文档内容
第一篇 化学基本概念
微练 10 物质转化“环式”历程与机理
“环式”反应历程题一般取材于真实的科研成果的情境素材，充分体现了化学反应和物质转化的本质，
进行类比迁移以考查考生的学科素养。反应历程是指化学反应中的反应物转化为最终产物通过的途径，因
为化学变化从根本上来说，就是旧键的破裂和新键的生成。反应的历程能够反映出物质结构和反应能力之
间的关系，从而可以加深我们对于物质运动形态的认识。反应机理是化学中用来描述某一化学变化所经由
的全部基元反应，机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的
相对速率大小等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
通过反应历程或机理可以帮助我们了解物质结构的知识。此类题以图示的形式来描述某一化学变化所经由
的全部反应，就是把一个复杂反应分解成若干个反应，然后按照一定规律组合起来，从而达到阐述复杂反
应的内在联系的目的。高考中常以此为载体考查催化剂、中间产物的判断、化学反应方程式的书写及反应
过程的化学键断裂与形成情况。解答时难点在于从陌生转化图中提取有效信息，注意题干信息的理解应用，
通过分析化学反应过程，明确反应过程中催化剂的作用和能量变化、化学键的变化。
【例1】(2022•山东卷)在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法
错误的是( )
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成 的反应历程有2种
C．增大NO的量，C H 的平衡转化率不变
3 8D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
【答案】D
【解析】A项，根据制备丙烯的部分反应机理的图示知，含N分子发生的反应有
NO+∙OOH=NO+∙OH、NO+NO +H O=2HONO、NO +∙C H=C H+HONO、HONO=NO+∙OH，含N分子
2 2 2 2 3 7 3 6
NO、NO 、HONO中N元素的化合价依次为+2价、+4价、+3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都
2
为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；B项，根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，
B项正确；C项，NO是催化剂，增大NO的量，C H 的平衡转化率不变，C项正确；D项，无论反应历程
3 8
如何，在NO催化下丙烷与O 反应制备丙烯的总反应都为2C H+O 2C H+2H O，当主要发生包含
2 3 8 2 3 6 2
②的历程时，最终生成的水不变，D项错误；故选D。
【例2】(2022•湖南选择性考试)科学家发现某些生物酶体系可以促进 和 的转移(如a、b和c)，能
将海洋中的NO -转化为N 进入大气层，反应过程如图所示。
2 2
下列说法正确的是( )
A．过程Ⅰ中NO -发生氧化反应
2
B．a和b中转移的e-数目相等
C．过程Ⅱ中参与反应的n(NO)：n(NH +)=1：4
4
D．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO -+NH+=N ↑+2H O
2 4 2 2
【答案】C
【解析】A项，由图示可知，过程I中NO -转化为NO，氮元素化合价由+3价降低到+2价，NO -作氧
2 2
化剂，被还原，发生还原反应，A错误；B项，由图示可知，过程I为NO -在酶1的作用下转化为NO和
2
HO，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为：NO -+2H++e- NO+H O，
2 2 2
生成1molNO，a过程转移1mole-，过程II为NO和NH +在酶2的作用下发生氧化还原反应生成HO和
4 2NH，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为：2NO+8NH +
2 4 4
2HO+5NH+8H+，消耗1molNO，b过程转移4mol e-，转移电子数目不相等，B错误；C项，由图示可知，
2 2 4
过程II发生反应的参与反应的离子方程式为：2NO+8NH + 2HO+5NH+8H+，n(NO)：n(NH +)=1：4，
4 2 2 4 4
