第8章 专题拓展突破9 化学反应历程(反应机理)图像分析（word教参）-【正禾一本通】2024高考化学高三一轮总复习高效讲义（老高考）

专题拓展突破9 化学反应历程(反应机理)图像分析 类型一　活化能或能垒与反应历程图像 1．基元反应过渡状态理论 基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到生成物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH 2．活化能与反应机理 使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且均比总反应的活化能低。一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示： E1为总反应的活化能，E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。 【对点练】 1.(2021·湖南高考)铁的配合物离子(用[L－Fe－H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．该过程的总反应为：HCOOHCO2↑＋H2↑ B．H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低 C．该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化 D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定 解析：选D。由反应机理可知，HCOOH电离出氢离子后，HCOO－与催化剂结合，放出二氧化碳，然后又结合氢离子转化为氢气，所以化学方程式为HCOOHCO2↑＋H2↑，A正确；若氢离子浓度过低，则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低，反应速率减慢，若氢离子浓度过高，则会抑制甲酸的电离，使甲酸根浓度降低，反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢，所以氢离子浓度过高或过低，均导致反应速率减慢，B正确；由反应机理可知，Fe在反应过程中，化学键数目发生变化，则化合价也发生变化，C正确；由反应进程可知，反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大，反应速率最慢，对该过程的总反应起决定作用，故D错误。 类型二　循环型或线型反应机理图像 对于循环型反应机理图像，最重要的是判断反应物、生成物和催化剂。一般的，进入机理的箭头所示物质为总反应的反应物，离开机理的箭头所示物质为总反应的生成物。生成最终产物的同时，往往也产生催化剂，其余为中间产物。如 CH3OH、Ph—CHO为反应物，物质②为催化剂。线型反应机理图像的分析方法类似循环型反应机理图像。 【对点练】 2.(2022·山东高考)在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　 ) A．含N分子参与的反应一定有电子转移 B．由NO生成HONO的反应历程有2种 C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变 D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少 解析：选D。含N分子参与的反应包括将NO转化为NO2、将NO和NO2转化为HONO、将HONO转化为NO以及将NO2转化为HONO，上述反应中N的化合价均发生了改变，一定有电子转移，故A正确；由NO生成HONO的反应历程有历程①②和NONO2HONO，共2种，故B正确；NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，故C正确；无论反应历程如何，在NO的催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8＋O22C3H6＋2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，故D错误。 [专题拓展突破卷(八)]__化学反应历程(反应机理)图像分析 1．已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋571.0 kJ·mol－1。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下： 过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)　ΔH＝＋313.2 kJ·mol－1 过程Ⅱ：…… 下列说法不正确的是(　　) A．过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4转移2 mol电子 B．过程Ⅱ的热化学方程式为3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)　ΔH＝＋128.9 kJ·mol－1 C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是太阳能→化学能→热能 D．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点 解析：选C。过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4反应生成0.5 mol O2，转移电子0.5×4 mol＝2 mol，故A正确；由盖斯定律可知，总反应×－过程Ⅰ反应×得过程Ⅱ反应及焓变，故B正确；过程Ⅰ和过程Ⅱ都是吸热反应，过程Ⅰ是将光能转化为热能，热能转化为化学能，过程Ⅱ中能量转化的形式是热能转化为化学能，故C错误；铁氧化合物循环制H2以太阳能为热源分解Fe3O4，以水和Fe3O4为原料，具有成本低的优点，氢气和氧气分步生成，具有产物易分离的优点，故D正确。 2．氮气电化学还原反应利用氮气和水来合成氨气，可以直接将可再生能源产生的电能转化为易于储存和运输的氨气，并保证