資源簡介

化學反應微觀過程的分析與描述
例1　MgO催化CO2合成碳酸乙烯酯()可能的反應機理如圖所示。根據元素電負性的變化規律，步驟Ⅰ、Ⅱ的過程可描述為　　　 　　　 　　　　。
例2　在金屬Pt、Cu和Ir(銥)的催化作用下，H2可高效轉化酸性溶液中的N，其工作原理如圖所示。H2在金屬Pt和Cu的催化作用下將N轉化為液體中N2O的過程可描述為　　　 　　。
例3　在Pt Pd合金表面上甲醇與水蒸氣重整反應[CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)]的機理如圖所示(“*”表示此微粒吸附在催化劑表面，M為反應過程中的中間產物)。
根據元素電負性的變化規律，推導M的結構簡式并描述步驟2的反應機理：　　　 　　　 　。
例4　利用Mn3O4 石墨烯納米復合材料催化活化S2并去除廢水中有機污染物的可能反應機理如圖所示。該機理可描述為　　　。
例5　(2024·南通統考模擬)一種燃煤煙氣中CO2的捕集和資源再利用技術可通過如下轉化過程實現。
以過渡金屬作催化劑，利用如圖所示裝置可實現“轉化Ⅰ”。
在金屬催化劑表面發生*CO2→*C2H4轉化的過程可能為*CO2→*COOH→*CO→*OCCO→*C2H4(*表示吸附在催化劑表面)。其中部分物種在催化劑表面的吸附構型如圖甲所示，反應歷程中的相對能量如圖乙所示。與Cu催化劑相比，摻雜了Cs的Cu Cs復合催化劑更有利于C2H4的形成，可能原因是　　　 　　　 　　　　。
例6　納米零價鐵(NZVI)/BC與(Cu Pd)/BC聯合作用可去除水體中的硝態氮。
在NZVI/BC和(Cu Pd)/BC復合材料聯合作用的體系中，生物炭(BC)作為NZVI、Cu、Pd的載體且減少了納米零價鐵的團聚，納米零價鐵作為主要還原劑，Cu和Pd作為催化劑且參與吸附活性H。
(1)NZVI/BC和(Cu Pd)/BC復合材料還原硝酸鹽的反應機理如圖1所示，N轉化為N2或N的過程可描述為　　　 　　　　。
(2)實驗測得體系初始pH對N去除率的影響如圖2，前200 min內，pH=9.88時的去除率遠低于pH=4.05時，其可能的原因是　　　 　　　 　　　　。
例7　(2023·常熟中學模擬)一種研究酸雨中水催化促進硫酸鹽形成的化學新機制如圖所示：
(1)寫出S與NO2反應的離子方程式：　　　　。
(2)描述水催化促進硫酸鹽形成的化學機制：通過“水分子橋”，處于納米液滴中的S或HS可以將電子快速轉移給周圍的氣相NO2分子，　　　 　　　　。
例8　甲硫醇是一種惡臭、有毒物質。生物法去除甲硫醇反應為2CH3SH+7O22CO2+2H2O+2H2SO4。研究表明，在H2S存在條件下，可改變甲硫醇(用表示)生物降解途徑，反應歷程如圖所示，請用簡潔的語言描述圖中甲硫醇的降解過程：　　　 　　　　。
答案精析
例1　環氧乙烷中的O原子吸附在Mg2+上，環氧乙烷中的C—O鍵斷裂，CO2中的C原子與O2-結合，一個O原子與環氧乙烷中的一個C原子結合
例2　在液體中，H2在鉑表面失去電子變成H+，電子進入導電基體中進行傳導，N在銅表面獲得電子轉化為NO，NO在鉑表面得到電子轉化為N2O
例3　M的結構簡式為，步驟2的反應機理為吸附在催化劑表面的水分子斷裂為H、OH，H與甲醛分子中的氧原子結合，OH上的O與碳原子結合，生成，生成的(通過氧原子)吸附在催化劑表面
例4　S2得到Mn3O4中Mn(Ⅱ)和石墨烯失去的電子生成·和；和Mn3O4中的Mn(Ⅲ)反應生成·和Mn(Ⅱ)；水體中的還原性有機污染物被·氧化生成CO2和H2O
例5　Cu Cs復合催化劑可提供更多的活性位點(Cu Cs復合催化劑更有利于CO等中間體的吸附)，且能降低反應的活化能，因此更有利于C2H4的形成
解析　從圖甲中可以看出Cu Cs復合催化劑可提供更多的活性位點，有利于CO等中間體的吸附，故摻雜了Cs的Cu Cs復合催化劑更有利于C2H4的形成。
例6　(1)N在鐵表面得到電子被還原為N，N被吸附在Cu和Pd表面的活性H連續還原為N2或N　(2)酸性越強，Fe越易失去電子，N越易得到電子被還原；酸性越強，H+濃度大，可以減少表面氫氧化物的形成，從而可以暴露更多的反應活性位點，促進反應的進行
例7　(1)H++S+NO2S+HNO2
(2)反應生成S和HNO2，S再與NO2分子反應生成NO2S；NO2S與水分子反應生成HS和HNO2
例8　H2S存在的條件下，H2S被O2氧化生成S8，S8與甲硫醇()反應生成和，最后、與O2反應生成S(共12張PPT)
化學反應微觀過程的分析與描述
專題五 主觀題突破2
例1　MgO催化CO2合成碳酸乙烯酯( )可能的反應機理如圖所示。根據元素電負性的變化規律，步驟Ⅰ、Ⅱ的過程可描述為_______________　　　
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環氧乙烷中的O原子吸附在Mg2+上，環氧乙烷中的C—O鍵斷裂，CO2中的C原子與O2-結合，一個O原子與環氧乙烷中的一個C原子結合
例2　在金屬Pt、Cu和Ir(銥)的催化作用下，H2可高效轉化酸性溶液中的N，其工作原理如圖所示。H2在金屬Pt和Cu的催化作用下將N轉化為液體中N2O的過程可描述為
