第二章 第一节 第3课时 活化能（讲义及解析）-2024-2025学年高二化学选择性必修1（人教版2019）

化学反应原理(周星星·化学） 第3课时 活化能 思考与交流： 2 mol H2和1 mol O2混合于一个洁净的容器内，已知常温常压下，每个氢分子和氧分子自身或它们之间每秒钟平均碰撞2.355×1010次，如果每一次碰撞都能够引发反应，试想会有什么样的现象？ 如果每一次碰撞都能引发反应，整个容器中的氢气和氧气将在极短的时间内全部变成水。 然而事实并非如此，为什么呢？ 那么，如何定性与定量研究影响化学反应速率的因素呢？ 一、活化能与简单碰撞理论 1．基元反应与反应历程 (1)基元反应：大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现，其中每一步反应都称为基元反应 如：2HI===H2＋I2的2个基元反应为2HIH2＋2I·、2I·I2 (2)反应机理：先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理 (3)许多化学反应都不是基元反应，而是由两个或多个基元步骤完成的。假设反应：A2＋B===A2B是分两个基元步骤完成的 第一步 A22A (慢反应) 第二步 2A+BA2B (快反应) 对于总反应来说，决定反应速率的肯定是第一个基元步骤，即这种前一步的产物作为后一步的反应物的连串反应的。决定速率的步骤是最慢的一个基元步骤 如：过氧化氢H2O2在水溶液中把溴化氢HBr氧化为溴Br2的反应：H2O2 + 2H+ +2Br－Br2 + 2H2O 反应机理为 H2O2＋H+＋Br－HOBr＋H2O (慢反应) HOBr＋Br－＋H+ Br2＋H2O (快反应) 决定速率的就是第一个反应，且这个反应中HBrO不是最终产物，称为反应的中间产物或中间体 (4)基元反应发生的先决条件：基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞，但并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生化学反应 2．有效碰撞与活化能 (1)化学反应与有效碰撞 以“打篮球”为例 HI的分解反应：2HIH2＋I2，可能有以下几种碰撞 在(1)中，运动员没有提供足够的能量，球没有落入篮筐；在(2)中，球虽然具有足够的能量，但没有合适的取向，球也没有落入篮筐；在(3)中，球具有足够的能量和合适的取向，球落入篮筐，这与导致发生反应的分子或离子间的碰撞类似 在(1)中，HI分子没有足够的能量，因此碰撞过轻，两个分子又彼此弹离；在(2)中，由于碰撞没有合适的取向，因此两个分子也彼此弹离；在(3)中，分子具有足够的能量且碰撞取向合适，因此导致H－I键的断裂及H－H键和I－I键的形成，即发生分解反应，生成了H2和I2 在某个化学反应中，那么多的反应物分子，其能量高低各不相同。并且，在通常状况下，能量相对较高的分子所占的比例较小，能量相对较低的分子所占的较大。研究证明，只有能量高度达到某一定值的分子，才能在碰撞以后有可能使原子间的化学键断裂，从而导致化学反应的发生。我们把能够发生化学反应的分子碰撞叫做有效碰撞，把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。(但是活化分子也并不是每次碰撞都能引起化学反应的发生) (2)有效碰撞 ①概念：把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞 ②条件：具有足够的能量；具有合适的取向 ③与反应速率的关系：碰撞的频率越高，则反应速率越快 (3)活化能和活化分子 ①活化分子：把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子 ②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能 ③活化分子的特点：活化分子具有比普通分子(非活化分子)更高的能量，活化分子在碰撞后有可能使原子间的化学键断裂从而导致化学反应的发生 ④反应物、生成物的能量与活化能的关系图 E1：正反应的活化能 E2：活化分子变成生成物分子放出的能量，也可认为是逆反应的活化能 E1－E2：反应热，即ΔH＝E1－E2 (4)基元反应发生经历的过程 3．基元反应过渡状态理论 (1)基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态 AB＋C[A…B…C]A＋BC 反应物　　过渡态　　 　产物 (2)过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。如：一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为： CH3Br＋OH－[Br…CH3…OH]Br－＋CH3OH 反应物　　 过渡态　　 　 产物 【对点训练1】 1．