2024年高考化学二轮复习（新高考版） 专题五 反应机理

【第一部分】 专题五 反应机理 【考试说明】 反应机理题基于真实情境，考查学生综合运用知识的能力，与化工生产关系密切的催化剂，主要从反应历程、活化能、速率、平衡移动等，考查催化剂对反应的影响。从试题形式上看，常常融合图像、表格等信息呈现形式，考查学生吸收和整合陌生信息的能力。 【专题知识体系构建】 【核心精讲】 一、反应历程与能量变化分析 1.反应过程中的能量变化 (1)活化能是从低能态“爬坡”到高能态的能垒,活化能最大的步骤,决定了整个反应过程的反应速率。 (2)反应热与活化能的关系:ΔH=E1(正反应的活化能)-E2(逆反应的活化能)。 (3)分析变化过程中所经由的全部基元反应,包括过渡态的生成,键的断裂和形成等。 (4)催化剂只改变活化能,不改变焓变,即只影响化学反应速率,不影响平衡。 2.反应历程与能量图解题策略 3．基元反应与非基元反应 例如：H＋＋OH－ = H2O，反应几乎没有过程，瞬间平衡一步到位，称为简单反应；而2HI=H2＋I2的实际机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应：2HI→H2＋2I·、2I·→I2，存在未成对电子的微粒称为自由基，反应活性高， 寿命短，2HI=H2 ＋ I2称为非基元反应。 4．过渡态 A＋B—C―→[A…B…C]―→A—B＋C 备注：(1)以上为一种基元反应，其中正反应活化能Ea正＝b－a，逆反应活化能Ea逆＝b－c, ΔH＝Ea正－Ea逆。(2)过渡态(A…B…C)不稳定。 5．中间体 【备注】 处于能量最高点的是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。 二、催化反应机理分析 1.反应机理 (1)反应机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应,就是把一个复杂反应分解成若干个基元反应,以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应,然后按照一定规律组合起来,从而阐述复杂反应的内在联系,以及总反应与基元反应的内在联系。 (2)反应机理描述了每一步转化的过程,包括过渡态的形成,键的断裂和形成,以及各步的相对速率大小等。典型的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论,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。 2.催化反应机理图的分析思路 (1)通览全图,找准一“剂”三“物” 一“剂” 指催化剂 　催化剂一般是在反应起点就加入的,在机理图中多数是以完整的循环出现的,以催化剂粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上 三“物” 指反应 物、生成 物、中间 物(或 中间体) 反应物 　通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物 生成物 　通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是产物 中间体 反应后生成的,在机理图中通过一个箭头脱离,但又通过一个箭头进入的是中间体,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 (2)逐项分析得【答案】 根据第一步由题给情境信息,找出催化剂、反应物、生成物、中间体,再结合每一选项设计的问题逐项分析判断,选出正确【答案】。 3．催化机理能垒图 (1)在催化机理能垒图中，有几个活化状态，就有几个基元反应。可以用图中每步基元反应前后的活性物质，写出其热化学方程式。注意：如果纵坐标相对能量的单位是电子伏特(eV)，焓变应转化成每摩尔。 (2)每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小，能垒越大，反应速率越慢。 例如：在Rh催化下，甲酸分解制H2反应的过程如图所示。 其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为HCOOH*===HCOO*＋H*；甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－0.16NA eV·mol－1(阿伏加德罗常数的值用NA表示)。 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。 中间产物：在连续反应中为某一步的产物，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又消耗多少。 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。如下图所示： 【思维模型】 反应机理图运用符号表示粒子间的转化关系,简洁、突出了物质的变化过程,分析时可按如下思路进行: