2.1.2 活化能、反应机理及图像分析（分层作业）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修1）

“高中化学单元教学精品课程”课时作业设计单 基本信息 单元名称 化学反应速率 年级 高二年级 学期 秋季 课时题目 2.1.2 活化能、反应机理及图像分析 作业目标 通过作业检测进一步巩固对活化能及反应机理的理解和进一步检测从图像角度分析理解活化能对化学反应的影响。 作业设计 精选题目 设计意图 基础巩固（必做题建议五分钟完成） 1、对于反应NO2＋CO===NO＋CO2，CO和NO2先形成活化络合物[O—N…O…C—O]，原有的N…O键部分地破裂，新的C…O键部分地形成，最后旧键完全破裂，新键形成，转变为生成物分子。(ⅰ)反应过程可表示为 O—N—O＋C—O―→O—N…O…C—O―→N—O＋O—C—O (ⅱ)反应过程能量图 图示释义 (1) 表示正反应的活化能； (2) 表示逆反应的活化能； (3)反应的焓变ΔH＝ ； (4)一般来说，Ea越 ，反应速率越快，反应越易进行。 2、关于化学反应速率增大的原因，下列分析不正确的是（ ） A．有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，可使单位体积内活化分子数增多 B．增大反应物的浓度，可使活化分子之间发生的碰撞都是有效碰撞 C．升高温度，可使反应物分子中活化分子的百分数增大 D．使用适宜的催化剂，可使反应物分子中活化分子的百分数增大 3、如图表示某化学反应在使用催化剂(b曲线)和未使用催化剂(a曲线)时，反应过程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是(　　) A．a与b相比，b的活化能更高 B．该反应反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量 C．a与b相比，a中活化分子的百分数更高 D．a与b相比，a的反应速率更快 4、氢气在氧气中燃烧主要经历以下四步基元反应： ①H2→2H•(慢反应) ②H•+O2→•OH+O•(快反应) ③O•+H2→•OH+H•(快反应) ④•OH+H2→H2O+H•(快反应) 下列说法正确的是（ ） A．•OH的电子式是   B．在这四步反应中，第①步反应的活化能最高 C．第②步反应中H•与O2的每一次碰撞都为有效碰撞 D．H•和O•是反应的中间产物，能在体系中稳定存在 通过完成本组习题让学生对化学反应速率以及反应机理有更加清晰的认识。 综合运用（必做题，建议五分钟时间完成） 5、硫酸盐(含SO、HSO)气溶胶是PM2.5的成分之一。近期科研人员提出了雾霾微颗粒中硫酸盐生成的转化机理，其主要过程示意图如下： 下列说法不正确的是(　　) A．该过程有H2O参与 B．NO2是生成硫酸盐的氧化剂 C．硫酸盐气溶胶呈酸性 D．该过程没有生成硫氧键 6、NO催化生成的过程由以下三步基元反应构成： 第1步：  ； 第2步：  ； 第3步：      下列说法正确的是。 A．第2步是总反应的决速步 B．三步基元反应都是放热反应 C．该过程共有两种中间产物 D．总反应的焓变为 7、工业生产硝酸涉及反应：，下列说法正确的是 A．若反应速率分别用、、、表示，则 B．加入催化剂可降低逆反应的活化能，从而加快逆反应速率 C．恒温恒容时，增大压强，则反应物中活化分子百分数增大，反应速率加快 D．升高温度，正反应速率减小、逆反应速率增大 8、乙醛在少量I2存在下发生的分解反应为CH3CHO(g)―→CH4(g)＋CO(g)。某温度下，测得CH3CHO的浓度变化情况如下表： t/s 42 105 242 384 665 1 070 c(CH3CHO)/ (mol·L－1) 6.68 5.85 4.64 3.83 2.81 2.01 下列说法不正确的是(　　) A．42～242 s，消耗CH3CHO的平均反应速率为1.02×10－2 mol·L－1·s－1 B．第384 s时的瞬时速率大于第665 s时的瞬时速率是受c(CH3CHO)的影响 C．反应至105 s时，测得混合气体的体积为168.224 L(标准状况) D．I2为催化剂降低了反应的活化能，使活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多 9、已知2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)的速率方程为v＝k·cn(N2O)(k为速率常数，只与温度、催化剂有关)。实验测得，N2O在催化剂X表面反应的变化数据如下： t/min 0 10 20 30 40 50 60 70 c(N2O)/ (mol·L－1) 0.100 0.080 c1 0.040 0.020 c2 c3 0 下列说法正确的是(　　) A．n＝1，c1>c2＝c3 B．t＝10 min时，v(N2O)＝2.0×10－3 mol·L－1·s－1 C．