对于反应2NO(g)＋2H2(g)→N2(g)＋2H2O(g)，科学家根据光谱学研究提出如下反应历程： 第一步：2NO⇌N2O2快速平衡 第二步：N2O2＋H2→N2O＋H2O慢反应 第三步：N2O＋H2→N2＋H2O快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列叙述正确的是(　　) A．若第一步反应△H<0，则升高温度，v正减小，v逆增大 B．第二步反应的活化能大于第三步的活化能 C．第三步反应中N2O与H2的每一次碰撞都是有效碰撞 D．反应的中间产物只有N2O2 2．如图(Ea表示活化能)是CH4与Cl2生成CH3Cl的部分反应过程中各物质物质的能量变化关系图，下列说法正确的是(　　) A．Cl·可由Cl2在高温条件下生成，是CH4与Cl2反应的催化剂 B．升高温度，活化分子的百分数不变，但反应速率加快 C．增大Cl2的浓度，可提高反应速率，但不影响△H的大小 D．第一步反应的速率大于第二步反应 3．已知X转化为Z和W分步进行：①，②，其反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．是反应①的活化能 B．的能量一定低于的能量 C． D．反应②更容易发生，气体Y很难大量存在 4．金属插入CH4的C-H键形成高氧化态过渡金属化合物的反应频繁出现在光分解作用、金属有机化学等领域，如图是CH4与Zr形成过渡金属化合物的过程。下列说法不正确的是(　　) A．整个反应快慢，由 CH2— Zr···H2→状态2反应决定 B．CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2 ΔH=+8.32 kJ • mol-1 C．在中间产物中 CH3—Zr···H状态最稳定 D．Zr +CH4→CH—Zr···H3活化能为201. 84 kJ • mol-1 5．甲醇与SO3在有水条件下生成硫酸氢甲酯的反应部分历程如图所示。CH3OH(g)+SO3(g)≒CH3OSO3H(g)，其中粒子间的静电作用力用“…”表示。下列说法错误的是(　　) A．水合CH3OH分子比水合SO3分子更稳定 B．反应历程中最大能垒(活化能)为6.62eV C．d到f转化的实质为质子转移 D．在反应过程中，水起催化作用 6．在化学反应中，人们把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子，同时把活化分子多出的那部分能量称作活化能，单位：kJ·mol-1。请根据下图回答问题： (1)图中所示反应是 (填“吸热”或“放热”)反应，该反应的ΔH＝ kJ·mol-1 (用含E1、E2的代数式表示)。 (2)对于同一反应，上图虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比，活化分子最低能量明显降低，反应速率加快，你认为最有可能的原因是 。 (3)下列4个反应中符合示意图描述的反应的是 (填代号)。 A．氧化钙与水反应 B．A(g)＋2B(g)C(g) 反应中C的能量高于A的能量 C．铝粉与铁红反应 D．灼热的碳与CO2反应 (4)已知热化学方程式：A(g)＋2B(g)=C(g) ΔH＝＋a kJ·mol-1。该反应的活化能为 b kJ·mol-1，则其逆反应的活化能为 kJ·mol-1。 二、利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 1．影响化学速率的内因——活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率快，活化能大的反应速率慢 活化能大小主要是由反应物自身的性质决定的(改变外界条件也可以改变反应的活化能，如：加入催化剂)，即反应物自身的性质影响着化学反应所需的活化能，从而影响化学反应速率的大小 如：活化能小普通分子容易变成活化分子活化分子百分数大单位体积内活化分子数多单位时间、单位体积内有效碰撞次数多化学反应速率大(内因对化学反应速率的影响) 2．反应物的浓度与有效碰撞次数 对某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子百分数是一定的，而单位体积内活化分子的数目与反应物的分子的总数成正比，即与反应物的浓度呈正比。如：原来每单位体积里有100个反应物分子，其中只有5个活化分子，活化分子百分数为5%，如果每单位内的反应物分子增加到200个，其中必定有10个活化分子，那么单位时间内有效碰撞次数也相应增多，化学反应速率就增大。因此，增大反应物浓度可以增大化学反应速率 3．化学反应速率与分子间的有效碰撞频率有关，所有能够改变内能、运动速率，以及碰撞几率的方法，都可以用来改变、控制反应的速率，即活化分子百分数和单位体积活化分子数增大时，化学反应速率也就增大 ， 4． 