C正确；D项，由图示可知，过程III为NH 转化为N 和4H+、4e-，反应的离子方程式为：NH= N +4H+
2 4 2 2 4 2
+4e-，过程I-III的总反应为：2NO -+8NH+=5N ↑+4H O+24H++18e-，D错误；故选C。
2 4 2 2
【例3】(2021•湖北选择性考试)甲烷单加氧酶(s-mmo)含有双核铁活性中心，是 O 氧化CH 生成
2 4
CHOH的催化剂，反应过程如图所示。下列叙述错误的是( )
3
A．基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2
B．步骤③有非极性键的断裂和极性键的形成
C．每一步骤都存在铁和氧元素之间的电子转移
D．图中的总过程可表示为：CH+O +2H++2e- CHOH+H O
4 2 3 2
【答案】C
【解析】基态Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为[Ar]3d64s2，A项正确；步骤③中断裂O
—O非极性键，形成O—Fe(Ⅳ)极性键，B项正确；步骤④中电子转移发生在Fe和C元素之间，C项错误；
根据图示，总过程的反应物为CH、O、H、e，产物为CHOH、HO，D项正确。
4 2 3 2
【例4】(2020•新课标Ⅰ卷)铑的配合物离子[Rh(CO) I]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。
2 2下列叙述错误的是( )
A．CHCOI是反应中间体
3
B．甲醇羰基化反应为CHOH+CO=CH COH
3 3 2
C．反应过程中Rh的成键数目保持不变
D．存在反应CHOH+HI=CH I+H O
3 3 2
【答案】C
【解析】题干中明确指出，铑配合物[Rh(CO) I]－充当催化剂的作用，用于催化甲醇羰基化。由题干中
2 2
提供的反应机理图可知，铑配合物在整个反应历程中成键数目，配体种类等均发生了变化；并且也可以观
察出，甲醇羰基化反应所需的反应物除甲醇外还需要CO，最终产物是乙酸；因此，凡是出现在历程中的，
既非反应物又非产物的物种如CHCOI以及各种配离子等，都可视作中间物种。A项，通过分析可知，
3
CHCOI属于甲醇羰基化反应的反应中间体；其可与水作用，生成最终产物乙酸的同时，也可以生成使甲
3
醇转化为CHI的HI，A项正确；B项，通过分析可知，甲醇羰基化反应，反应物为甲醇以及CO，产物为
3
乙酸，方程式可写成：CHOH+CO CHCOOH，B项正确；C项，通过分析可知，铑配合物在
3
整个反应历程中，成键数目，配体种类等均发生了变化，C项不正确；D项，通过分析可知，反应中间体
CHCOI与水作用生成的HI可以使甲醇转化为CHI，方程式可写成：CHOH+ HI→CH I+H O，D项正确；
3 3 3 3 2
故选C。
1．“环式”反应过程图如下：“入环”的物质为反应物，如图中的①④；位于“环上”的物质为催化剂或中间体，如图中的⑤⑥⑦
⑧；“出环”的物质为生成物，如图中的②③；由反应物和生成物可快速得出总反应方程式。
2．反应机理图型信息应用试题的一般解法
(1)认真审题，获取信息。通过对自然界、生产和生活中的化学现象的观察，以及对实验现象、实物、
模型的观察，对图形、图表的阅读，获取有关的感性知识和印象，并进行初步加工、吸收、有序存储，从
中找到与问题相关的有效信息。
(2)联系已有，合理解读。从提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并与已有知识整合，重组为新
知识块。
(3)对照选项，联想迁移。逐一分析各选项，找到要考查的知识点，结合知识加以联想和迁移，从而使
问题迎刃而解。
3．答题思路。仔细阅读，获取有用信息→联想，与高中化学的知识模块取得联系→整合，形成有用
的知识→结合问题分析，解决问题。
1．(2023届·山东省泰安市高三开学考试)某种制备HO 的反应机理如图。下列说法正确的是( )
2 2
A．总反应可表示为H+O =H O
2 2 2 2
B．该过程中Pd的化合价有0和+4两种
C．①、②、③均为氧化还原反应
D．HCl和Cl-可循环利用2．(2023届·江苏省海安市高三期初学业质量监测)利用烟气中 可回收废水中的 ，实现碘单质的再
生，其反应原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．1 mol[Co(NH )]3+中σ键数目为18 mol
3 6
B．NH 转化为[Co(NH )]2+后键角减小
3 3 6
C．总反应离子方程式为：SO +O +2I- I+SO2-
