第二章 第一节 微专题1 反应历程与活化能-2022-2023学年高二新教材化学选择性必修1【步步高】学习笔记（人教版）京津辽粤浙渝鄂苏云晋皖黑吉桂贵甘赣豫新

微专题1　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的，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.NO催化O3生成O2的过程由以下三步基元反应构成： 第1步：NO(g)＋O3(g)===O2(g)＋NO2(g)　ΔH1； 第2步：NO2(g)===NO(g)＋O(g)　ΔH2； 第3步：O(g)＋O3(g)===2O2(g)　ΔH3。 下列说法正确的是(　　) A．三步基元反应都是放热反应 B．第1步是总反应的决速步 C．该过程共有三种中间产物 D．总反应2O3(g)===3O2(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2－ΔH3 答案　B 解析　由图可知，第1步反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，为吸热反应，A错误；由图可知第1步正反应活化能最大，故第1步是总反应的决速步，B正确；由三步基元反应可知，该反应的中间体只有NO2和O两种，C错误；由盖斯定律可知，三步基元反应相加得总反应2O3(g)===3O2(g)，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，D错误。 3．钌(Ru)是极好的催化剂，常用于氢化、异构化、氧化等重要反应。用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应时，每生成92 g液态HCOOH放出62.4 kJ的热量，反应机理如图，下列说法正确的是(　　) A．图示中物质 Ⅱ 为该反应的催化剂 B．图示中参与循环的物质只有CO2和H2 C．反应的活化能为62.4 kJ·mol－1 D．该反应的热化学方程式为H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l)　ΔH＝－31.2 kJ·mol－1 答案　D 解析　图示中物质 Ⅱ 为该反应的中间产物，A错误；62.4 kJ的热量是生成92 g液态HCOOH时放出的热量，反应物与生成物的能量差值不是反应的活化能，C错误；根据题意，生成92 g液态HCOOH，即2 mol HCOOH，放出62.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式为H2(g)＋CO2(g)===HCOOH(l)　ΔH＝－31.2 kJ·mol－1，D正确。 4．二氟卡宾(∶CF2)作为一种活性中间体，一直受到有机氟化学研究工作者的高度关注。硫单质与二氟卡宾可以生成S===CF2，反应历程如图所示： 下列叙述错误的是(　　) A．S8和∶CF2生成S==CF2反应的ΔH＝－207.13 kJ·mol－1 B．由生成的反应为吸热反应 C．上述反应历程中存在S—S的断裂和生成 D．决定反应速率的基元反应的活化能为41.65 kJ·mol－1 答案　B 解析　由图像可知1 mol反应物(S8＋∶CF2)所具有的能量为0,1 mol生成物(S7＋S==CF2)所具有的能量为－207.13 kJ，所以S8和∶CF2生成S==CF2反应的ΔH＝－207.13 kJ·mol－1，故A正确；所具有的能量高于所具有的能量，所以该反应为放热反应，故B错误；由图像知反应历程中既有S—S的断裂又有S—S的生成，故C正确；反应的活化能越大，反应越慢，所以决定反应速率的基元反应的活化能为41.65 kJ·mol－1，故D正确。 5．