专题12 反应机理与反应中的能量变化 -【提分突破】备战2023年高考化学核心考点归纳与最新模拟测试 (全国通用）

专题12 反应机理与反应中的能量变化 【核心考点梳理】 考点一、反应历程中的能量变化 1、教材中的能量变化图示 反应历程与活化能 催化剂对反应历程与活化能影响 人教版新教材 鲁科版新教材 苏教版 2、变形考查——源于教材高于教材 传统高考命题以知识立意为重，前几年的高考对此知识点的考查大多是教材的变形考查 　 2015·北京高考·T9 2015·海南高考·T16 2016·海南高考·T11 3、不断创新——真情境考查真应用 核心素养时代，高考命题由知识立意转向素养立意，高考讲究真情境考查真应用 2019·全国卷Ⅰ·T28 2018·海南高考·T12 2020·天津高考·T10 4、解题流程——三步突破能量变化能垒图 考点二：催化剂的催化反应机理分析 1．催化剂具有的三大特征 催化剂是通过降低反应活化能，从而改变了反应的途径，此即催化剂加速化学反应的主要原因所在。总结起来，催化剂的特征主要表现在这样几个方面： 第一，催化剂可以改变反应速率，但其自身在反应前后的组成、质量和化学性质不变。 第二，催化剂不改变化学平衡。即催化剂既能加快正向反应的速率，也能加快逆向反应的速率，从而缩短化学反应达到平衡的时间。 第三，催化剂具有特殊的选择性，不同类型的反应，需要选择不同的催化剂。同一种反应物，使用不同的催化剂，可以得到不同的产物。 2．认识催化剂的四大误区 误区1 催化剂不参加化学反应 实际上，催化剂不是不参加化学反应，而是在化学反应前后，催化剂的化学性质基本不变。例如在铜催化乙醇生成乙醛的反应中，铜参与反应的原理如下： 第一步为2Cu＋O2===2CuO， 第二步为CuO＋CH3CH2OH―→Cu＋CH3CHO＋H2O，这两步反应方程式的加和为O2＋2CH3CH2OH―→CH3CHO＋2H2O。显然催化剂参与了化学反应 误区2 一种反应只有一种催化剂 实际上一个反应可以有多种催化剂，只是我们常选用催化效率高的，对环境污染小，成本低的催化剂，如双氧水分解的催化剂可以是二氧化锰，也可以是氯化铁，当然还可以硫酸铜等 误区3 催化剂都是加快化学反应速率 实际上，催化剂有正催化剂与负催化剂，正催化剂加快化学反应速率，负催化剂是减慢化学反应速率的 误区4 催化剂的效率与催化剂的量无关 实际上，催化剂参与了化学反应，是第一反应物。既然是反应物，催化剂的表面积，催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如用酵母催化剂做食品，酵母量大自然面就膨大快。催化剂的用量是会改变催化效率的 3．探究催化剂的催化机理 从催化剂的组成入手，结合常见化学反应，探究相关催化剂的催化机理。 (1)金属单质催化剂 金属催化剂是一类重要的工业催化剂，主要包括块状催化剂，分散或者负载型的金属催化剂。几乎所有的金属催化剂都是过渡金属，这与金属的结构、表面化学键有关。 乙醇在氧气环境下加热(250 ℃～350 ℃)，以金属单质铜作为催化剂，可以收集获得产物乙醛这一反应，其反应方程式如下： 2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O 在有充足氧气的条件下，由于乙醇结构中α碳上的氢较为活泼，铜(Cu)与氧气(O2)加热条件下得到的弱氧化剂氧化铜(CuO)可以将其转化成醛： (2)酸催化剂 酸催化剂催化是指催化剂与反应物分子之间，通过给出质子或接受电子对作用，形成活泼的正碳离子中间化合物(活化的主要方式)，继而分解为产物的催化过程。中学阶段接触最多的酸催化剂是稀硫酸和浓硫酸。 乙醇(CH3CH2OH)和乙酸(CH3COOH)在加热的条件下生成乙酸乙酯，反应催化剂是浓硫酸，具体反应方程式为 CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O 浓硫酸主要有两方面作用一是催化剂，另一个作用是具有吸水性，吸收反应中的生成物水，使得反应向正向推进。 [思维建模]　催化反应机理的分析思维模型 【真题回顾练】 1．（2022·浙江卷）标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表： 物质(g) O H HO HOO 能量/ 249 218 39 10 0 0 可根据计算出中氧氧单键的键能为。下列说法不正确的是A．的键能为 B．的键能大于中氧氧单键的键能的两倍 C．解离氧氧单键所需能量： D． 2．（2022·湖南卷）反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示： 下列有关四种不同反应进程的说法正确的是 A．进程Ⅰ是放热反应 B．平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ C．生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D．进程Ⅳ中，Z没有催化作用 3．（2021·湖北真题）甲烷单加氧酶(s—mmo)含有双核铁活性中心，是O2氧化CH4生成CH3OH的催化剂，反