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9 新信息反应机理分析
【命题规律】
有机推断题，经常会给出一些新信息，需要学生分析新信息中的反应机理，并在题目中对给予的信息进行利用，综合分析确定有关物质的结构是关键，结合考查学生自学能力与分析推理能力，注意掌握官能团想性质与转化。试题综合性强，对考生能力要求较高。考题以中等难度题为主,考查的核心素养以证据推理与模型认知和宏观辨识与微观探析为主。 【备考建议】
2020年高考备考时，应在平时的训练中，可有意识进行一些陌生“反应机理”题的训练，提升学生“挖掘机里的隐含信息，准确提取反应的实质”的能力，也可以减少考场中的陌生度，增强学生的信心。 【限时检测】（建议用时：30分钟）
1．（2019·新课标Ⅰ）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。下图为少量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
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?3 mol·L ?1（设冰的密度为0.9 g·cm ?3）
C ．冰表面第三层中，冰的氢键网格结构保持不变
D ．冰表面各层之间，均存在可逆反应HCl 垐?噲?H ++Cl ?
【答案】D
【解析】【分析】由示意图可知，在冰的表面第一层主要为氯化氢的吸附，第二层中氯化氢溶于水中并发生部分电离，第三层主要是冰，与氯化氢的吸附和溶解无关。
【详解】A 项、由图可知，冰的表面第一层主要为氯化氢的吸附，氯化氢以分子形式存在，故A 正确； B 项、由题给数据可知，冰的表面第二层中氯离子和水的个数比为10—4:1，第二层中溶解的氯化氢分子应少于第一层吸附的氯化氢分子数，与水的质量相比，可忽略其中溶解的氯化氢的质量。设水的物质的量为1mol ，则所得溶液质量为18g/mol×
1mol=18g ，则溶液的体积为18g/mol 1m 0.9ol
g/mL
×10—3L/ml=2.0×10—2L ，由第二层氯离子
和水个数比可知，溶液中氢离子物质的量等于氯离子物质的量，为10—4mol ，则氢离子浓度为
-4-2102.l 010L
mo =5×10—3mol/L ，故B 正确；
C 项、由图可知，第三层主要是冰，与氯化氢的吸附和溶解无关，冰的氢键网络结构保持不变，故C 正确；
D 项、由图可知，只有第二层存在氯化氢的电离平衡HCl H ++Cl —，而第一层和第三层均不存在，故D
错误。 故选D 。
【点睛】本题考查氯化氢气体在冰表面的吸附和溶解。侧重考查接受、吸收、整合化学信息的能力及分析和解决化学问题的能力，注意能够明确图像表达的化学意义，正确计算物质的量浓度为解答关键。 2．（北京市朝阳区2019年高三二模）氮及其化合物的转化过程如图所示。下列分析合理的是
A ．催化剂a 表面发生了极性共价键的断裂和形成
B ．N 2与H 2反应生成NH 3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】A.催化剂A 表面是氮气与氢气生成氨气的过程，发生的是同种元素之间非极性共价键的断裂，A 项错误；
B. N 2与H 2在催化剂a 作用下反应生成NH 3属于化合反应，无副产物生成，其原子利用率为100%，B 项正确；
C. 在催化剂b 表面形成氮氧键时，氨气转化为NO ，N 元素化合价由-3价升高到+2价，失去电子，C 项错误；
D. 催化剂a 、b 只改变化学反应速率，不能提高反应的平衡转化率，D 项错误； 答案选B 。
【点睛】D 项是易错点，催化剂通过降低活化能，可以缩短反应达到平衡的时间，从而加快化学反应速率，但不能改变平衡转化率或产率。
3．（北京市东城区2019年高三二模）近日，我国科研团队研发出一种蓝藻人造叶片系统，其核心是一种可
以向细胞外分泌蔗糖的蓝藻，其工作原理如图。下列说法不正确
．．．的是
A．该系统利用了蓝藻的光合作用
B．理论上，系统出水量小于进水量
C．可用银氨溶液检验产物中是否含蔗糖
D．该系统有望为人类探索太空时解决生存难题提供新思路
【答案】C
【解析】A、光合作用的反应是：CO? + H?O碳水化合物+ O?，该系统利用了蓝藻的光合作用，故A 正确；
B、光合作用的反应是：CO? + H?O碳水化合物+ O?，反应消耗水，理论上系统出水量小于进水量，故B正确；
C、蔗糖不含醛基，属于非还原性糖，银氨溶液不能检验蔗糖，故C错误；
D、该系统在太空环境下有望把二氧化碳和水制成人类必需的碳水化合物和氧气，有望为人类探索太空时解决生存难题提供新思路，故D正确。正确答案选C。
4．（2019·新课标Ⅲ）离子交换法净化水过程如图所示。下列说法中错误的是
A．经过阳离子交换树脂后，水中阳离子的总数不变
B ．水中的3NO -
、24SO -、Cl ?
