微专题突破1 反应历程与活化能（学生用书）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

化学选择性必修1课堂学案 4.增大浓度、升高温度、增大压强和加人高效催 州大皮应物浓度 商温度 化剂对化学反应速率的影响，哪些因素是活化 单位休积内分子 单仪时 分子百分含量不变，增大了活化分子的浓度？ 总数增，活化 何内有 单位体积内分了 哪些因素是增大了活化分子的百分含量？ 分子开分数不变 效碰拉 总数不变，活化 单位体积内活化 的次数 分了白分数增人 分子数增加 增 沂化分子数增多 增大气体蜀 使加催化剂 响大化学 (就小容卷容积 反应速卒 【例题3】有关碰撞理论，下列说法不正确的是 A.具有足够能量的分子（活化分子）相互碰撞 I深度拓展 就一定能发生化学反应 B.增大反应物的浓度，单位体积内活化分子数 1.外界条件对反应速率影响的微观分析 增多，有效碰撞的概率增大，反应速率增大 微观因素变化 活 化学反 C.升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞 单位体积内 活化分 单位时间 条件变化 化 应速常 分子 活化分 子百分 内有效醒 的概率增大，反应速率增大 e 变化 总数 子数日 数 撞的次数 D.催化剂能降低反应的活化能，使活化分子 浓 增大 不变 增多 增多 不变 增多 增大 百分数增大，有效碰撞的概率增大，反应速 度 减小 不变 藏少 减少 不变 减少 减小 率增大 加压（减小 压 容器容积) 不变 增彩 增多 不变 增多 增大 思维导引：从活化分子数和百分含量两个角 强 减压（增大 减少 减少 度，分析条件改变对化学反应速率产生影响 容器容积) 不变 减少 不变 减小 温 升高 不变 不变 增多 增大 增多 增大 的原因。 度 降低 不变不变 减少 威小 减少 减小 【变式3】下列说法错误的是 () 使用正催化剂降低不变 增多 增大 增多增大 A.当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取 2.外界条件改变与有效碰撞理论的关系 向时，才能发生化学反应 从活化分子和有效碰撞的角度来看，客观因素 B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子 的改变对化学反应速率的影响存在着如下 C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 关系。 D.活化分子间不是每次碰撞都能发生化学反应 微专题突破1反应历程'活化能> 答案解析Pm 【例题】(2023·湖北卷)（节选）纳米碗CHo是 回答下列问题： 一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C和H。 过波3 可以由CH分子经过连续5步氢抽提和闭环 150.8 过渡念2 脱氢反应生成。CH(g)HCHs(g)+ 过波态」 110.3 GIT +TT+I1 酒 70.9 H(g)的反应机理和能量变化如下： 20.7 0.0 C.H+H 19.5 C.TT:+II CΠ'+l 路露解 反成狂 (1)已知CH,中的碳氢键和碳碳键的键能 分别为431.0kJ·mol1和298.0k· ·30 第二章化学反应速率与化学平衡 mol,H-H键能为436.0k·mol1。估 活化能只是由实验测算的表观值，没有实际物 算CoH(g)一C0Hg(g)+H(g)的△H= 理意义。 kJ·mol1。 (2)活化能和速率的关系 (2)图示历程包含 个基元反应，其中 基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就 速率最慢的是第 个。 越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化 核心突破 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.基元反应、过渡态理论及活化能 (1)催化剂的催化机理 过波态 能 催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产 正反 应 逆风 能 应活 物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反 化能 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。 