第2章 第1节 化学反应速率 重点突破练——反应机理、能垒图像分析题-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（人教版2019）

第二章　化学反应速率与化学平衡 第一节　化学反应 速率 重点突破练——反应 机理、能垒图像分析题 素养提升练 (建议用时：40分钟) 答案 解析 解析　催化剂不能改变平衡转化率，A错误。 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2．(2023·甘肃省金昌市高三模拟)我国学者利用催化剂催化丙烷氧化脱氢的历程如图(吸附在催化剂表面的物质用*标注)。下列说法正确的是(　　) A．反应历程中第一步化学反应为决速步骤 B．催化剂改变了丙烷氧化脱氢的焓变(ΔH) C．过渡态物质的稳定性：过渡态2小于过渡态1 D．吸附过程为吸热过程 答案 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 解析　化学反应的决速步骤是慢反应，而活化能越大，反应的速率越慢，故第一步化学反应为决速步骤，A正确；催化剂不能改变反应的焓变(ΔH)，B错误；物质具有的能量越低越稳定，故过渡态2更稳定，C错误；由题图可知吸附过程为放热过程，D错误。 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4．(2023·辽宁省部分学校高三模拟)反应A→C 可以通过如图所示两种不同的进程发生： (a)反应A→C直接发生，半衰期与初始浓度无 关。(b)反应通过两步进行。 则下面的说法中，错误的是(　　) A．A*是反应的催化剂 B．C比A更稳定 C．(b)的反应方式活化能降低，从而能提高反应速率 D．(a)的反应方式中反应速率与A的浓度成正比 答案 解析 解析　催化剂在反应前后不发生变化，A*是中间产物，A错误。 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5．(2023·湖北重点中学高三联考)以TiO2 为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室 气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及 各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．过程①中钛氧键断裂会释放能量 B．CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g) ===2CO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋30 kJ·mol－1 C．使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变， 从而提高化学反应速率 D．该反应中，光能和热能转化为化学能 答案 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 解析　过程①中钛氧键断裂会吸收能量，A错误；根据ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和，知2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝(2×1598－2×1072－496) kJ·mol－1＝＋556 kJ·mol－1，B错误；使用TiO2作催化剂可以降低反应的活化能，从而提高化学反应速率，C错误；由题图知，该反应中光能和热能转化为化学能，D正确。 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 解析　加入催化剂，活化能降低，活化分子数增多，活化分子百分数增大，但催化剂不能改变反应的ΔH，A错误；由题图可知，该反应的ΔH＝419 kJ·mol－1－510 kJ·mol－1＝－91 kJ·mol－1，B错误；曲线Ⅱ表示的是使用催化剂时的能量变化，C错误。 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7．我国科研人员研究发现合成氨的 反应历程有多种，其中有一种反应历程如 图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注)。 下列说法错误的是(　　) A．N2生成NH3是通过多步还原反应 生成的 B．过程Ⅰ和Ⅲ中能量的变化不相同 C．适当提高N2分压，可以加快N2(g)―→*N2反应速率，提高N2(g)的转化率 D．大量氨分子吸附在催化剂表面，将降低反应速率 答案 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 解析　由题图可知，N2生成NH3的 过程为N2→N===N—H→H—N===N—H →H—N—NH2→H2N—NH2→NH3，氮元 素化合价逐渐降低，即N2生成NH3是通过 多步还原反应生成的，A正确；过程Ⅰ是 断裂氮氮三键中的一个键，而过程Ⅲ与过 程Ⅰ断键不同，所以所需能量不同，B正确；适当提高N2分压可以加快N2(g)→*N2反应速率，但N2的转化率降低，C错误；NH3的及时脱附可留下继续反应的空间而增加催化剂的活性位点，如果大量氨分子吸附在催化剂表面，将会降低反应速率，D正确。 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8．(2023·河北省霸州市第一中学高三摸底考试)乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理、能量与反应进程的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．由图可知总反应一定不需加热就能进行 B．第①步反应只有O—H键发生断裂 C．总反应速率由第①步反应决定 D．第①②③步反应都是放热反应 答案 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 解析　虽然总反应是放热反应，但第①步反应是吸热反应且活化能较大，所以可能需加热才能进行，A不正确；第①步反应中，断裂O—H键、碳碳双键中的一个键，B不正确；由题图可知，第②③步反应都是放热反应，但第①步反应为吸热反应，D不正确。 