通过阴离子树脂后被除去
C ．通过净化处理后，水的导电性降低
D ．阴离子树脂填充段存在反应H ++OH ?H 2O
【答案】A
【解析】【详解】离子交换树脂净化水的原理是：当含有Na +、Ca 2+、Mg 2+等阳离子及SO 42－、Cl －、NO 3－等阴离子的原水通过阳离子交换树脂时，水中的阳离子为树脂所吸附，而树脂上可交换的阳离子H ＋则被交换到水中，并和水中的阴离子组成相应的无机酸；当含有无机酸的水再通过阴离子交换树脂时，水中的阴离子也为树脂所吸附，树脂上可交换的阴离子OH －也被交换到水中，同时与水中的H ＋离子结合成水，则 A 、根据电荷守恒可知经过阳离子交换树脂后，水中阳离子总数增加，A 错误；
B 、根据以上分析可知水中的SO 42－、Cl －、NO 3－等阴离子通过阴离子交换树脂被除去，B 正确；
C 、通过净化处理后，溶液中离子的浓度降低，导电性降低，C 正确；
D 、根据以上分析可知阴离子交换树脂填充段存在反应H ＋＋OH －＝H 2O ，D 正确； 答案选A 。
5．（四川省成都市第七中学2019届高三三诊模拟）二氧化碳气体能引起温室效应，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用，其工艺流程示意图如下，下列叙述中正确的是（ ）
A ．CO 2是引起酸雨的主要物质之一
B ．能源消耗低是该技术的一大优点
C ．捕捉CO 2可使用小苏打溶液
D ．捕捉到的CO 2可作化工原料 【答案】D
【解析】A.二氧化碳气体是引起温室效应的主要气体之一，故A 错误； B.由流程示意图可知，该捕捉技术反应复杂且能耗大，故B 错误； C.CO 2和小苏打溶液不反应，故C 错误；
D.CO 2可以和许多物质发生反应，因此可作化工原料，比如制纯碱就要用二氧化碳，故D 正确； 故选D 。
6．（河北省石家庄市第二中学2018-2019学年度第一学期高二年级12月月考）我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下。下列说法不正确的是
A．反应①的产物中含有水
B．汽油主要是C5~C11的烃类混合物
C．反应②中只有碳碳键形成
D．图中a的名称是2-甲基丁烷
【答案】C
【解析】A. 反应①为二氧化碳和氢气反应生成一氧化碳和水，产物中含有水，故正确；
B. 汽油是石油的分馏产物，主要是C5~C11的烃类混合物，故正确；
C. 反应②中不仅有碳碳键形成，还有碳氢键形成，故错误；
D. 图中a主链有4个碳原子，2号碳上有一个甲基，所以名称是2-甲基丁烷，故正确。
故选C 。
7．（河北省唐山市第一中学2019届高三下学期仿真模拟）研究表明，地球上的碳循环，光合作用是必不可少的（如下图所示）。下列叙述正确的是
A．石油与煤是可再生能源
B．CO2是煤、石油形成淀粉、纤维素等的催化剂
C．光合作用将太阳能转化为化学能
D．图中所出现的物质中淀粉与纤维素为同分异构体
【答案】C
【解析】A. 石油与煤是化石燃料，属于不可再生资源，A项错误；
B. 煤、石油燃烧会生成二氧化碳，生成的二氧化碳参与光合作用形成淀粉与纤维素等，因此二氧化碳不是催化剂，而是该过程的中间产物，B项错误；
C. 光合作用是绿色植物在叶绿体内吸收太阳光把二氧化碳和水合成葡萄糖，同时放出氧气，将太阳能转化为化学能，C项正确；
D. 图中所出现的物质中淀粉与纤维素分子式中的n值不同，因此不属于同分异构体，D项错误；
答案选C。
【点睛】淀粉与纤维素的分子通式虽均为(C6H10O5)n，但n值不同，所以不属于同分异构体，一定要格外注意。
8．（广东省惠州市2020届高三第三次调研）下图为N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化示意图：
下列叙述错误的是( )
A．反应①属于氮的固定；反应②可用于合成HNO3
B．在催化剂a、b的作用下，提高了反应速率
C．在反应①和反应②中，均有极性共价键形成
D．在催化剂b作用下，氮原子发生了还原反应
【答案】D
【解析】A. 反应①中，氮由游离态的N2转化为NH3，属于氮的固定；反应②是工业制硝酸的第一步反应，可用于合成HNO3，A正确；