相同条件下，增大N2O的浓度或催化剂X的表面积，都能加快反应速率 D．保持其他条件不变，若N2O起始浓度为0.200 mol·L－1，当浓度减至一半时共耗时50 min 10、一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。 (1)缩小体积使压强增大：______________，原因是___________________________________________。 (2)恒容充入N2：__________。 (3)恒容充入He：__________，原因是______________________________________________________。 (4)恒压充入He：__________。 通过本组的训练更好地检测学生对化学反应机理以及图像分析的掌握程度。 拓展提升（选做题，建议十五分钟时间完成） 1、二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的“清洁能源”，科学家研究在酸性条件下，用甲醇可合成二甲醚，反应历程中相对能量变化如图所示。 下列叙述错误的是(　　) A．循环过程中，催化剂参与了中间反应 B．该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为1.31 kJ·mol－1 C．制约总反应速率关键步骤的基元反应方程式为―→CH3OCH3＋H＋ D．总反应方程式为2CH3OHCH3OCH3＋H2O 2、活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)  A．该反应为吸热反应 B．产物的稳定性：P1>P2 C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19 kJ·mol－1 D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)<v(P2) 3、科学家研究出“酸性—氧化还原性”双循环钒催化氨脱硝的反应机理，反应过程如图所示。 下列说法错误的是(　　) A.V—O—H是脱硝反应的催化剂 B.脱硝过程中需不断补充NH3和O2 C.脱硝反应过程中V的化合价保持不变 D.脱硝反应的生成物能参与大气循环 4、纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的反应机理和能量变化如下: (1)已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·mol-1和298.0 kJ·mol-1,H—H键能为436.0 kJ·mol-1。估算 C40H20(g) C40H18(g)+H2(g)的ΔH=________ kJ·mol-1。  (2)图示历程包含________个基元反应,其中速率最慢的是第_______个。 5、电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。 MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。 (ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。 (ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＜”或“＝”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。 检测对知识的迁移应用、综合思维能力。 作业展示与评估 1.展示要求：以图片形式展示学生所完成的典型作业，图片内容清晰，布局均衡、排版合理。 2.教师评估：鼓励单元作业设计者展示对学生作业的多元化评价，例如通过引进师生对评、生生互评等丰富教师对学生作业的评价维度和角度，实现教师对学情的精准把握，为进一步完善教学设计进行创新性探索。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.1.2 活化能、反应机理及图像分析 基础巩固 1、Ea2 Ea1 Ea2-Ea1 小 2、【答案】B 【解析】A．有气体参加的化学反应，增大压强，活化分子数目增多，活化分子百分数不变，则化学反应速率增大，故A正确； B．增大反应物的浓度，活化分子数目增多，活化分子之间发生的碰撞不一定都是有效碰撞，故B错误； C．升高温度，活化分子百分数增大，则化学反应速率增大，故C正确； D．催化剂，降低了反应所需的活化能，活化分子百分数增大，化学反应速率增大，故D正确； 故选B。 3、【答案】　B 【解析】　a的活化能更高，A错误；该反应为放热反应，反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量，B正确；a与b相比，b的活化能小，b中活化分子的百分数更高，反应速率更快，C、D错误。 