(6分)据文献报道:Fe(CO)<sub>5</sub>催…——2020 高考化学第 5 题答案解析

2020_新课标II卷

2020 全国 第 5 题 单选题 区分题
2020_新课标II卷

5.(6分)据文献报道:Fe(CO)<sub>5</sub>催化某反应的一种反应机理如图所示。下列叙述错误的是(  )

A. OH<sup>﹣</sup>参与了该催化循环
B. 该反应可产生清洁燃料 $\mathrm { H } _ { 2 }$
C. 该反应可消耗温室气体 $\mathrm { C O } _ { 2 }$
D. 该催化循环中Fe的成键数目发生变化
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C

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【分析】Fe(CO) 催化反应的一种反应机理为: $\mathrm { F e } ( \mathrm { C O } ) \ _ { 5 } \xrightarrow { + 0 H - } \mathrm { F e } ( \mathrm { C O } ) \ _ { 4 } \mathrm { C O O H } ^ { - } $ $\mathrm { F e ~ ( C O ) _ { 4 } H ^ { - } + C O _ { 2 } \frac { + H _ { 2 } O } { } F e ~ ( C O ) _ { 4 } ~ ( H O H ) _ { 4 } F e ~ ( C O ) _ { 4 } ~ ( H ) _ { 2 } + O H ^ { - } F e ~ ( C O ) _ { 4 } H _ { 2 } }$ $ \mathrm { F e } ( \mathrm { C O } ) _ { 4 } + \mathrm { H } _ { 2 } { \stackrel { + \mathrm { O } 0 } { \longrightarrow } } \mathrm { F e } ( \mathrm { C O } ) _ { 5 }$ ,由反应机理图可知,反应为 $\mathrm { C O + H } _ { 2 } \mathrm { O } { = } \mathrm { C O } _ { 2 } { + } \mathrm { H } _ { 2 }$ ,其中OH<sup>﹣</sup>参与了该催化循环,生成清洁燃料 $\mathrm { H } _ { 2 }$ 和温室气体 $\mathrm { C O } _ { 2 }$ ,据此分析解答。

【解答】解:Fe(CO)<sub>5</sub>催化反应的一种反应机理为: $\mathrm { F e } \ \mathrm { ( C O ) } \ _ { 5 } { \scriptstyle \underline { { + \mathrm { O H - } } } } \mathrm { F e } \ \mathrm { ( C O ) } \ _ { 4 } \mathrm { C O O H }$ $^ { - } \to \mathrm { F e } ( \mathrm { C O } ) , _ { 4 } \mathrm { H } ^ { - } + \mathrm { C O } _ { 2 } \xrightarrow { + \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } } \mathrm { F e } ( \mathrm { C O } ) , _ { 4 } \mathrm { ( H O H ) } \mathrm { H } ^ { - } \to \mathrm { F e } ( \mathrm { C O } ) , _ { 4 } \mathrm { ( H ) } _ { 2 } + \mathrm { O H } ^ { - } \to \mathrm { F e } ( \mathrm { C O } ) .$ $\mathrm { ( C O ) } _ { 4 } \mathrm { H } _ { 2 } { } \mathrm { F e } \mathrm { ( C O ) } _ { 4 } { + } \mathrm { H } _ { 2 } { \stackrel { { + } \mathrm { O } \mathrm { O } } { \longrightarrow } } \mathrm { F e } \mathrm { ( C O ) } _ { 5 }$ ,由反应机理图可知,反应为 $\mathrm { C O + H } _ { 2 } \mathrm { O } =$ $\mathrm { C O } _ { 2 } { + } \mathrm { H } _ { 2 }$

A、由反应机理中 Fe(CO) $\scriptstyle 5 { \frac { + { \mathrm { O H } } - } { \mathrm { F e } } } \ ( \mathbf { C O } ) \ _ { 4 } \mathbf { C O O H } ^ { - }$ 和 Fe(CO)<sub>4</sub>(HOH)H<sup>﹣</sup>→Fe$\left( \mathrm { C O } \right) _ { 4 } \left( \mathrm { H } \right) _ { 2 } + \mathrm { O H } ^ { - }$ 可知,OH<sup>﹣</sup>参与了该催化循环,故A正确;
B、总反应为 $\mathrm { C O + H } _ { 2 } \mathrm { O } { = } \mathrm { C O } _ { 2 } { + } \mathrm { H } _ { 2 }$ ,所以该反应可产生清洁燃料 $\mathrm { H } _ { 2 }$ ,故B正确;
C、总反应为 $\mathrm { C O + H } _ { 2 } \mathrm { O } { = } \mathrm { C O } _ { 2 } { + } \mathrm { H } _ { 2 }$ ,所以该反应可生成温室气体 $\mathrm { C O } _ { 2 }$ ,消耗 CO,没有消耗 $\mathrm { C O } _ { 2 }$ ,故C 错误;
D、由反应机理图可知,Fe的成键数目变化为:5个共价键→6个共价键→5→4个共价键→5个共价键,即催化循环中Fe的成键数目发生变化,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查反应机理的分析判断、催化剂作用的理解应用、化学键的变化等,明确反应机理中的各个阶段是解题关键,掌握化学反应原理等基础知识即可解答,题目难度不大。

【解答】
反 应 ⑥ 的 化 方 程 式 为

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