B. 催化剂a、b，可以降低反应的活化能，从而提高反应速率，B正确；
C. 反应①中，形成N-H键，在反应②中，形成N≡O键，C正确；
D. 在催化剂b作用下，氮原子由-3价升高为+2价，失去电子，发生氧化反应，D错误；
故选D。
9．（2019年河南省郑州市高三第一次模拟）我国学者研究出一种用于催化DMO 和氢气反应获得EG 的纳
米反应器，下图是反应的微观过程示意图。下列说法中正确的是
A．Cu 纳米颗粒是一种胶体
B．DMO 的名称是二乙酸甲酯
C．该催化反应的有机产物只有EG
D．催化过程中断裂的化学健有H-H、C-O、C＝O
【答案】D
【解析】A选项，Cu纳米颗粒是单质，而胶体是混合物，故A错误；
B选项，DMO的名称是乙二酸二甲酯，故B错误；
C选项，该催化反应的有机产物只有EG还有甲醇，故C错误；
D选项，CH3COO—COOCH3+4H2→CH3OH+HOCH2CH2OH，由图及反应可知催化过秳中断裂的化学健有H—H、C—O、C＝O，故D正确。
综上所述，答案为D。
10．（四川省攀枝花市2019届高三下学期第三次统考）我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，在低温下获得高转化率与高反应速率。反应过程示意图如下：
下列说法正确的是
A．图示显示：起始时的2个H2O最终都参与了反应
B．过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程
C．过程Ⅲ只生成了极性共价键
D．使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH
【答案】A
【解析】A．根据反应过程示意图，过程Ⅰ中1个水分子中的化学键断裂，过程Ⅱ另一个水分子中的化学键断裂的过程，过程Ⅲ中形成了新的水分子，因此起始时的2个H2O最终都参与了反应，A项正确；
B．根据反应过程示意图，过程Ⅰ、Ⅱ中水分子中的化学键断裂的过程，为吸热过程，B项错误；
C．过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气，H2中的化学键为非极性键，C项错误；D．催化剂不能改变反应的△H，D项错误；
答案选A。
【点睛】值得注意的是D选项，催化剂只能降低活化能，改变化学反应速率，不能改变反应的热效应。11．（2018·新课标II卷）研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如下图所示）。下列叙述错误的是
A．雾和霾的分散剂相同
B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关
【答案】C
【解析】A. 雾的分散剂是空气，分散质是水。霾的分散剂是空气，分散质固体颗粒。因此雾和霾的分散剂相同，A正确；
B. 由于氮氧化物和二氧化硫转化为铵盐形成无机颗粒物，因此雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵，B正确；
C. NH3作为反应物参加反应转化为铵盐，因此氨气不是形成无机颗粒物的催化剂，C错误；
D. 氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，由于氮肥会释放出氨气，因此雾霾的形成与过度施用氮肥有关，D正确。答案选C。
【点睛】结合示意图的转化关系明确雾霾的形成原理是解答的关键，氨气作用判断是解答的易错点。本题情境真实，应用导向，聚焦学科核心素养，既可以引导考生认识与化学有关的社会热点问题，形成可持续发展的意识和绿色化学观念，又体现了高考评价体系中的应用性和综合性考查要求。
12．（四川省成都市2020届高三高中毕业班摸底测试）在酸性条件下，黄铁矿( FeS2)催化氧化的反应方程式为2FeS2+7O2+2H2O=2Fe2++4SO42-+4H+，实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析错误的是
A．反应I的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+= 4Fe3++4NO+2H2O