2 2 2 4
D．反应③中，每消耗1 mol O 转移4 mol电子
2
3．(2023届·山东省青岛市高三期初测试)钴 使某析氧反应催化剂中流失 的原位自修复机理如图。
下列说法错误的是( )
A．催化析氧反应和自修复反应中的催化剂分别为 和
B．维持相对稳定的 有助于催化析氧和自修复的进行C．自修复反应的方程式为：
D．图中所示物质之间的转化只有 和 的化合价发生了变化
4．(2023届·安徽省蚌埠市高三第一次教学质量检测)氨催化还原脱除NO的一种催化机理示意图如图，
下列有关说法不正确的是( )
A． (即MnO )是反应的催化剂
2
B．该过程存在非极性键的断裂和形成
C．MnO 能结合NH 的原因是Mn原子有空轨道能接受孤电子对，形成配位键
2 3
D．该催化过程的总反应的化学方程式：4NH +6NO 5N+6H O
3 2 2
5．(2023届·河南省十所名校高中毕业班尖子生高三第一次考试)由 簇介导的光辅助水蒸气重
整甲烷的两个连续催化循环机理如图所示(“UV”代表紫外线)。下列说法错误的是( )
A． 在循环中起催化作用
B．该反应可用于制取合成气CO、H
2
C．过程中包含反应
D．反应过程中金属元素 、V的价态均不变
6．(2023届·河南省安阳市高三TOP二十名校调研摸底考试)Sonogashira偶联反应是合成取代炔烃和共
轭快烃最重要的方法，钯/铜混合催化剂催化的Sonogashira偶联通常通过两个催化循环协同进行，较短的
波长( )主要驱动自偶联反应，而较长的波长( )显著增加了交叉偶联产物的合成。已
知R1-和R2-代表烃基，下列说法错误的是( )
A．反应过程中，Cu和Pd的化合价发生变化
B．较短波长下存在反应
C．若以 和 为原料，在较长波长下可制得
D．该催化剂通过“可控波长开关”来切换反应途径，可提高产物选择性7．(2023届·广西桂林市联盟校高三统一检测)2021 年9月，我国科学家团队在实验室中利用二氧化碳
人工合成淀粉获得成功。如图是合成过程的相关反应路径(部分反应条件、产物等均已略去)。下列有关说
法正确的是( )
A．人工合成淀粉的化学式可表示为(C H O)
6 12 6 n
B．反应①、②、③的原子利用率均为100%
C．CO→CHOH→ HCHO的转化过程中碳元素均被还原
2 3
D．过氧化氢酶使HO 及时分解，防止其氧化其它酶，同时增大O 的利用率
2 2 2
8．(2022·浙江省高高考选考科目联考)Fe/Cu/沸石非均相Fenton催化剂的主要成分为Fe O、Fe O、
3 4 2 3
CuO和Cu O，通过与HO 作用产生强氧化性的·OH自由基和·HO 自由基，能够有效去除水体中的苯并三
2 2 2 2
唑(BTA)等污染物，其反应机理如图所示(Mn+表示元素及其价态，不表示其为游离离子)。已知：铁氧化物
催化性能优于铜氧化物；·OH是降解污染物的主要反应活性物质。下列说法不正确的是( )
A．过程①、②的总反应为2HO=·HO+·OH+HO
2 2 2 2
B．过程③、④中Cu2+和Cu+均可看作是催化剂
C．过程⑤中有OH-生成，过程⑦中有H+生成
D．过程⑥必然会导致反应生成的自由基减少9．(2022·山东省淄博市高三教学质量摸底检测)2021 年诺贝尔化学奖授予对有机小分子不对称催化作
出重大贡献的科学家，其研究成果中L-脯氨酸催化CHCOCH 与RCHO反应的机理如图所示。下列叙述错
3 3
误的是( )
A．L-脯氨酸分子有一个手性碳原子
B．L-脯氨酸的官能团都参与了反应
C．HO是中间产物
2
D．CHCOCH 与RCHO在催化作用下发生的反应是取代反应
3 3
10．(2022·浙江省宁波市高三二模)Buchwald-Hartwig偶联反应(布赫瓦尔德-哈特维希反应)是合成芳胺
的重要方法，反应机理如图(图中Ar表示芳香烃基，---表示为副反应)。下列说法不正确的是( )
A．3、5和8都是反应的中间体B．该过程仅涉及加成反应
C．理论上1mol 最多能消耗2mol
D．若原料用 和 ，则可能得到的产物为 、 和
11．(2022·浙江省普通高中强基联盟高三统测) 偶联反应机理如图，下列说法正确的是(
)
A．若原料用苯乙炔和CH=CHBr，则产物是
2
B．R X变为 发生了氧化反应
1
C．该反应只用了一种催化剂LnPd
D．适量添加NaCO 有利于提高产率
2 3
12．(2022·浙江省绍兴市高三选考科目适应性考试二模)某实验小组设计一种固定CO 的方法，下列说
2
法不正确的是( )A．由HNCH CHNHCH CHCl在一定条件下可缩聚成X
2 2 2 2 2
B．在cat催化下，总反应为CO+3H =CH OH+H O
2 2 3 2
C．Y和Z均为内盐
D．该过程涉及还原反应、脱水反应、加成反应
13．(2022·浙江省温州市高三高考适应性测试二模)某课题组设计一种以甲醇辅助固定CO 的方法，原
2
理如图。下列说法不正确的是( )
A．化合物A为CHOH
3
B．若用HOCH CHOH辅助固定，则产物可能为
2 2
C．反应原料中的原子100%转化为产物
D．反应②的类型为加成反应14．(2022·浙江省名校协作体高三下学期化学模拟联考)化合物A( )进行如下图
所示的反应(图中16e表示中心原子周围总共有16个电子)，下列说法不正确的是( )
A．X为H，总反应为用丙烯和氢气为原料制备丙烷
2
B．反应过程涉及氧化还原反应
C．D的结构可能为：
D．化合物C、D、E为同分异构体，且中心原子的化合价不同
15．(2022·浙江省宁波“十校”高三联考)一种有机小分子催化多氟芳香化合物的取代反应机理如图。
下列说法不正确的是( )A．该反应是取代反应，原子利用率不为100%
B．物质2是催化剂，物质4和7是中间产物
C．物质2向物质4转化过程中，有氮碳键、氮氟键的形成
D．若物质5是 ，则产物一定为
16．(2022·浙江省十校联盟高三下学期第二次联考)铑的配合物离子可催化甲醇羧基化，反应过程如图
所示，下列叙述错误的是( )
A．CHCOI是反应中间体， 能提升催化效果
3
B．甲醇羰基化反应为：CHOH+CO=CH COOH
3 3
C．Ⅱ、Ⅲ中Rh的成键数目不相同
D．铑的配合物离子Ⅱ是催化剂
17．(2022·山东省烟台市高三三模)TRAP是一种温和的氧化剂，TRAP试剂中的RuO-不会氧化碳碳双
4
键，可以将醇仅氧化至醛，不会过度氧化为羧酸。TRAP氧化醇的反应机理如下图，下列说法正确的是(
)A．铑(Ru)在TPAP机理图中共呈现了4种价态
B．步骤④中 做还原剂，作用是使TRAP试剂再生
C．反应⑥的离子方程式为2RuO-=RuO+RuO2-，是TRAP试剂再生的另一途径
3 2 4
D．若R 为CH=CH-，R 为H-，则TPAP氧化该醇的主产物为丙醛
1 2 2
18．(2023届·浙江省Z20名校新高考研究联盟高三第一次联考)某催化剂催化烯烃醛基化的过程如图。
下列说法不正确的是( )
A．配合物HCo(CO) 的配体CO中提供孤对电子的是C原子
3
B．烯制备醛的总反应：RCH=CH+H +CO RCHCHCHO
2 2 2 2C．如图循环转化过程中既存在π、σ及配位键的断裂，也存在π、σ及配位键的形成
D．可以用溴的四氯化碳溶液鉴别制得的产物RCHCHCHO中是否含有未完全转化RCH=CH
2 2 2
19．(2023届·浙江省名校协作体高三开学考试)某种制备HO 的反应机理如图。下列说法不正确的是(
2 2
)
A．总反应可表示为H+O HO B．HO 分子中，最多有3个原子共平面
2 2 2 2 2 2
C．HCl和 可循环利用 D．①②③均为氧化还原反应
20．(2023届·山东省部分学校高三摸底考试)用Cu/SiO 催化香茅醇制取香料香茅腈反应及机理如图所
2
示。下列说法错误的是( )
A．总反应的化学方程式为R－CHOH+NH RC≡N+2H +H O
2 3 2 2
B．中间体M的结构简式为R－CH－NH
2 2
C．在Cu/SiO 催化剂作用下，香茅醇更容易被氧化
2
D．增大Cu/SiO 用量，平衡时香茅腈的百分含量不变
2
21．(2023届·河南省名校联盟高三第一次调研考试)羟醛缩合反应是有机化学的一种重要反应。一种合成目标产物 (如图中⑦)的反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A．①是该反应的催化剂
B．③到④的过程中，有极性键的断裂和非极性键的生成
C．③④⑥均是该反应的中间产物
D．合成⑦的总反应为
22．(2023届·河南省重点高中高三联考)在催化剂作用下，羧酸和胺脱水的反应机理如图所示。下列说
法错误的是( )A． 为该反应的催化剂
B．图中有机物3的生成途径有2种
C．步骤II中只有极性键的断裂和形成
D．反应过程中不断除水可提高酰胺的生成速率
23．(2023届·河北省省级联测第一次联考)中国科学院化学研究所范青华和陈辉等，研究发现了首例非
贵金属锰—全氮大环配体催化烯丙醇的高效、高对映选择性氢胺化反应，反应机理如图(已知手性碳是指连
有四个不同原子或原子团的碳原子， 、 、 代表烃基或H)。下列说法正确的是( )A．' 中含有手性碳原子
B．甲和乙中各元素化合价均相同
C．在烯丙醇氢胺化反应中，化合物乙是催化剂
D．以 和 为原料，反应产物为
