《2025年学霸高考黑题化学人教版》

合成NH₃的两条途径如图所示。下列叙述正确的是(B)


A.NH₃的空间结构为平面三角形,中心原子N的杂化方式为sp²
B.在ER途径中,N₂形成自由基N·,该过程破坏了N₂中的σ键和π键
C.在LH途径中,AuCu₃改变了反应的焓变,提高合成氨的反应速率
D.使用催化剂可以降低ER途径和LH途径中的决速步骤活化能,提高N₂平衡转化率

答案： 巩固训练1 B 解析：$\mathrm{NH_3}$中N原子价层电子对数为4，采用$\mathrm{sp^3}$杂化，有一对孤电子，空间结构为三角锥形，A错误；氮分子之间存在非极性键(含σ键和π键)，形成自由基N·破坏了$\mathrm{N_2}$中的σ键和π键，B正确；催化剂只改变反应途径，不能改变反应的焓变(反应热)，C错误；催化剂可降低决速步骤活化能，提高反应速率，但不能提高$\mathrm{N_2}$平衡转化率，D错误。

以金属镍为催化剂由乙烷制备甲烷,反应过程中的部分反应历程如图所示,下列说法正确的是(B)


A.总反应为Ni(s)+C₂H₆(g)→NiCH₂(s)+CH₄(g) $\Delta H$＞0
B.由中间体2生成中间体3的反应速率影响了总反应的反应速率
C.催化剂镍的使用降低了该反应的活化能,同时也改变了该反应的焓变
D.该反应的过程中既有极性键和非极性的断裂,又有极性键和非极性键的形成

答案：
巩固训练2 B 解析：从图中可知总反应为放热反应，即焓变小于0，A错误；由图可知，中间体2到过渡态2的能垒最大，为决速步骤，所以由中间体2生成中间体3的反应速率影响了总反应的反应速率，B正确；催化剂只加快反应速率，降低反应活化能，但不改变反应的始态和终态，故不改变反应的焓变，C错误；该反应的过程中有极性键和非极性的断裂，但只有极性键的形成，没有非极性键的形成，D错误。
技巧点拨
能垒式催化机理类历程图
单一反应
(1)基元反应：大多数化学反应要经历多个反应步骤完成，每一步反应称为基元反应。
(2)过渡态理论：反应物分子必须经过形成活化络合物的过渡状态，并达到一定的活化能。这与爬山类似，山的最高点便是过渡态。
(3)多步反应的活化能：每一个基元反应都经历一个过渡态(如图 )。基元反应的活化能越大，反应速率就越慢。最高能垒$E_{a1}$决定了整个步骤的反应速率，称为“控速步”。

某团队合成了一种铁掺杂二氧化钛的新型催化剂,用于转化H₂S为单质S,提出的催化历程示意图如下。Nₐ是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(A)


A.O₂使Fe²⁺转化成Fe³⁺,恢复催化剂活性
B.过程①和④均发生了非极性键的断裂
C.过程②和③均发生了氧化还原反应
D.理论上,每转化34 g H₂S,转移的电子数目为Nₐ

答案： 巩固训练3 A 解析：根据图示③④两步历程，可知$\mathrm{O_2}$使$\mathrm{Fe^{2+}}$转化成$\mathrm{Fe^{3+}}$，恢复催化剂活性，A正确；过程①中没有发生非极性键的断裂，过程④中发生了O=O非极性键的断裂，B错误；过程②中铁元素化合价发生变化，发生氧化还原反应，过程③中元素化合价没有变化，没有发生氧化还原反应，C错误；根据图示，该催化历程的总反应为$\mathrm{2H_2S+O_2\xrightarrow{催化剂}2S+2H_2O}$，可知$\mathrm{H_2S\sim2e^-}$，理论上，每转化34g$\mathrm{H_2S}$即1mol$\mathrm{H_2S}$，转移的电子数目为$2N_A$，D错误。

利用CO₂加氢制CH₃OH的反应机理如图所示。H₂首先在ZnGaO₃催化剂表面解离成2个H*,随后参与到CO₂的还原过程。下列说法错误的是(A)

已知:□表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒,Nₐ表示阿伏加德罗常数。

A.反应过程存在C—H、O—H的断裂和形成
B.催化剂氧空位用于捕获CO₂,氧空位越多反应速率越快
C.若反应温度过高使甲醇炭化,生成的碳颗粒易使催化剂反应活性下降
D.理论上,每生成1 mol CH₃OH,该历程中消耗的H*的数目为6Nₐ

答案： 巩固训练4 A 解析：反应过程存在O—H的形成，但无O—H的断裂，A错误；$\mathrm{H_2}$首先在$\mathrm{ZnGa_2O_3}$催化剂表面解离成2个$\mathrm{H^+}$，2个$\mathrm{H^+}$与催化剂反应形成氧空位，催化剂氧空位再与$\mathrm{CO_2}$结合，所以催化剂氧空位用于捕获$\mathrm{CO_2}$，氧空位越多反应速率越快，B正确；反应温度过高使甲醇炭化，碳覆盖在催化剂的表面，使催化剂反应活性下降，C正确；$\mathrm{H_2}$首先在$\mathrm{ZnGa_2O_3}$催化剂表面解离成2个$\mathrm{H^+}$，随后参与到$\mathrm{CO_2}$的还原过程，根据图中信息可知，$\mathrm{CH_3OH\sim6H^+}$，所以理论上，每生成1mol$\mathrm{CH_3OH}$，该历程中消耗的$\mathrm{H^+}$的数目为$6N_A$，D正确。