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 路径Ⅰ反应整体上的活化能更低 答案 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11．(2023•广东省六校联考)(1)已知： 反应1：2CO(g)＋4H2(g)===CH3CH2OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－128.8 kJ·mol－1 反应2：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－78.1 kJ·mol－1 假设某温度下，反应1的速率大于反应2的速率，则下列反应过程中的能量变化示意图正确的是________(填字母)。 A 答案 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (2)CO2催化加氢制甲醇可分两步完成，反应历程如图所示。 已知：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－106 kJ·mol－1 则CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝________________。 该反应进程中总反应速率由第________(填“1”或“2”)步决定。 －65 kJ·mol－1　 答案 1 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 解析　(1)反应1、反应2均为放热反应，并且反应1放热量多，反应1的速率快则说明反应1的活化能小，因此选A。 (2)根据题图可写出反应①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41 kJ·mol－1，结合反应②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－106 kJ·mol－1，由盖斯定律可知，①＋②可得出总反应CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－65 kJ·mol－1。活化能越大则反应速率越慢，总反应的速率由活化能大的步骤决定，即反应由第1步决定。 重点突破练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 　　　　　　　　　　　　　 R 一、选择题 1．CO2甲烷化也是实现“碳达峰”的重要途径，反应机理如图。下列说法错误的是(　　) A．该反应使用的催化剂既加快了甲烷化速率，又提高了H2的平衡转化率 B．H2吸附在催化剂Pd表面而发生反应 C．MgOCO2和MgOCOOH均为该反应过程的中间产物 D．上述甲烷化过程总反应可表示为CO2＋4H2eq \o(=====,\s\up17(催化剂))CH4＋2H2O 3．(2023·长春市高三质量监测)中国科学家研究在Pd/SVG催化剂上用H2还原NO生成N2和NH3的路径，各基元反应及活化能Ea(kJ·mol－1)如图所示。下列说法错误的是(　　) A．生成NH3的各基元反应中，N元素均被还原 B．生成NH3的总反应方程式为2NO＋5H2eq \o(========,\s\up17(Pd/SVG))2NH3＋2H2O C．决定NO生成NH3速率的基元反应为HNO＋H―→NH2O D．在Pd/SVG催化剂上，NO更容易被H2还原为NH3 解析　由题图可知，生成氨气的过程为NO→HNO→NH2O→NH2OH→NH2→NH3，每步反应中N元素化合价都降低，被还原，A正确；由题图可知，生成NH3的总反应方程式为2NO＋5H2eq \o(=======,\s\up17(Pd/SVG))2NH3＋2H2O，B正确；生成NH3的基元反应中，NH2O＋H―→NH2OH的活化能最大，反应速率最慢，是决定NO生成NH3速率的基元反应，C错误；由题图可知，NO被还原为N2的决速步的活化能明显大于生成NH3的决速步的活化能，D正确。 6．直接燃煤不仅浪费资源，还会造成环境污染，目前多采用将煤气化或液化的方法，获得较为清洁的能源。利用水煤气的主要成分CO和H2的反应，可以合成燃料CH3OH，已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化如图所示。下列判断正确的是(　　) A．加入催化剂，活化分子数增多，活化分子百分数增大，该反应的ΔH变大 B．该反应的ΔH＝－510 kJ·mol－1 C．曲线Ⅰ表示的是使用催化剂时的能量变化 D．无催化剂时该反应的活化能为419 kJ·mol－1 9．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的能量变化关系图，下列说法正确的是(　　) A．题述反应为吸热反应 B．升高温度，Ea1、Ea2均减小，反应速率加快 C．增大Cl2的浓度，可提高反应速率，但不影响ΔH的大小 D．第一步反应的速率大于第二步反应的速率 解析　由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，题述反应为放热反应，A错误；升高温度，不能降低反应的活化能，即Ea1、Ea2均不变，但可以加快反应速率，B错误；增大反应物的浓度，可提高反应速率，但不改变焓变，所以增大Cl2的浓度，可提高反应速率，但不影响ΔH的大小，C正确；第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能，所以第一步反应的速率小于第二步反应的速率，D错误。 二、非选择题 10．大气氨有机处理法可有效消除氨污染，同时得到副产品香料(C6H4N2)，反应原理为2C6H7N(s)＋3O2(g)＋2NH3(g)2C6H4N2(s)＋6H2O(g)　ΔH<0(O2和NH3只参与本反应)。 该转化过程路径有如下两种： 路径Ⅰ：C6H7Neq \o(――→,\s\up17([O]))C6H5NO―→C6H5NO2eq \o(――→,\s\up17(NH3))C6H6N2Oeq \o(――→,\s\up17(－H2O))C6H4N2 路径Ⅱ：C6H7Neq \o(――→,\s\up17([O]))C6H5NOeq \o(――→,\s\up17(NH3))C6H6N2eq \o(――→,\s\up17([O]))C6H4N2 经测定，转化过程更容易按路径Ⅰ进行，从活化能角度分析其原因为________________________________________。 $$