《高考12题逐题突破》：
无机物转化的新题型 ——物质转化微观过程探析
【核心突破】
1．大多数的化学反应不能一步完成，在微观上是分几步完成的，这每一步反应都叫一个基元反应。
如反应：H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O，通过大量实验提出它们微观过程如下： (1)H＋＋H2O2
H3O＋2
－(2)H3O＋2＋Br===H2O＋HOBr
(3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2 2．基元反应过渡状态理论
基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC 反应物 过渡态 产物
过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为：
CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH
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【经典例题】
1．(2024·北京，7)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂 C．①→②放出能量并形成了C—C键 D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 答案 D
解析 催化剂不能使平衡发生移动，故不能提高反应物的平衡转化率，D错；CH4＋CO2―→CH3COOH，反应的原子利用率为100%，A对；由题图可知，CH4→CH3COOH有C—H键发生断裂，B对；反应物总能量高于生成物总能量，反应放出能量，①→②形成了C—C键，C对。
2．(2024·海南，12改编)炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧
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分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法正确的是( )
A．每活化一个氧分子吸收0.29 eV的能量 B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eV C．氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程 D．炭黑颗粒不是大气中二氧化碳转化为三氧化硫的催化剂 答案 C
解析 根据能量变化图分析，最终结果为活化氧，体系能量降低，则每活化一个氧分子放出0.29 eV能量，故A项错误；根据能量图分析，没有水加入的反应活化能为E＝0.75 eV，有水加入的反应的活化能为E＝0.57 eV，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV－0.57 eV＝0.18 eV，故B项错误；根据图像分析，氧分子活化过程中O—O键断裂，生成C—O键，所以氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程，故C项正确；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子产生活化氧，所以炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂，故D项错误。
3．(2024·全国卷Ⅰ，10)固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。如图为少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图，下列叙述错误的是( )
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A．冰表面第一层中，HCl以分子形式存在
B．冰表面第二层中，H＋浓度为5×10－3mol·L－1(设冰的密度为0.9 g·cm－3) C．冰表面第三层中，冰的氢键网络结构保持不变 D．冰表面各层之间，均存在可逆反应HCl答案 D
解析 观察图示知，第一层只存在HCl分子，HCl没有电离，A项正确，D项错误；在冰表面第二层中，假设H2O的物质的量为1 mol，则n(Cl－)＝1×10－4mol，n(Cl
－1－4
1 mol×18 g·mol1×10mol－
)＝n(H＋)，冰的体积V＝＝20.00 cm3，c(H＋)＝＝－3－3
0.9 g·cm20×10L
H＋＋Cl－
5.0×10－3mol·L－1，B项正确；第三层中水分子结构不变，每个水分子与4个水分子形成氢键，氢键网络结构保持不变，C项正确。
【提升训练 答案+解析】
1．氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是( )
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A．催化剂a表面发生了极性共价键的断裂和形成 B．N2与H2反应生成NH3的原子利用率为100% C．在催化剂b表面形成氮氧键时不涉及电子转移 D．催化剂a、b能提高反应的平衡转化率 答案 B
解析 催化剂a表面是氢气和氮气反应生成氨气，催化剂a表面发生了非极性共价键的断裂和极性共价键的形成，故A项错误；N2与H2反应生成NH3，反应物参加反应过程中原子利用率为100%，故B项正确；催化剂b表面是氨气催化氧化生成NO的反应，发生的是氧化还原反应，故C项错误；催化剂a、b改变反应速率，不改变化学平衡，不能提高反应的平衡转化率，故D项错误。
2．过渡态理论认为：化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞完成的。在反应物分子生成产物分子的过程中，首先生成一种高能量的活化配合物，高能量的活化配合物再进一步转化为产物分子。按照过渡态理论，NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)的反应历程如下，下列有关说法中正确的是( )
第一步：＋C—O―→(慢反应)
第二步：―→N—O＋O—C—O(快反应)
A．第二步活化配合物之间的碰撞一定是有效碰撞 B．活化配合物的能量越高，第一步的反应速率越快 C．第一步反应需要吸收能量
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2024届高三化学二轮复习：无机物转化的新题型 - 物质转化微观过程探析核心突破、经典例题