用图示法分析浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响 浓度 压强 反应物浓度增大→反应物中活化分子百分数 →单位体积内分子总数 → 活化分子总数 →单位时间内有效碰撞次数 →反应速率 ；反之，反应速率 。 增大压强（压缩体积）→反应物中活化分子百分数 →单位体积内活化分子总数 →单位时间内有效碰撞次数 →反应速率 ；反之，反应速率 。 温度 催化剂 升高温度→活化分子百分数 →单位体积内分子总数 →活化分子总数 →单位时间内有效碰撞次数 →反应速率 ；反之，反应速率 。 加入催化剂→活化分子百分数 →单位体积内活化分子总数 →单位时间内有效碰撞次数 →反应速率 ；反之，反应速率 。 利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 外界因素 活化能 分子 总数 活化分 子总数 活化分子百分数 单位体积 活化分子数 有效碰撞次数 反应速率 增大反应 物的浓度 增大反应物的压强 升高反应 物的温度 使用催化剂 【对点训练2】 1．下列说法正确的是(　　) A．活化分子的每一次碰撞都能够发生化学反应 B．能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子 C．反应物用量增加后，有效碰撞次数增多，反应速率增大 D．催化剂能提高活化分子的活化能，从而加快反应速率 2．下列说法正确的是(　　) A．活化能接近于零的反应，当反应物相互接触时，反应瞬间完成 B．温度和压强都是通过增大活化分子百分数来加快化学反应速率 C．人们把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子，把活化分子具有的能量叫活化能 D．活化能的大小不仅意味着一般分子成为活化分子的难易，也会对化学反应前后的能量变化产生影响 3．在有气体参加的反应中，能使反应物中活化分子总数和活化分子百分数都增大的措施有(　　) ①增大反应物浓度②增大压强③升高温度④加入催化剂 A．①② B．②④ C．①③ D．③④ 4．下列关于化学反应速率的说法正确的是(　　) ①恒温时，增大压强，化学反应速率一定加快 ②其他条件不变，温度越高，化学反应速率越快 ③使用催化剂可改变反应速率，从而改变该反应过程中吸收或放出的热量 ④升高温度能使化学反应速率增大，主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数 ⑤有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加活化分子的百分数，从而使反应速率增大 ⑥增大反应物浓度，可增大活化分子的百分数，从而使单位时间有效碰撞次数增多 ⑦催化剂不参与反应，但能降低活化能增大活化分子的百分数，从而增大反应速率 A．②⑥ B．②④ C．②③⑤⑦ D．①②④⑤ 5．卤代烃与端基炔(R＇C≡CH)催化偶联反应的一种机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．偶联反应中起催化作用的是M和CuI B．R＇C≡CCu为该催化过程的中间产物 C．该偶联反应的原理为R＇C≡CH+RI→R＇C≡CR+HI D．该催化机理改变了反应路径和反应热 6．双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH<0，反应过程示意图如下： 下列说法不正确的是(　　) A．过程I中2个H2O都参加了反应 B．过程I、II中都有化学键断裂 C．过程III中有化学键形成 D．使用催化剂增加了活化分子百分数 1．下列说法不正确的是(　　) A．增大反应物浓度，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多 B．增大压强，单位体积内气体的活化分子数增多，有效碰撞次数增多 C．升高温度，活化分子百分数增加，分子运动速度加快，有效碰撞次数增多 D．催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，有效碰撞次数增多 2．在恒容条件下，能使NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)正反应速率增大且活化分子百分数也增加的措施是(　　) A．增大NO2或CO的浓度 B．减小CO2或NO的浓度 C．通入Ne使气体的压强增大 D．升高反应的温度 3．下列说法正确的是(　　) ①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应 ③同种物质活化分子比普通分子具有较高的能量 ④化学反应的实质是原子的重新组合 ⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程 ⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞 A．①③④⑤ B．②③⑥ C．③④⑤⑥ D．②④⑤ 4．下列说法中有明显错误的是(　　) A．