反威物 4状反应热 生成物 反应过程 (1)基元反应 使用稼比剂 研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰 反加过利 撞就能完成的，往往要经过多个反应步骤才能 (2)催化反应一般过程（简化的过程）》 实现。每一步反应都称为基元反应。 ①反应物扩散到催化剂表面： (2)过渡态理论 ②反应物被吸附在催化制表面： 过渡态理论认为，反应物分子并不只是通过简 ③被吸附的反应物发生化学反应生成产物： 单碰撞直接形成产物，而是必须经过两个形成 ④产物的解吸。 活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状 即时训练 态需要一定的活化能。这与爬山类似，山的最 L在一定条件下，CO和H可发生如下化学反 高点便是过渡态。 应：2CO(g)+6H(g)C2H(g)+4HO(g) 2.多步反应的活化能及与速率的关系 △H<0。有研究表明，在铁系催化剂作用下该 能 过渡盆T 品 过渡念Ⅱ 反应分两步进行： I.CO(g)+H2 (g)=CO(g)+H2O(g) 慢反应 Ⅱ.2CO(g)+4H2(g)=C2H(g)+2H2(O(g) 巾问产物阳 快反应 下列能量一反应过程图中，表述正确的是( 反应过和 (1)多步反应的活化能 /20+2Π，0x4刻 20g+6H +2H,04H 一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基 ILg)+4ILO(g) C0.(g16H.(gl 元反应都经历一个过渡态，及达到该过渡态所 CILg)+4JL,0(g) 反城过种 反观过释 需要的活化能（如图E、E),而该复合反应的 A B ·31· 化学选择性必修1课堂学案 与水在铜基催化剂上的反应机理和能量图 ZC+1I1,0g 2C0年+611g 如图： 2C0g)12H.OHl4HA H-Hg CH.OH(g) 2gt6H 2C.0+2rf-4L0 H,(0(g CO(g H(g) co(g) 过 C D Pr●° 反应【 反应Π 2.中国科学技术大学黄伟新教授和美国橡树岭 77777777777777777777777777777777 国家实验室的吴自力研究团队合作，研究在硼 铜俄化剂 基催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的反应机理， ak·b1ol 部分反应历程如图 hkJ·mo广 2.0日 过设态1 反应川 过截52C,11-m .5 -CH( /d3 反应过科 CIlg-LnL CI++的 0小g (1)反应I的△H 0(填“<”“>”或 10 H.H0:, “=”),反应Ⅱ的活化能是 kJ·mo。 反城厅闲 下列说法错误的是 ( (2)在相同条件下反应I的反应速率 A.丙烷氧化脱氢制丙烯的反应为放热反应 (填“<”“>”或“=”)反应Ⅱ的反应速率。 B.该反应历程中决速步骤为C代一一C出十H (3)写出反应Ⅱ的热化学方程式 C.图中的过渡态1不如过渡态2稳定 D.催化剂在反应中参与化学反应，改变反应的 课末·随堂演练 活化能 3.CO与NO气体均会造成环境污染，研究表明 L.(活化能有关概念的理解)下列说法正确的是 二者可在PO广表面转化为无害气体N:和 A.活化分子具有的能量是活化能 CO2,其反应过程中的能量变化如图所示。下 B.活化分子的总数越多，反应速率越快 列说法错误的是 C.某一反应的活化分子的百分数是一个定值 能显 k」·mol D.单位时间内有效碰撞的次数越多，反应速率 越快 N. 2.(应用有效碰撞理论解释影响反应速率的因素) 反应过和 在有气体参与的反应中，能使反应物中活化分 A.使用催化剂可改变反应历程，降低反应活 子数和活化分子百分数同时增大的方法是 化能 B.有催化剂条件下，E:时的反应速率比E2慢 ①增大反应物的浓度②升高温度 ③增大 C.N2O(g)+CO(g)-N2 (g)+CO (g) 压强①加入催化剂 △H=△H,+△H A.①②B.②③C.②④ D.③④ D.PtO是反应的中间体，P1O是反应的催 3.(反应速率的影响因素)某温度下，在容积一定 化剂 的密闭容器中进行如下反应：2X(g)十Y(g)一 4.我国科学家利用计算机模拟了甲醇(CHOH) Z(g)十W(s)△DO。下列叙述正确的是() ·32· 第二章化学反应速率与化学平衡 A.向容器中充入氩气，反应速率加快 B.加入少量W,逆反应速率不变 1① C.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率 减小 D.