,也可完成上述羟醛缩合反应
答案 D
解析 A.①和②的有机产物分别为、,两者含有不同的官能团,可通过红外光谱鉴别,正确;B.同一碳原子连接四个不同的原子或者原子团的碳原子为手性碳原子,步骤③和④的生成物均有手性碳原子的生成,正确;C.L-脯氨酸在步骤①参与反应,在步骤⑤又生成,是该反应的催化剂,正确;D.苯甲醛和均含有苯环,不含α-氢,则不可完成上述羟醛缩合反应,错误。
3.(2024·山东潍坊一模)1,2-丙二醇可用作制备不饱和聚酯树脂的原料,在化妆品、牙膏和香皂中可与甘油配合用202作润湿剂。已知1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.X的化学式为H2O
B.催化过程中金属元素Mo成键数发生改变
C.MoO3是该反应的催化剂,可通过降低反应的活化能来提高化学反应速率
D.整个反应的化学方程式为++CH3CHO
答案 D
解析 A.由题干反应历程图可知,反应②为,则X为H2O,正确;B.由图可知,Mo成键数发生改变,正确;C.催化剂MoO3通过降低反应的活化能来提高化学反应速率,正确;D.整个反应的化学方程式为2++CH3CHO+2H2O,错误。
4.在汞盐溶液催化下HC≡CH与水反应生成CH3CHO的反应历程如图所示,下列说法正确的是( )
A.HC≡CH→CH3CHO过程中,C原子的杂化方式发生1种变化
B.过程①中,Hg2+与水分子中电负性较小的原子以配位键结合形成配离子
C.HC≡CH与水反应生成CH3CHO的焓变ΔH=(E5-E1) kJ·mol-1
D.其他条件不变,增大乙炔浓度会使乙炔平衡转化率减小
答案 D
解析 由乙炔的结构简式可知,乙炔分子中C原子的杂化方式为sp,乙醛分子中C原子的杂化方式为sp2、sp3,则C原子的杂化方式发生2种变化,A错误。过程①中,具有空轨道的Hg2+与水分子中具有孤电子对的氧原子通过配位键形成配离子[Hg(H2O)]2+,水分子中O的电负性大于H的,B错误。由题图可知,[Hg(H2O)]2+和HC≡CH的能量之和为E1 kJ·mol-1,所以乙炔与水反应生成CH3CHO的焓变ΔH<(E5-E1) kJ·mol-1,C错误。其他条件不变,增大乙炔的浓度可以使平衡正向移动,但乙炔的平衡转化率减小,D正确。