对有气体参加的化学反应，增大压强，体系体积减小，可使单位体积内活化分子数增加，因此反应速率增大 B．活化分子间发生的碰撞一定为有效碰撞 C．升高温度，一般可使活化分子的百分数增大，因而反应速率增大 D．加入适宜的催化剂，可使活化分子的百分数大大增加，从而增大反应速率 5．在体积可变的容器中发生反应N2＋3H22NH3，当增大压强使容器体积缩小时，化学反应速率加快，其主要原因是(　　) A．分子运动速率加快，使反应物分子间的碰撞机会增多 B．反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多 C．活化分子百分数未变，但单位体积内活化分子数增加，有效碰撞次数增多 D．分子间距离减小，使所有的活化分子间的碰撞都成为有效碰撞 6．下列有关化学反应速率的说法中，正确的是(　　) A．100mL2mol·L－1的盐酸与锌反应时，加入适量的氯化钠溶液，生成氢气的速率不变 B．用铁片和稀硫酸反应制氢气时，改用铁片和浓硫酸反应可增大反应物浓度，加快产生氢气的速率 C．二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，升高温度，反应活化能降低，反应速率加快 D．汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，活化分子百分数不变，反应速率减小 7．对于反应4A＋B===2C，下列说法正确的是(　　) A．某温度下，化学反应速率无论是用A、B、C何种物质来表示，其化学反应速率的数值相同 B．在其他条件不变的情况下，降低温度，一般化学反应速率降低 C．在其他条件不变的情况下，增大压强，单位体积内活化分子百分数一定增大，化学反应速率一定增大 D．若增大或减少A物质的量，化学反应速率一定会发生明显的变化 8．在其他条件具备时，若一反应较难进行，则其主要原因可能是(　　) ①参加反应的分子的能量普遍较低 ②参加反应的分子的能量普遍较高 ③单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数少 ④单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数较多 ⑤反应物分子中活化分子百分数较小 ⑥反应物分子中活化分子百分数较大 A．①③⑤ B．②④⑥ C．①④⑥ D．②③⑤ 9．一种“松果结构”铂金属催化剂，可用于电解法制备氢气，在制氢效果不变的情况下，将铂金属的用量降低到传统商业催化剂的约，下列说法错误的是(　　) A．使用催化剂可以增加活化分子的百分数 B．催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应的焓变 C．该研究深化了催化剂的效果与结构之间的关系 D．催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应速率 10．已知反应：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，其反应机理如下，下列有关该反应的说法正确的是(　　) ①NO(g)＋Br2(g)NOBr2(g)　快 ②NO(g)＋NOBr2(g)2NOBr(g)　慢 A．该反应的速率主要取决于①的快慢 B．正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol－1 C．NOBr2是该反应的催化剂 D．增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 11．关于反应2NO2(g)N2O4(g)的化学反应速率的说法正确的是 (　　) A．化学反应速率为6 mol·L－1·s－1时一定比化学反应速率为3.5 mol·L－1·s－1时大 B．不能根据气体颜色变化来确定该反应进行的快慢 C．恒温恒容条件下，充入N2，压强增大，但正、逆反应速率都不变 D．升温或加压都能增大反应物活化分子百分数，从而加快化学反应速率 12．已知1 mol H2O2分解放出热量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理如下，下列有关该反应的说法正确的是(　　) ①H2O2＋I－H2O＋IO－　慢 ②H2O2＋IO－H2O＋O2＋I－　快 A．当该反应放出98 kJ的热量时会生成0.5 mol O2 B．H2O2的分解速率主要是由反应②决定的 C．IO－是该反应的催化剂 D．催化剂的加入改变了该反应的反应热 13．某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s)　ΔH＞0，下列叙述正确的是(　　) A．在容器中加入氩气，反应速率不变 B．加入少量W，逆反应速率增大 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D．将容器的体积压缩，可增加活化分子的百分数，有效碰撞次数增加 14．