将容器的容积压缩，可增大单位体积内活化 分子的百分数，有效碰撞次数增大 4.(综合应用)已知可逆反应A2(g)十B(g)一 2AB(g)的能量变化如图所示，则下列叙述中 不正确的是 30 50 60 t/min 能t/k/aol 分组 温度/℃ pH c(Mn+)/mol·L. ① 60 ≈7 0.00002 ② 60 12 0 ③ 60 13 0 2 mol AB(g) ④ 60 11 0.00002 ⑤ 70 13 0 I mol A.ig)+l mol B.g) 下列说法不正确的是 反应过程 A.实验①、④说明中性条件下，少量Mn+对 A.该反应的活化能为akJ/mol HO,分解的影响不大 B.该反应的逆反应的话化能为bkJ/mol B.实验②、③说明其他条件相同时，溶液碱性 越强，HO2分解速率越大 C.该反应的△H=(a一b)kJ/mol C.实验③、⑤说明温度升高可以增大HO分 D.使用催化剂，a的数值减小，△H也减小 解速率 5.(反应速率的影响因素)实验探究HO分解 D.实验④反应0~40min时的化学反应的平 速率影响因素。HO,浓度在不同条件下随时 均速率为0.0225mol·L-1·min 间变化的曲线如图所示。实验分组及反应条 友情提示完成P课时作业（五）、Ps阶段重 件分别为： 点突破练（二） 第二节 化学平衡 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数 答案解析Pm 目标导航 知识导图] [课程标准] 研笼利发：道反应 化 根木术特徘：红s 1.认识到化学反应是有一定限度的，并能多角度，动 态地分析可逆反应达到平衡状态时的各种表现。 忠这过程 出体表现：各分浓 度成威吊怀母不变 2.能建立化学平衡“逆、等、动、定，变”的认知模型，并 影响闪数 物质平药浓度 利用模型解决有关化学平衡的实际问题。 3.认识到化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知 意义 化学平衡常效 半转化中 道化学平衡常数的含义，能书写平衡常数表达式 相计算 衡状态分析 并能进行简单计算。 ·33·课堂·深度拓展 为慢反应,A符合题意;从B图中可以看出,总反应为吸热反 探究点一 应,其△H0,B不符合题意;从C图中可以看出,总反应为 吸热反应,其AH0.C不符合题意;从D图中可以看出,对 1.恒温恒容条件下,充入氮气化学反应速率增大,充入Ar气化学 反应速率不变;恒温恒压条件下,充入Ar气化学反应速率减小。 于总反应来说,反应放热,则其△H0,反应I的活化能小 2.正反应速率增大,逆反应速率也增大。 于反应II的活化能,则反应II为慢反应,与题意不符合,D不 [例题1]D缩小体积,反应物浓度增大,反应速率增大, 符合题意。 A项错误;体积不变,充入N,N。的浓度增大,反应速率增 2.A 根据图示,丙炕和氧气的总能量小于丙和过氧化 大,B项错误;体积不变,充入氢气,各反应物的浓度不变 氢的总能量,所以丙炕氧化脱氢制丙唏的反应为吸热反应, 反应速率不变,C项错误;总压强不变,充入氛气,体积增 A项错误;步骤CH-C。Hi 十H的活化能最大,是慢 大,反应物浓度减小,反应速率减小,D项正确。 反应,所以该反应的快慢取决于CH-CH+H*,B [变式1]C 解恒容时,向密闭容器内充入He,反应物气体 项正确;能量越低越稳定,图中过渡态2比过渡态1稳定,C 项正确:催化剂在反应中参与化学反应并改变反应的活化 浓度不变,反应速率不变,A项正确;碎与稀疏酸反应时,加 能,D项正确。 入氧化纳溶液,溶液体积增大,氢离子浓度减小,反应速率 3.D 用催化剂有中间产物生成,改变反应历程,降低反 减小,B项正确;制氧气时,增加二氧化的用量,二氧化 应的活化能,A项正确;有催化剂条件下,基元反应的活化能 是固体,反应物浓度不变,反应速率不变,C项错误;升高湿 E 大于E,反应活化能越小,反应就越容易发生,化学反应 度,正逆反应速率都增大,D项正确。 速率越快,故E时反应速率比E。慢,B项正确;由图可知 [例题2]D 实验①②③均通过测定酸性高酸钾溶液提 N.O和CO在PtO表面转化为无害气体的反应进程为① 色所需时间来判断化学反应速率的快慢,需要保证高酸钟 NO(g)+Pt-O-N.(g)+Pt-O △H,②CO(g)+ 完全反应,因此所加的H.C.O.溶液均要过量,A项正确:对 POCO(g)+PtO △H,①+②得到NO(g)十 比实验①②,其他条件完全相同,浓度不同,可探究反应物浓 CO(g)-N(g)+CO(g)△H-△H+△H,C项正确;根 度对化学反应速率的影响,对比实验②③,其他条件完全相 据流程图可知:Pt。