第二章 微专题2 反应历程与活化能-2021-2022学年高二化学【步步高】学习笔记（人教版2019选择性必修1）鲁琼冀湘 配套word

微专题2　反应历程与活化能 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)： ①反应物扩散到催化剂表面； ②反应物被吸附在催化剂表面； ③被吸附的反应物发生化学反应生成产物； ④产物的解吸。 1．氮气与氢气在催化剂表面发生合成氨反应的微粒变化历程如图所示。 下列关于反应历程的先后顺序排列正确的是(　　) A．④③①② B．③④①② C．③④②① D．④③②① 答案　A 解析　物质发生化学反应就是构成物质的微粒重新组合的过程，分子分解成原子，原子再重新组合成新的分子，新的分子构成新的物质，氢分子和氮分子都是由两个原子构成，它们在固体催化剂的表面会分解成单个的原子，原子再组合成新的氨分子。 2．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：①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)；②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说法正确的是(　　) A．反应①是氧化还原反应，反应②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①决定 C．Fe＋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　BC 解析　反应②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(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一步决定，即由反应①决定，故B项正确；Fe＋作催化剂，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，不能确定气体的体积，故D项错误。 3．(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Ti－H－Fe双温区催化剂(Ti－H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃)。Ti－H－Fe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．①为氮氮三键的断裂过程 B．①②③在低温区发生 C．④为N原子由Fe区域向Ti－H区域的传递过程 D．使用Ti－H－Fe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①过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，A错误；①为催化剂吸附N2的过程，②为形成过渡态的过程，③为N2解离为N的过程，以上都需要在高温时进行，B错误；由题中图示可知，过程④完成了Ti－H－Fe－*N 到Ti－H－*N－Fe两种过渡态的转化，N原子由Fe区域向Ti－H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，D错误。 4．我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，由CO2和H2转化为产品CH4的反应历程，其示意图如下： 下列说法不正确的是(　　) A．总反应方程式为：CO2＋4H2CH4＋2H2O B．催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 C．在反应历程中，H—H与C==O断裂放出能量 D．反应过程中，催化剂参与反应，改变反应路径，降低反应的活化能 答案　BC 解析　由图可知CO2和H2转化为产品CH4，还生成水，则A项正确；催化剂对平衡移动无影响，则使用催化剂时转化率不变，B项错误；H—H与C==O断裂吸收能量，C项错误；该过程中催化剂参与反应，改变反应路径，降低反应的活化能，D项正确。 5．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*标注。 可知水煤气变换的ΔH________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_