4、【答案】B 【解析】A．•OH的电子式是，故A错误； B．活化能越大反应速率越慢，因此慢反应对应的活化能最高，故B正确； C．有效碰撞需要能量足够且取向合适才能发生，反应物粒子间的碰撞不都是有效碰撞，故C错误； D．反应的中间产物不能稳定存在，会继续发生后续反应，故D错误； 故选B。 5、【答案】D 【解析】A项,观察题给示意图，注意图中物质的反应关系，SO32—+N02→SO3—+NO2—过程中有H20 参与，正确；B项，反应过程中，NO2中N元素化合价降低，生成HNO2，故 NO2是生成硫酸盐的氧化剂，正确；C项，硫酸盐气溶胶中含有SO42—和HSO4—，HSO4—易电离产生H+和 SO42—，故硫酸盐气溶胶呈酸性，正确；D项，SO32—最终转化为HSO4—，,转化过程中有硫氧键形成，错误。 6、【答案】C 【解析】A．活化能越低，反应速率越快，第1步的活化能最高，反应速率最慢，总反应速率主要由第1步反应速率决定，故A错误； B．由图可知，第1步反应是吸热反应，第2步和第3步反应均为放热反应，故B错误； C．反应的中间体有NO2和O，共有两种，故C正确； D．总反应2O3(g)═2O2(g)，由盖斯定律：第一步反应+第二步反应+第三步反应计算反应2O3(g)═3O2(g)的△H=△H1+△H2+△H3，故D错误； 故选C。 7、【答案】B 【解析】A．氨气和氧气二者速率之比等于其化学计量数之比，则，A错误； B．加入催化剂可降低反应的活化能，正、逆反应速率同时加快，B正确； C．恒温恒容时，若充入反应物以增大压强，单位体积内活化分子数目增多，活化分子百分数不变，反应速率加快；若充入不参与反应的气体以增大压强，单位体积内活化分子数目不变，活化分子百分数不变，反应速率不变，C错误； D．达到平衡时，升高温度，正、逆反应速率均增大，D错误； 故选B。 8、【答案】　C 【解析】　由表中数据可计算，42～242 s，消耗CH3CHO的平均反应速率为＝1.02×10－2mol·L－1·s－1，A项正确；随着反应的进行，c(CH3CHO)减小，反应速率减慢，所以第384 s时的瞬时速率大于第665 s时的瞬时速率，B项正确；由于CH3CHO的初始浓度及气体体积未知，故无法计算反应至105 s时，混合气体的体积，C项错误。 9、【答案】　D 【解析】　根据表中数据分析，该反应的速率始终不变，N2O的消耗是匀速的，说明反应速率与c(N2O)无关，故速率方程中n＝0，每10 min一氧化二氮浓度减小0.02 mol·L－1，则c1＝0.06>c2＝c3＝0，A、C错误；t＝10 min时瞬时速率等于平均速率v(N2O)＝＝2.0×10－3 mol·L－1· min－1，B错误；保持其他条件不变，该反应的反应速率不变，即为2.0×10－3 mol·L－1· min－1，若起始浓度0.200 mol·L－1，减至一半时所耗时间为＝50 min，D正确。 10、【答案】　(1)增大　单位体积内，活化分子数目增加，有效碰撞的次数增多　(2)增大　(3)不变　单位体积内活化分子数不变　(4)减小 拓展提升 1、【答案】B 【解析】整个过程中H+是催化剂，第一步开始参与反应，最后一步再次生成,A正确；由题图可知该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为131 kJ·mol—1，B 错误；决定总反应速率的是活化能最高的基元反应，C正确；整个过程消耗甲醇，生成二甲醚和水，D正确。 2、【答案】C 3、【答案】　C 【解析】　A.由转化关系知，脱硝总反应为NO、NH3与O2转化为N2和H2O的过程，V—O—H参与反应但在反应前后结构和质量不变，作催化剂，选项A正确；B.NH3与O2均为反应物，故脱硝过程中需不断补充，选项B正确；C.由图知，脱硝反应过程中V与O的成键数改变，化合价发生变化，选项C错误；D.脱硝反应的生成物为N2和H2O，能参与大气循环，选项D正确。 4、【答案】 +128.0 3 3 【解析】(1)从结构分析,反应中断裂两条碳氢键,形成一条碳碳键和H—H。ΔH=431.0 kJ·mol-1×2-298.0 kJ·mol-1-436.0 kJ·mol-1=+128.0 kJ·mol-1。 (2)基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应,从图上看包含3个基元反应,其中第3步活化能最大,故该步反应速率最慢。 5、【答案】Ⅰ c ＜ 2 【解析】(i)观察分析图中反应进程知，步骤Ⅰ甲烷中C一H键发生变化，氧原子与氢原子间形成新的共价键。 (ⅲ)根据上述分析，当MO+与CH2D2反应时，H原子与O原子结合跟D原子与O原子结合相比较，反应速率更快，则产量更高。依据反应机理知，当MO+与CHD3反应时，实际参与替换的氢原子共两种类型(H和D)，故生成的氘代甲醇有2种。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$