压轴题04 化学反应机理、历程、能垒图分析（5大题型+方法总结+压轴题速练）-2024年高考化学压轴题专项训练（新高考通用）

压轴题04  化学反应机理、历程、能垒图分析 命题预测 反应历程是指化学反应中的反应物转化为最终产物通过的途径，反应机理是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应，机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大小等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。试题考点集中在题目信息采集处理、能量、速率、平衡、结构、反应等关键考点，问题涉及到催化剂、中间产物的判断、化学反应方程式的书写及反应过程的化学键断裂与形成情况。 预计2024年命题形式比较新颖，以图像为载体，以陌生的反应历程方程式或示意图为主要信息源，高起点(题目陌生度高，往往用词新颖) ，低落点(考查的思维简单) ，从微观视角来考查反应机理。 高频考法 （1）化学反应机理（反应历程）图像 （2）反应历程（“环式”反应）图像及分析 （3）能垒与决速步骤及分析 一、化学反应机理（反应历程）图像及分析 1.基元反应 基元反应大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应都称为基元反应。对于基元反应aA＋bB===gG＋hH，其速率方程可写为v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k称为速率常数，恒温下，k不因反应物浓度的改变而变化)，这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。 2.过渡态理论 【特别提醒】 ①该反应的反应物为A、B，中间体为C，生成物为D。 ②由A、B生成C的反应为吸热反应，由C生成D的反应为放热反应，总反应为放热反应。　 ③第一步为慢反应，第二步为快反应，决定总反应快慢的是第一步反应。 3.催化剂与化学反应 【特别提醒】 ①在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；E1－E2为此反应的焓变(ΔH)。 ②有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个，如模拟演练题1中图像所表示的)，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为放热反应。 ③催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小 二、反应历程（“环式”反应）图像及分析 1.基元反应：大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应都称为基元反应。对于基元反应aA＋bB===gG＋hH，其速率方程可写为v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k称为速率常数，恒温下，k不因反应物浓度的改变而变化)，这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。 模型：“环式”反应 【特别提醒】对于“环式”反应过程图像， ①位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④ ②“出环”的物质为生成物，如②和③ 2.催化剂与中间产物 【特别提醒】 （1）催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 （2）中间产物：在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续有消耗多少。 上图中在含少量 I-的溶液中，H2O2 分解的机理为： H2O2 + I- → H2O + IO- 慢 H2O2 + IO-→ O2 + I- +H2O 快 在该反应中I-为催化剂， IO-为中间产物。 而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质，(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如下图中，MoO3则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物质均为中间产物。 【方法技巧】催化反应机理题的解题思路（找准一“剂”三“物”） ①一“剂”指催化剂：催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上 ②三“物”指反应物、生成物、中间物种(或中间体) 反应物：通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物 生成物：通过一个箭头最终脱离整个历程的物质多是产物 中间体：通过一个箭头脱离整个历程，但又生成的是中间体，通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[　]”标出 3.催化剂三大特征 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： 特征1：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。 特征2：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