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在液體中，H2在鉑表面失去電子變成H+，
電子進入導電基體中進行傳導，N在銅表面獲得電子轉化為NO，NO在鉑表面得到電子轉化為N2O
例3　在Pt Pd合金表面上甲醇與水蒸氣重整反應[CH3OH(g)+H2O(g) ===CO2(g)+3H2(g)]的機理如圖所示(“*”表示此微粒吸附在催化劑表面，M為反應過程中的中間產物)。根據元素電負性的變化規律，推導M的結構簡式并描述步驟2的
反應機理：__________________________________________________________
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M的結構簡式為 ，步驟2的反應機理為吸附在催化劑表
面的水分子斷裂為H、OH，H與甲醛分子中的氧原子結合，OH上的O與
碳原子結合，生成 ，生成的 (通過氧原子)吸附在催化劑
表面
例4　利用Mn3O4 石墨烯納米復合材料催化活化S2并去除廢水中有機污染物的可能反應機理如圖所示。該機理可描述為
　　　 　 　　　
S2得到Mn3O4中Mn(Ⅱ)和石墨烯失
去的電子生成·和；和Mn3O4中的Mn(Ⅲ)反應生成·和Mn(Ⅱ)；水體中的還原性有機污染物被·氧化生成CO2和H2O
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例5　(2024·南通統考模擬)一種燃煤煙氣中CO2的捕集和資源再利用技術可通過如下轉化過程實現。
以過渡金屬作催化劑，利用如圖所示裝置可實現“轉化Ⅰ”。
在金屬催化劑表面發生*CO2→*C2H4轉化的過程可能為*CO2→*COOH→
*CO→*OCCO→*C2H4(*表示吸附在催化劑表面)。
其中部分物種在催化劑表面的吸附構型如圖甲所示，反應歷程中的相對能量如圖乙所示。與Cu催化劑相比，摻雜了Cs的Cu Cs復合催化劑更有利于C2H4的形成，可能原因是____________________________________
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Cu Cs復合催化劑可提供更多的活性位點(Cu Cs復合催化劑更有利于CO等中間體的吸附)，且能降低反應的活化能，因此更有利于C2H4的形成
從圖甲中可以看出Cu Cs復合催化劑可提供更多的活性位點，有利于CO等中間體的吸附，故摻雜了Cs的Cu Cs復合催化劑更有利于C2H4的形成。
例6　納米零價鐵(NZVI)/BC與(Cu Pd)/BC聯合作用可去除水體中的硝態氮。
在NZVI/BC和(Cu Pd)/BC復合材料聯合作用
的體系中，生物炭(BC)作為NZVI、Cu、Pd的載體且減少了納米零價鐵的團聚，納米零價鐵作為主要還原劑，Cu和Pd作為催化劑且參與吸附活性H。
(1)NZVI/BC和(Cu Pd)/BC復合材料還原硝酸鹽的反應機理如圖1所示，N轉化為N2或N的過程可描述為______________________________
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N在鐵表面得到電子被還原為N，N被吸附在Cu和Pd表面的活性H連續還原為N2或N
(2)實驗測得體系初始pH對N去除率的影響如圖2，前200 min內，pH=9.88時的去除率遠低于pH=4.05時，其可能的原因是_________________
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酸性越強，Fe越易
失去電子，N越易得到電子被還原；酸性越強，
H+濃度大，可以減少表面氫氧化物的形成，從而可以暴露更多的反應活性位點，促進反應的進行
例7　(2023·常熟中學模擬)一種研究酸雨中水催化促進硫酸鹽形成的化學新機制如圖所示：
(1)寫出S與NO2反應的離子方程式：　　　 　　 　　。
(2)描述水催化促進硫酸鹽形成的化學機制：通過“水分子橋”，處于納米液滴中的S或HS可以將電子快速轉移給周圍的氣相NO2分子，
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H++S+NO2===S+HNO2
反應生成S和HNO2，S再與NO2分子反應生成NO2S；NO2S與水分子反應生成HS和HNO2
例8　甲硫醇是一種惡臭、有毒物質。生物法去除甲硫醇反應為2CH3SH
+7O2===2CO2+2H2O+2H2SO4。研究表明，在H2S存在條件下，可改變甲硫醇(用 表示)生物降解途徑，反應歷程如圖所示，請用簡潔的語言描述圖中甲硫醇的降解過程：____________________________________
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H2S存在的條件下，H2S被O2氧化生成S8，S8與甲硫醇( )反應生成 和 ，最后 、 與O2反應生成S

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