已知反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．常温下，向体积为V L的容器中充入2 mol HI(g)充分反应，可吸收12.5 kJ的热量 B．加入催化剂，分子的能量减小，但单位体积内活化分子数增多，反应速率加快 C．其他条件不变，升高温度，单位体积内活化分子数增多，反应速率加快 D．H2(g)＋I2(g)2HI(g)的活化能为12.5 kJ·mol－1 15．N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．在反应过程中作催化剂 B．催化剂a表面发生了分解反应和化合反应 C．催化剂a、b增大了该历程中的最大能垒(活化能) D．催化剂b表面发生的反应为：4NH3＋5O24NO＋6H2O 16．某反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是(　　) A．该反应为放热反应 B．催化剂能改变该反应的焓变 C．催化剂能降低该反应的活化能 D．逆反应的活化能大于正反应的活化能 17．热催化合成氨面临的两难问题是：釆用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了Ti—H—Fe双温区催化剂(Ti—H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃)。Ti—H—Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是(　　) A．①为氮氮三键的断裂过程 B．①②③在低温区发生 C．④为N原子由Fe区域向Ti—H区域的传递过程 D．使用Ti—H—Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应 18．近日，北京航空航天大学教授团队与中科院高能物理研究所合作，合成了Y、Sc(Y1/NC，Sc1/NC)单原子催化剂，用于常温常压下的电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法正确的是(　　) A．Y1/NC比Sc1/NC更有利于吸附氮气 B．实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可提高氢气的平衡转化率 C．使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为*N2＋H*NNH D．升高温度一定可以提高氨气单位时间内的产率 19．我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞；发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子；活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。下列说法不正确的是(　　) A．图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能 B．图乙中HI分子发生了有效碰撞 C．盐酸和氢氧化钠溶液的反应活化能接近于零 D．增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增加 20．甲硫醇是一种重要的原料和化工试剂，硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如图。下列说法不正确的是(　　) A．CH3SH为共价化合物 B．该过程中断裂了O—H键、S—H键和C—S键 C．该催化剂可降低该反应的活化能 D．该过程的总反应为H2S+CH3OHCH3SH+H2O 答案及解析 二、4、 不变；增多；增多；增多；增大；减慢 不变；增多；增多；增大；减慢 增大；不变；增多；增多；增大；减慢 增大；增多；增多；增大；减慢 利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 外界因素 活化能 分子 总数 活化分 子总数 活化分子百分数 单位体积 活化分子数 有效碰撞次数 反应速率 增大反应 物的浓度 不变 增多 增多 不变 增多 增多 加快 增大反应物的压强 不变 不变 不变 不变 增多 增多 加快 升高反应 物的温度 不变 不变 增多 增多 增多 增多 加快 使用催化剂 降低 不变 增多 增多 增多 增多 加快 【对点训练1】 1．【答案】B 【详解】 A．不管△H<0，还是△H>0，升高温度，v正和v逆均增大，A选项错误； B．第二步反应为慢反应，第三步反应为快反应，则第二步反应的活化能大于第三步的活化能，B选项正确； C．根据有效碰撞理论可知，任何化学反应的发生都需要有效碰撞，但每一次碰撞不一定是有效碰撞，C选项错误； D．反应的中间产物有N2O2和N2O，D选项错误； 答案选B。 