2022届高中化学新教材同步选择性必修第一册 第2章 微专题2 化学反应历程的能量探析.docx

1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 微专题微专题 2化学反应历程的能量探析化学反应历程的能量探析 1基元反应、过渡态理论及活化能 (1)基元反应：研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才 能实现。每一步反应都称为基元反应。 (2)过渡态理论：过渡态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须经过一 个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。这与爬山类似，山的最高点便 是过渡态。 2多步反应的活化能及与速率的关系 (1)多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，及达 到该过渡态

2、所需要的活化能(如图 E1、E2)，而该复合反应的活化能只是由实验测算的表观值，没有实际物 理意义。 (2)活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率 就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。 3催化剂与活化能 (1)催化剂的催化机理：催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的 活化能，使反应易于发生，速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。 (2)催化反应一般过程(简化的过程)： 反应物扩散到催化剂表面； 2022 高中化学新教材同步讲义资料 反应物被吸附在催化剂表面； 被吸附的反应

3、物发生化学反应生成产物； 产物的解吸。 例研究表明 CO 与 N2O 在 Fe 作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为： N2OFe =N2FeO(慢)；FeOCO=CO2Fe(快)。下列说法正确的是 () A反应是氧化还原反应，反应是非氧化还原反应 B两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应决定 CFe 使反应的活化能减小，FeO是中间产物 D若转移 1 mol 电子，则消耗 11.2 L N2O 答案C 解析反应FeO CO=CO2Fe(快)，元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故 A 项错误； 总反应速率由反应慢的决定，即由反应决定，故 B 项错误；Fe 作

4、催化剂，使反应的活化能减小，FeO 是中间产物，故 C 项正确；气体存在的条件未知，则不能确定气体的体积，故 D 项错误。 1(2018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 SO2。下列说法正确的是() A每活化一个氧分子吸收 0.29 eV 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 CO 的断裂与 OO 的生成过程 D炭黑颗粒是大气中 SO2转化为 SO3的催化剂 答案D 解析由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，故 A 不符合题意

5、；由图可 知，水可使氧分子活化反应的活化能降低 0.18 eV，故 B 不符合题意；由图可知，氧分子的活化是 OO 的断裂与 CO 的生成过程，故 C 不符合题意；活化氧可以快速氧化 SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子， 因此炭黑颗粒可以看作大气中 SO2转化为 SO3的催化剂。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 2(2018北京，7 改编)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% BCH4CH3COOH 过程中，有 CH 发生断裂 C放出能量

6、并形成了 CC D该催化剂可改变反应的反应热 答案D 解析CH4CO2CH3COOH，反应的原子利用率为 100%，A 对；由题图可知，CH4CH3COOH 有 CH 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，形成了 CC，C 对； 催化剂只改变反应的途径，不改变反应的反应热，D 错。 3(2019北京月考)N2O 和 CO 是环境污染性气体，可在 Pt2O 表面转化为无害气体，其反应原理为 N2O(g)CO(g)=CO2(g)N2(g)H，有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所 示。下列说法不正确的是() AHH1H2 BH226 kJmol 1 C该反

7、应正反应的活化能小于逆反应的活化能 D为了实现转化，需不断向反应器中补充 Pt2O 和 Pt2O 2 答案D 解析N2OPt2O =Pt2O 2N2H1，Pt2O 2CO=Pt2O CO2 H2，结合盖斯定律计算 得到 N2O(g)CO(g)=CO2(g)N2(g)HH1H2，故 A 正确；由图示分析可知，反应物总能量 高于生成物总能量，反应为放热反应，反应焓变H134 kJmol 1360 kJmol1226 kJmol1，故 B 2022 高中化学新教材同步讲义资料 正确；正反应的活化能 Ea134 kJmol 1小于逆反应的活化能 Eb360 kJmol1，故 C 正确；N2OPt2O

8、=Pt2O 2N2H1， Pt2O 2CO=Pt2O CO2 H2， 反应过程中 Pt2O 和 Pt2O 2参与反应后又生成， 不需要补充，故 D 错误。 4(2020山东等级模拟考，15 改编)热催化合成氨面临的两难问题是：釆用高温增大反应速率的同时 会因平衡限制导致 NH3产率降低。我国科研人员研制了 TiHFe 双温区催化剂(TiH 区域和 Fe 区域的 温度差可超过 100 )。TiHFe 双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物 种用*标注。下列说法正确的是() A为氮氮三键的断裂过程 B在低温区发生 C为 N 原子由 Fe 区域向 TiH 区域的传递过程 D使

9、用 TiHFe 双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应 答案C 解析经历过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，所以 A 错误；为催化剂吸附 N2的过程，为形成过渡态的过程，为 N2解离为 N 的过程，以上都需要在高温时进行，所以 B 错误； 由题中图示可知，过程完成了 TiHFe*N 到 TiH*NFe 两种过渡态的转化，N 原子由 Fe 区域 向 TiH 区域传递，C 正确；化学反应不会因加入催化剂而改变吸放热情况，所以 D 错误。 52019全国卷，28(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变 换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用

10、*标注。 可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正 _eV，写出该步骤的化学方程式_。 答案小于2.02 2022 高中化学新教材同步讲义资料 COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*(或 H2O*=H*OH*) 解析观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质的相对能量低于始态物质的相 对能量，说明该反应是放热反应，H 小于 0。过渡态物质的相对能量与起始态物质的相对能量相差越大， 活化能越大，由题图知，最大活化能 E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV，该步起始物质为 COOH*H* H2O*，产物为 COOH*2H*OH*。