第4部分 专题6 第32讲 能量—反应历程图像与反应热比较(能力课)(教参)-【名师导航】2024年高考化学一轮总复习(新教材新高考)苏教版

第32讲　能量—反应历程图像与反应热比较(能力课) 　1.理解反应历程与能量的关系图像或能垒图。　2.理解反应热的大小比较方法。 　能量—反应历程图像分析 1．曲线图类型 (1)如图所示，反应A＋B―→AB的活化能为Ea，加入催化剂后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。 (2)由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”。第1步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。 2．能垒图类型(如C2H2＋HCl―→CH2===CHCl) (1)图像的意义：纵坐标是能量，横坐标是反应过程，图像描述的是反应历程中各阶段不同中间产物所对应的能量(或相对能量)。 (2)多能垒的原因：催化剂改变的是反应途径，也就是说，原来的一个反应，加入催化剂后就变成了多步反应，所以会出现多个能垒。 (3)反应历程中的反应：图中的“爬坡”与“下坡”各对应一个基元反应，如上图中包含了5个基元反应。 (4)最大能垒：“爬坡”即为能垒，最大能垒步骤属于“慢反应”，决定整个反应的速率。 1．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ/mol，在V2O5存在时反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．ΔH＝E4－E3＋E2－E1 B．加入V2O5后反应经过两步完成，其中第一步决定反应速率 C．加入V2O5，ΔH不变，但反应速率改变 D．向密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生上述反应达到平衡时，反应放热198 kJ C　[根据图示可知：反应的焓变为吸收能量与放出能量的差值，ΔH＝E1－E2＋E3－E4，A错误；多步反应的反应速率由慢反应决定，由图可知加入V2O5后第二步反应发生需要的能量高，反应速率慢，所以反应速率由第二步反应决定，B错误；催化剂不能改变反应物、生成物的能量，所以ΔH不变，但催化剂能改变反应途径，降低活化能，所以使用催化剂后反应速率改变，C正确；该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以向密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生题述反应达平衡时，反应放热小于198 kJ，D错误。 ] 2．活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示： 下列说法正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．产物的稳定性：P1>P2 C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19 kJ·mol－1　 D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)<v(P2) C　[由图示可知，反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即该反应为放热反应，故A错；产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低，所以产物P2比产物P1要稳定，故B错；由图示可知中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大，则E正＝186.19 kJ·mol－1，故C正确；由图示可知，由Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能，则由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)>v(P2)，故D错。] 3．随着节能环保问题的提出，人们开始关注逆水煤气反应(RWGS)的研究。单一分子RWGS在Fe3O4催化剂表面的反应历程如图所示，主要有：氧化还原历程[TS1－TS2－TS3－TS4－CO(a)＋H2O(a)]和中间物种分解历程[TS1－TS6－TS7－TS5－HCOO(a)＋H(a)]。已知(a)表示物质吸附在催化剂表面的状态。下列说法错误的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．RWGS在Fe3O4催化剂表面反应的主要历程是氧化还原历程 C．氧化还原历程控速步骤为CO(a)＋H2O(a)===CO(g)＋H2O(g) D．使用高效催化剂，加快化学反应速率，从而提高平衡转化率 D　[使用高效催化剂，能降低反应的活化能，加快化学反应速率，但化学平衡不移动，平衡转化率不变，故D错误。] 能量(能垒)—反应历程图像分析4要点 (1)反应历程中的最大能垒是指正反应过程中最大相对能量的差值，可以用估算的方法进行确定。 (2)能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。 (3)用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。 (4)相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。 　反应热的比较 1．看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下： 2．焓变ΔH的正负 对于吸热反应的ΔH一定大于放热反应的ΔH。 3．同一反应的化学计量数不同 当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。 如H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1与2H2(g)＋O2(g)=