【点睛】 化学反应速率与温度有关，温度升高，活化分子数增多，无论是正反应速率还是逆反应速率都会加快，与平衡移动没有必然联系。 2．【答案】C 【分析】 CH4与Cl2生成CH3Cl的反应方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl。 【详解】 A．Cl·由Cl2在光照条件下生成，是CH4与Cl2反应的“中间体”，而不是反应的催化剂，选项A错误； B．Ea1、Ea2分别为第一步反应、第二步反应所需活化能，升高温度，反应所需活化能不变，即Ea1、Ea2不变，但活化分子的百分数增多，反应速率加快，选项B错误； C．Cl2是该反应的反应物，增大反应物的浓度，反应速率增大，而反应的△H和反应的途径无关，只与反应的始态和终态有关，即增大氯气的浓度不影响△H的大小，选项C正确； D．第一步反应所需活化能Ea1大于第二步反应所需活化能Ea2，第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反应，故第二步反应速率更大，选项D错误。 答案选C。 3．【答案】D 【详解】 A．从图中可以看出，Ea1是活化分子所具有的平均能量与反应物分子平均能量的差值，所以Ea1是反应①的活化能，A项错误； B．从图中可以看出，的能量低于和的能量之和，但不能确定的能量一定低于的能量，B项错误； C．由图中信息可以得出，Y(g)+2W(g)Z(g)+3W(g) △H=+(Ea3-Ea4)kJ∙mol-1，C项错误； D．从图中可以看出，反应②的活化能比反应①小，所以反应②更容易发生，反应①生成的Y(g)很容易发生转化，所以气体Y很难大量累积，D项正确； 答案选D。 4．【答案】D 【详解】 A．反应速率取决于反应活化能的大小，活化能越大的那步反应的反应速率越小，整个反应的反应速率由其决定，由图可知，CH2﹣Zr···H2→状态2反应的活化能最大，反应速率最慢，所以整个反应快慢，由CH2﹣Zr···H2→状态2反应决定，故A正确； B．由图可知，CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2的△H＝-106.15kJ/mol﹣(-114.47)kJ/mol═+8.32kJ/mol，故B正确； C．由图可知，CH3﹣Zr···H状态时具有的内能最低，所以CH3﹣Zr…H状态最稳定，故C正确； D．由图可知，Zr+CH4→CH─Zr···H3活化能为95.69kJ/mol，故D错误； 故选：D。 5、【答案】A 【详解】 A．据图可知d为水合CH3OH分子，c为水合SO3分子，c的能量更低，所以水合SO3分子更稳定，A错误； B．据图可知反应历程中最大能垒(活化能)为3.66eV-(-2.96eV)=6.62eV，B正确； C．据图可知d到f的过程中甲醇中的氢原子转移到水分子中，水分子中的氢原子转移到CH3OSO3H分子中，实质为质子转移，C正确； D．反应前后水未发生变化，形成的水合分子降低了能垒，为该反应的催化剂，D正确； 综上所述答案为A。 6、【答案】吸热 +(E2-E1) 使用了催化剂 D b-a 【详解】 (1)图示反应的生成物能量大于反应物能量，所以为吸热反应；焓变=反应物能量-生成物能量=+(E2-E1) kJ·mol-1； (2)催化剂可以降低反应的活化能从而使反应速率加快，所以最可能的原因是使用了催化剂； (3)A．氧化钙与水的反应为放热反应，故A不符合题意； B．虽然C的能量高于A，但B的能量不确定，所以无法确定该反应吸热还是放热，故B不符合题意； C．铝粉与铁红反应为铝热反应，为放热反应，故C不符合题意； D．灼热的碳与CO2反应为吸热反应，故D符合题意； 综上所述答案为D； (4)焓变=正反应活化能-逆反应活化能，所以逆反应活化能为(b-a) kJ·mol-1。 【对点训练2】 1．【答案】B 【详解】 A．发生有效碰撞才反应，所以活化分子的碰撞不一定反应，还与取向有关，故A错误； B．分子发生有效碰撞时发生化学反应，此时的分子为活化分子，故B正确； C．反应物为纯固体或液体，用量增加，反应速率不变，反应物用量增加不一定反应速率加快，故C错误； D．加入催化剂可降低活化能，提高活化分子的百分数，反应速率增大，故D错误； 故选B。 2．【答案】A 【详解】 A．活化能接近于零的反应，由于不需要活化能的推动，所以当反应物相互接触时反应瞬间完成，A正确； B．压强不能改变活化分子百分数，增大压强是通过增大单位体积内活化分子数来加快化学反应速率的，B错误； C．我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞，能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子，活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差叫做反应的活化能，C错误； D．