O是反应的催化剂,而PtO 是反应的 同,温度不同,可探究温度对化学反应速率的影响,B项正 中间体,D项错误。 确:实验①和②起初反应均很慢,一段时间后反应速率突然 4.解析(1)由反应过程能量图像可知第一步反应的生成物能 增大,可能是因为生成的Mr*对反应起催化作用,C项正 量更高,该反应是吸热反应,△H一0;反应II的活化能是 确;由上述分析可知实验①中,H.C.O.过量,KMnO完全反 akJ·mol。(2)图像中反应I的活化能大于反应IlI的活 应,反应掉的A(KMnO)-0.010 mol·I-1×0.004 I. 0.002 L+0.004 L 化能,故在相同条件下反应I的反应速率反应II的反应速 率。由计算机模拟了甲醇(CH。OH)与水在铜基催化剂上的 0.010mol·I,0~40s内平均反应速率v(KMnO) 2xo.010mol·I. 反应机理图示可知反应II化学方程式为:CO+H.O- △(KMnO)3 CO.十H,故热化学方程式为CO(g)十H。O(g)- 40s △ CO(g)+H(g)△H--bkJ·mol1。 1-1.s,D项错误。 (1)>a (2)<(3) C0(g)+HO(g)-C0(g)十 [变式2]B 由题图中曲线可知,0~6h内,随着时间的延 H(g)△H--bkI.mol1 长,Fe的氧化率逐渐增大,A项正确;由曲线②和③可知, 课末·随堂演练 当温度相同时,pH越小,Fe^{的氧化率越大,相同时间内 1.D 解活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平 Fe 的氧化速率越快,B项错误;由曲线①和③可知,温度 均能量之差叫作活化能,A项错误;单位体积内活化分子总 越高,Fe”的氧化速率越快,C项正确;氧化过程的离子方 数越多,有效碰撞机会越多,反应速率才越快,B项错误;只 程式为4Fe+O+4H-4Fe+2HO.D项正确。 有在一定条件下,活化分子在反应物中所占百分数才是定 探究点二 值,C项错误。 3.不一定。有效碰撞的前提有两个,一是分子具有足够的能量 2.C 解根据活化分子的概念及影响因素可知,①③能增大 (活化分子),二是活化分子间的碰撞具有合适的取向。 活化分子数,加快化学反应速率,但不影响活化分子百分数; 4.增大浓度和增大压强是未改变活化分子百分含量,增大了活 而②中分子能量增加,使活化分子百分数增大,活化分子数 化分子浓度;升高温度和加入高效催化剂是增大了活化分子 也同时增大;④中催化剂降低了反应的活化能,使活化分子 的百分含量,增大了反应速率。 百分数增大,活化分子数也同时增大。故选C项。 [例题3]A 活化分子发生有效碰撞才能发生化学反应, 3.B 在体积一定的密闭容器中加入氢气,压强增大,各 如果不是有效碰撞,则不能发生反应,A项错误。 组分的浓度不变,所以反应速率不变,A项错误;W是固体, [变式3]C 解活化分子间的碰撞有适当的取向时,才能发 所以加入少量W,正、逆反应速率均不变,B项正确;升高温 生有效碰撞,C项错误。 度,正、逆反应速率均增大,C项错误;将容器的体积压缩,压 微专题突破1 强增大,增大单位体积内活化分子数,有效碰撞次数增大,反 应速率加快,但单位体积内活化分子的百分数不变,D项 [例题](1)由C。H。和C。H。的结构式和反应历程可以 错误。 看出,C。H。中断裂了2根碳氢键,C。H。形成了1根碳碳 4.D 使用催化剂可降低反应的活化能,但AH不变, 键,所以C。H(g)C。H(g)+H(g)的△H-431x D项错误。 2-298-436kJ·mol-1-+128kJ·mol-1。(2)由反应历 5.C 实验①、④除pH外其他条件均相同,但①几乎不反 程可知,包含3个基元反应,分别为:CH。十H·_ 应,说明中性条件下,少量Mr对HO:分解的影响不大, CH+H,CH+HCH'+H,C。H'+H A项正确;实验②、③除pH外其他条件均相同,都不添加 -CH十H.+H,C。H'+HC。H+H.+ 化剂,而③的分解速率大于②,说明溶液碱性越强,H。0:分 解速率越大,B项正确;由图可知实验③的反应速率较大,但 H。其中第三个的活化能最大,反应速率最慢。 是实验③和实验的浓度和温度都不同,故不能说明温度升 智翻(1)128(2)33 1.2mol·L-0. 3 mol·L-. 022 5 mol·L-·min-.D 高速率变大,C项错误;实验④反应到40min时的平均速率为 【即时训练】 1.A 解从A图中可以看出,对于总反应来说,反应放热,则 40min 其△H0,反应I的活化能大于反应IlI的活化能,则反应1 项正确。 ·207·