B．反应Ⅱ的氧化剂是Fe3+
C．反应Ш是氧化还原反应
D．黄铁矿催化氧化中NO作催化剂
【答案】C
【解析】A．根据图示，反应I的反应物为Fe(NO)2+和O2，生成物是Fe3+和NO，结合总反应方程式，反应的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+= 4Fe3++4NO+2H2O，故A正确；
B．根据图示，反应Ⅱ的反应物是Fe3+和FeS2，生成物是Fe2+和SO42-，反应中铁元素的化合价降低，氧化剂是Fe3+，故B正确；
C．根据图示，反应Ш的反应物是Fe2+和NO，生成物是Fe(NO)2+，没有元素的化合价发生变化，不是氧化还原反应，故C错误；
D．根据2FeS2+7O2+2H2O=2Fe2++4SO42-+4H+，反应过程中NO参与反应，最后还变成NO，NO作催化剂，故D正确；
故选C。
【点睛】解答本题的关键是认真看图，从图中找到物质间的转化关系。本题的易错点为A，要注意根据总反应方程式判断溶液的酸碱性。
13．（北京师大附中2019届上学期高中三年级期中考试）工业上常用铁碳混合物处理含Cu2+废水获得金属铜。当保持铁屑和活性炭总质量不变时，测得废水中Cu2+浓度在不同铁碳质量比(x)条件下随时间变化的曲线如下图所示。
下列推论不合理
．．．的是
A．活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用
B．铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池，铁为负极
C．增大铁碳混合物中铁碳比(x)，一定会提高废水中Cu2+的去除速率
D．利用铁碳混合物回收含Cu2+废水中铜的反应原理：Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
【答案】C
【解析】A项，活性炭具有许多细小微孔，且表面积巨大，具有很强的吸附能力，由图像可知，Cu2+在纯活性炭中浓度减小，表明活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用，故不选A项；
B项，铁屑和活性炭在溶液中形成微电池，其中铁具有较强的还原性，易失去电子形成Fe2+，发生氧化反应，因此铁作负极，故不选B项；
C项，由图像可知，随着铁碳混合物中铁含量的增加至x=2:1，Cu2+的去除速率逐渐增加；但当铁碳混合物变为纯铁屑时，Cu2+的去除速率降低。当铁碳混合物中铁的含量过大时，正极材料比例降低，铁碳在废液中形成的微电池数量减少，Cu2+的去除速率会降低，因此增大铁碳混合物中铁碳比（x），不一定会提高废水中Cu2+的去除速率，故选C项；
D项，在铁碳微电池中，碳所在电极发生还原反应，Cu2+得到电子生成铜单质；因此该微电池的总反应方程式为Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，故不选D项。
综上所述，本题正确答案为C。
【点睛】本题对电化学的原理和学生看图识的能力的考查，题目有利于培养学生的良好的科学素养，侧重于考查学生的分析、实验能力的考查，注意把握提给信息以及物质的性质，为解答该题的关键。14．（2019年山西省吕梁市高三10月模拟）厌氧氨化法（Anammox）是一种新型的氨氮去除技术，下列说法中正确的是
A．1mol NH4+所含的质子总数为10N A
B．联氨（N2H4）中含有离子键和非极性键
C．过程II 属于氧化反应，过程IV 属于还原反应
D．过程I 中，参与反应的NH4+与NH2OH 的物质的量之比为1∶2
【答案】C
【解析】A选项，1mol NH4+所含的质子总数为11N A，故A错误；
B选项，联氨（）中含有极性键和非极性键，故B错误；
C选项，过程II中N元素化合价升高，发生氧化反应，过程IV中N化合价降低，发生还原反应，故C正确；
D选项，过程I中，参与反应的NH4+到N2H4化合价升高1个，NH2OH到N2H4化合价降低1个，它们物质的量之比为1∶1，故D错误；
综上所述，答案为C。