活化能越大，一般分子成为活化分子越难，活化能越小，一般分子成为活化分子越易，活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的难易程度，化学反应前后的能量变化取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小，与活化能无关，D错误； 答案选A。 3．【答案】D 【详解】 ①增大反应物浓度，单位体积内活化分子数目增加，活化分子百分数不变； ③增大压强，单位体积内活化分子数目增加，活化分子百分数不变； ③升高温度，分子吸收能量，原来不是活化分子变为活化分子，活化分子数目增加，活化分子百分数增大； ④加入催化剂，降低反应所需活化能，原来不是活化分子变为活化分子，活化分子数目增加，活化分子百分数增大；因此③④正确； 综上所述，答案为D。 4．【答案】B 【详解】 ①恒温时，增大压强，如没有气体参加反应，化学反应速率不加快，故错误； ②其他条件不变，温度越高，增大活化分子百分数，化学反应速率越快，故正确； ③使用催化剂不能改变反应热，故错误； ④升高温度能增大了反应物分子中活化分子的百分数，使化学反应速率增大，故正确； ⑤有气体参加的化学反应，若增大压强（即缩小反应容器的体积），活化分子百分数不变，增加的是单位体积内活化分子数，故错误； ⑥增大反应物浓度，活化分子的百分数不变，增加的是单位体积内活化分子数，故错误； ⑦催化剂通过参与反应，降低活化能，增大活化分子的百分数，从而增大反应速率，故错误。②④符合题意，故答案选B。 5、【答案】D 【详解】 A．由转化图可知，偶联反应中起催化作用的是M和CuI，故A正确； B．由转化关系可知，R＇C≡Ccu产生后又被消耗，为该催化过程的中间产物，故B正确； C．由流程可知，转化图中右侧存在反应R'C≡CH+CuI→R'C≡CCu+HI，故C正确； D．催化剂改变反应路径，不改变反应热，故D错误。 故选：D。 6、【答案】A 【详解】 A．根据图示，过程I只有1个H2O中O-H键断裂，故A错误； B．过程I有1个H2O中O-H键断裂、过程II有1个H2O中O-H键断裂，故B正确； C．过程III形成1个C=O键、1个O-H键、1个H-H键，故C正确； D．催化剂能降低反应活化能，增大活化分子百分数，故D正确； 1．A。解析：A项，增大反应物浓度，活化分子数目增多，但活化分子百分数不变。 2．D。解析：增大NO2或CO的浓度，反应速率加快，活化分子数目增大，但活化分子百分数不变，A错误；减小CO2或NO的浓度，反应速率减慢，活化分子数目减小，B错误；通入Ne使气体的压强增大，容积不变，反应体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，C错误；升高反应温度，反应速率加快，活化分子百分数增大，D正确。 3．C。解析：化学反应的过程为―→ 。①错误，因为活化分子发生有合适取向的碰撞时，才能发生化学反应；②错误，因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞，因而不会发生化学反应。③④⑤⑥是正确的。 4．B。解析：活化分子间有合适取向的碰撞才是有效碰撞。 5．C。解析：A项，由于温度不变，因此分子运动速率不变，错误；B项，由于温度不变，因此反应物分子的能量不变，错误；D项，增大压强使容器体积缩小时，单位体积内反应物浓度增大，单位体积内分子间的碰撞不一定是有效碰撞，只有取向合适才能发生反应，才是有效碰撞，错误。 6．D。解析：A项，加入NaCl溶液，溶液体积变大，盐酸浓度减小，化学反应速率减小，错误；B项，Fe与浓硫酸在常温下发生钝化，不生成氢气，错误；C项，升高温度，反应的活化能不变，但有更多的分子变成活化分子，所以反应速率加快，错误；D项，减小压强，活化分子百分数不变，但因体积增大，所以单位体积内活化分子数变少，反应速率减小，正确。 7．B 8．A 9．B。解析：催化剂可降低反应的活化能，所以使用催化剂可以增加活化分子的百分数， A正确；使用催化剂不能改变反应的焓变， B错误；使用催化剂加快化学反应速率，结构决定性质，所以深化了催化剂的效果与结构之间的关系， C正确；增大接触面积可加快反应速率，所以催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应速率， D正确。 10．B。解析：反应速率主要取决于慢的一步，所以该反应的速率主要取决于②的快慢，故A错误；由于该反应为放热反应，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol－1，故B正确；NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，故C错误；增大Br2(g)浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内的活化分子数目增多了，所以能加快反应速率，故D错误。 11．C。