《2025年高中总复习优化设计高中化学》

1. (2023·湖北卷,19 节选)纳米碗$C_{40}H_{10}$是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,$C_{40}H_{10}$可以由$C_{40}H_{20}$分子经过连续 5 步氢抽提和闭环脱氢反应生成。$C_{40}H_{20}(g)\xrightarrow{H\cdot}C_{40}H_{18}(g)+H_{2}(g)$的反应机理和能量变化如下:


(1)已知$C_{40}H_{x}$中的碳氢键和碳碳键的键能分别为$431.0kJ\cdot mol^{-1}$和$298.0kJ\cdot mol^{-1}$,$H—H$键能为$436.0kJ\cdot mol^{-1}$。估算$C_{40}H_{20}(g)\rightleftharpoons C_{40}H_{18}(g)+H_{2}(g)$的$\Delta H=$+128.0$kJ\cdot mol^{-1}$。
(2)图示历程包含3个基元反应,其中速率最慢的是第3个。

答案： 1.答案
(1)+128.0　
(2)3　3
解析
(1)从结构分析,反应中断裂两条碳氢键，形成一条碳碳键和H—H。$\Delta H=431.0\ kJ\cdot mol^{-1}×2 - 298.0\ kJ\cdot mol^{-1}-436.0\ kJ\cdot mol^{-1}= + 128.0\ kJ\cdot mol^{-1}$。
(2)基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应,从图上看包含3个基元反应，其中第3步活化能最大，故该步反应速率最慢。

2. (1)(2022·广东卷,19 节选)$Cr_{2}O_{3}$催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图,$X(g)\rightarrow Y(g)$过程的焓变为$E_1 - E_2＋\Delta H＋E_3 - E_4$(列式表示)。

(2)(2021·广东卷,19 节选)一定条件下,$CH_{4}$分解形成碳的反应历程如图。该历程分____步进行,其中,第____步的正反应活化能最大。

答案： 2.答案
(1)$E_1 - E_2＋\Delta H＋E_3 - E_4$　
(2)4　4
解析
(1)设反应历程中第一步的产物为M,第二步的产物为N
则$X\rightarrow M\ \ \Delta H_1 = E_1 - E_2$，$M\rightarrow N\ \ \Delta H_2 = \Delta H$，$N\rightarrow Y\ \ \Delta H_3 = E_3 - E_4$，根据盖斯定律可知，$X(g)\rightarrow Y(g)$的焓变为$\Delta H_1＋\Delta H_2＋\Delta H_3 = E_1 - E_2＋\Delta H＋E_3 - E_4$。
(2)由图可知,反应历程中能量变化出现了4个峰,即吸收了4次活化能,经历了4步反应;且从左往右看4次活化能吸收中,第4次对应的峰最高,即正反应方向第4步吸收的能量最多,对应的正反应活化能最大。

3. (2024·高考河南适应性测试理综,12)甲酸甲酯$(HCOOCH_{3})$作为潜在的储氢材料受到关注,科学家发现使用 Ru 配合物催化剂可以使甲酸甲酯温和释氢,其可能的反应过程如图所示。下列说法错误的是(B)


A.$H_{2}O$为极性分子,$CO_{2}$为非极性分子
B.Ⅲ→Ⅳ每消耗$1molH_{2}O$生成$1molH_{2}$
C.总反应为$HCOOCH_{3}+2H_{2}O\xlongequal{}4H_{2}\uparrow +2CO_{2}\uparrow$
D.反应涉及$O—H$、$C—H$、$C—O$断裂和$H—H$形成

答案：
3.B　解析$H_2O$分子中中心O原子价层电子对数为$2+\frac{6 - 1×2}{2}=4$，O原子上含有2个孤电子对，分子是V形分子，由于分子中正电中心和负电中心不重合，因此$H_2O$是极性分子；$CO_2$为直线形分子，分子中正电中心和负电中心重合，为非极性分子，A正确。由流程可知，分子中—$OCH_3$转化为$HCOO$—，反应为$+H_2O$ $+2H_2\uparrow$，故每消耗1mol$H_2O$生成2mol$H_2$，B错误。由图可知，总反应为甲酸甲酯和水在催化剂作用下生成氢气和二氧化碳：$HCOOCH_3＋2H_2O = 4H_2\uparrow＋2CO_2\uparrow$，C正确。结合C分析可知，甲酸甲酯转化为二氧化碳，则涉及O—H、C—H、C—O断裂，反应中生成氢气，涉及H—H形成，D正确。