解析：同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率不能直接比较，应该转化为同种物质表示的化学反应速率，再比较，A错误；二氧化氮为红棕色气体，四氧化二氮为无色气体，可根据单位时间内颜色变化的快慢确定反应进行的快慢，B错误，恒温恒容条件下，充入N2，压强增大，但反应物的浓度不变，正、逆反应速率都不变，C正确；增大压强，反应物的浓度增大，单位体积内活化分子数目增多，但活化分子百分数不变，D错误。 12．A。解析：当反应放出98 kJ的热量时消耗1 mol H2O2，会生成0.5 mol O2，A正确；化学反应速率由慢反应决定；H2O2的分解速率主要由反应①决定；B错误；该反应的催化剂是I-，C错误；催化剂能降低反应的活化能，从而加快化学反应速率，但不影响反应热，D错误。 13．A。解析：在容器中加入氩气，压强增大，但参与反应的物质的浓度不变，所以反应速率不变，A项正确；W是固体，所以加入少量W，正、逆反应速率均不变，B项不正确；升高温度，正、逆反应速率均增大，C项不正确；将容器的体积压缩，可增大单位体积内活化分子数，有效碰撞次数增多，反应速率增大，但活化分子的百分数不变，D项不正确。 14．C。解析：该反应为可逆反应，充入2 mol HI(g)充分反应，反应不能进行到底，所以吸收的热量小于12.5 kJ，A错误；加入催化剂，分子的能量不会变化，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞增多，反应速率加快，B不正确；从题图可知，该反应为吸热反应，其他条件不变，升高温度，单位体积内活化分子数增多，反应速率加快，C正确；由题图分析可知，H2(g)＋I2(g)2HI(g)的活化能Ea＝(185－12.5)kJ·mol－1＝172.5 kJ·mol－1，D错误。 15．D。解析：催化剂a作用下，N2→NH3，催化剂b作用下，NH3→NO，则即NH3为中间产物，不是催化剂，故A错误；催化剂a作用下，氢气和N2生成NH3，仅发生了化合反应，故B错误；催化剂a、b减小活化能，故C错误；催化剂b作用下，NH3→NO，反应为：4NH3＋5O24NO＋6H2O，故D正确。 16．C。解析：使用催化剂可降低反应的活化能,增加活化分子百分数,使化学反应速率增大,但不会改变反应的焓变。 17．C。解析：经历①过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，所以A错误；①为催化剂吸附N2的过程，②为形成过渡态的过程，③为N2解离为N的过程，以上都需要在高温时进行，所以B错误；由题中图示可知，过程④完成了Ti—H—Fe—*N 到Ti—H—*N—Fe两种过渡态的转化，N原子由Fe区域向Ti—H区域传递，C正确；化学反应不会因加入催化剂而改变吸放热情况，所以D错误。 18．C。解析：从图中可以看出，使用Sc1/NC吸附氮气的活化能更低，更有利于吸附氮气，A错误；催化剂只能改变反应速率，不能影响化学平衡移动，故实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒不能提高氢气的平衡转化率，B错误；从图中可以看出，使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为*N2＋H→*NNH，C正确；从图中可知，合成氨的反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且温度越高，催化剂吸附N2更困难，故升高温度虽然可以加快反应速率，但不一定可以提高氨气单位时间内的产率，D错误。 19．B。解析：催化剂可降低反应的活化能，A正确；能够发生化学反应的碰撞才是有效碰撞，由图乙可知碰撞后没有生成新物质，即没有发生化学反应,不是有效碰撞，B错误；盐酸和氢氧化钠溶液反应的实质是氢离子与氢氧根离子反应生成水，在溶液中氢离子与氢氧根离子已经处于活跃状态，因此盐酸和氢氧化钠溶液反应的活化能接近于零，C正确；增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增加，D正确。 20、　【答案】B 【详解】 A．CH3SH的组成元素都是非金属元素，非金属元素的原子之间都是以共价键结合，因此该化合物为共价化合物，A正确； B．通过催化过程可以看出：硫化氢加入催化剂后，硫化氢中的氢硫键断开，形成巯基和氢原子，加入甲醇后，甲醇分子吸附在催化剂表面，氢氧键断开，巯基取代羟基的位置形成甲硫醇和水，该过程中断裂O—H键、S—H键、C—O键，形成了C—S键，B错误； C．该催化剂可改变反应途径，降低该反应的活化能，使反应在较低的温度下进行，C正确； D．根据图示可知：反应物是H2S、CH3OH，生成物是CH3SH、H2O，反应在催化剂存在条件下进行，故反应方程式为：H2S+CH3OHCH3SH+H2O，D正确； 故合理选项是B。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$