高考命题点(2) 反应历程与活化能(教用Word)-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（人教版）

高考命题点(二)　反应历程与活化能 1．基元反应、过渡态理论及活化能 (1)基元反应：研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。 (2)过渡态理论：过渡态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。这与爬山类似，山的最高点便是过渡态。 2．多步反应的活化能及与速率的关系 (1)多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，及达到该过渡态所需要的活化能(如图E1、E2)，而该复合反应的活化能只是由实验测算的表观值，没有实际物理意义。 (2)活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化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)催化剂的催化机理：催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，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。 (2)催化反应一般过程(简化的过程)： ①反应物扩散到催化剂表面； ②反应物被吸附在催化剂表面； ③被吸附的反应物发生化学反应生成产物； ④产物的解吸。 1．Ni可活化C2H6放出CH4，其反应历程如图所示。下列关于活化历程的说法正确的是(　　) A．决速步骤：中间体1→中间体2 B．在此反应过程中Ni的成键数目没有发生变化 C．涉及非极性键的断裂和生成 D．总反应为Ni(s)＋C2H6(g)===NiCH2(s)＋CH4(g)　ΔH＝－6.57 kJ·mol－1 【答案】　D 2．炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法不正确的是(　　) A．每活化一个氧分子有0.29 eV的能量释放 B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eV C．氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程 D．炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂 【解析】　根据能量变化图分析，最终结果为活化氧，体系能量降低，则每活化一个氧分子放出0.29 eV能量，故A正确；反应过程中存在多步反应的活化能，根据能量图分析，整个反应的活化能为活化能较大者，则没有水参加的反应活化能为E＝0.75 eV，有水参加的反应的活化能为E＝0.57eV，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV－0.57 eV＝0.18 eV，故B错误；根据图像分析，氧分子活化过程O—O键断裂，生成C—O键，所以氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程，故C正确；炭黑颗粒可作催化氧化反应的催化剂，炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂，故D正确。 【答案】　B 3．已知化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO－，其反应历程如图所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是(　　) A．化合物A与H2O之间的碰撞不均为有效碰撞 B．该历程中的最大能垒(活化能)E正＝16.87 kJ·mol－1 C．使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和反应热 D．升高温度，有利于该反应正向进行 【解析】　该历程中的最大能垒(活化能) E正＝16.87 kJ·mol－1－(－1.99 kJ·mol－1)＝18.86 kJ·mol－1，B错误；使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能，但催化剂不改变反应热，C错误；由图知，化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO－为放热反应，升高温度，不利于该反应正向进行，D错误；故选A。 【答案】　A 1．下列有关有效碰撞理论和活化能的认识，不正确的是(　　) A．增大压强(对于气体反应)，单位体积活化分子数增大，增加了碰撞频率，故反应速率增大 B．温度升高，分子动能增加，活化分子百分数增大，增加了碰撞频率，故反应速率增大 C．选用适当的催化剂，降低活化能，活化分子百分数增加，故反应速率增大 D．增大反应物浓度，使活化分子的百分数增大，碰撞频率增加，故反应速率增大 【答案】　D 2．我国研究人员合作设计的一种“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了传统商业催化剂的。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．该研究说明催化剂的催化效果与结构有关系 D．催化剂与反应物接触面积的大小会影响化学反应速率 【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“松果结构”铂金属催化剂，在制氢效果不变的情况下，将铂金属的用量降低到了传统商业催化剂的，说明催化剂的催化效果与结构有关系，C正确；催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应速率，D正确。 【答案】　B 3．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，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞次数增大 【解析】　A中Ar气增大了压强，但对反应体系内的分压无影响。反应速率不变，A项正确；W为固体，其变化对速率无影响，升温，正逆反应速率均增加。压缩容器浓度增大，单位体积内活化分子数目增加活化分子百分数不变。B、C、D项错误。 【答案】　A 4．下列各项不能用下图表示的是(　　) 选项 横坐标 纵坐标 研究对象 A 反应时间 溶液温度 足量镁条放在1 mol·L－1 H2SO4溶液中 B 反应温度 反应速率 酶催化反应 C 盐酸体积 沉淀质量 0.1 mol·L－1盐酸滴加到同浓度AgNO3溶液中 D 反应过程 能量 NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O反应 【解析】　镁条与H2SO4溶液的反应为放热反应，所以随着反应的进行，溶液温度会升高，当反应结束，溶液温度又会降低，图像符合；酶在适当的温度下，温度越高催化效果越好，但温度过高会使酶失去活性，所以随着温度的升高，反应速率先增大后减小，图像符合；0.1 mol/L盐酸滴加到同浓度AgNO3溶液中，沉淀逐渐增多，后不变，则图像不符合；NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应为吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量，图像符合。 【答案】　C 5．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)===2HI(g)　ΔH＜0。 (1)保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2，反应速率________，理由是________________________________________________________________________。 (2)保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率________，理由是______________________________________________________________________。 (3)保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率________，理由是_____________________________________________________________________。 (4)保持容器内气体压强不变，向其中加入1mol H2(g)和1 mol I2(g)，反应速率______，理由是______________________________________________________________________。 (5)提高起始的反应温度，反应速率______，理由是________________________________________________________________________。 【答案】　(1)增大　增大反应物氢气的浓度，反应速率增大 (2)不变　反应物的浓度不变，反应速率不变 (3)减小　保持压强不变，向其中充入N2，容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率减小 (4)不变　保持压强不变，向其中充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，反应物浓度不变，反应速率不变 (5)增大　升高温度，提高活化分子百分数，反应速率增大 课时作业(五) 1．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 【解析】　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；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；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；故选A。 【答案】　A 2．下列关于可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0 的说法中正确的是(　　) A．活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞 B．增大反应物的浓度，可使单位体积内活化分子百分数增多，反应速率加快 C．升高反应体系温度，可使单位体积内活化分子增多，反应速率加快 D．催化剂能降低反应的活化能，使单位体积内活化分子百分数大大增加，反应速率加快 【解析】　活化分子之间的碰撞不一定均是有效碰撞，故A错误；增大反应物的浓度，可使单位体积内活化分子数增多，增快速率，故B错误；升高反应体系温度，活化分子百分数增加，反应速率增大，故C错误；故选D。 【答案】　D 3．化学反应是有历程的，下列有关叙述错误的是(　　) A．所有的化学反应都由多个基元反应构成 B．化学反应不同，反应历程就不相同 C．反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程 D．由多个基元反应构成的化学反应中，其快慢取决于反应历程中的慢反应 【解析】　某些反应是由多个基元反应构成的而还有一些反应其本身就是1个基元反应，A错误；每个化学反应都有自己独特的反应历程，反应历程互不相同，B正确；反应物的结构和反应条件共同决定该反应的反应热，反应方向和反应历程，C正确；慢反应由于反应时间较长，决定着由多个基元反应构成的化学反应的反应时间，D正确；故选A。 【答案】　A 4．已知反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)，ΔH1＝－752 kJ·mol－1的反应机理如下： ①2NO(g)N2O2(g)(快) ②N2O2(g)＋H2(g)N2O(g)＋H2O(g)(慢) ③N2O(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O(g)(快) 下列有关说法正确的是(　　) A．①的逆反应速率小于②的正反应速率 B．②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效 C．N2O2和N2O是该反应的催化剂 D．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能小 【解析】　由①2NO(g)N2O2(g)(快)；②N2O2(g)＋H2(g)N2O(g)＋H2O(g)(慢)，所以①的逆反应速率大于②的正反应速率，故A错误；根据反应机理，反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，故C错误；总反应为放热反应，生成氮气的反应速率大，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，故D错误；故选B。 【答案】　B 5．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＝－a kJ/mol，已知：(a、b、c均大于零) 下列说法正确的是(　　) A．碰撞理论认为，反应速率的大小与单位时间内反应物微粒间碰撞次数成正比，只要有足够的能量就可以发生有效碰撞 B．断开2 mol HI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a)kJ C．相同条件下，1 mol H2(g)和1 mol I2(g)总能量小于2 mol HI(g)的总能量 D．向密闭容器中加入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，充分反应后放出的热量为2a kJ 【答案】　B 6．H2与ICl的反应分两步完成，其能量曲线如图所示。反应①：H2(g)＋2ICl(g)===HCl(g)＋HI(g)＋ICl(g)，反应②：HCl(g)＋HI(g)＋ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)，下列有关说法不正确的是(　　) A．总反应的活化能为(Ea1＋Ea2)kJ·mol－1 B．反应①、②均是反应物总能量低于生成物总能量 C．H2(g)＋2ICl(g)===I2(g)＋2HCl(g)　ΔH＝－218 kJ·mol－1 D．温度升高，活化分子百分数增大，反应碰撞概率增大，反应速率加快 【解析】　Ea1和Ea2分别代表反应过程中各步反应的活化能，总反应活化能为能量较高的Ea1，故A错误；由图像可知，反应①、②均是反应物总能量高于生成物总能量，故B错误；反应①和②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①和②的焓变之和为ΔH＝－218 kJ·mol－1，故C正确；温度升高，活化分子百分数增大，从而使反应碰撞概率增大，反应速率加快，故D正确；故选AB。 【答案】　AB 7．已知Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)的速率方程v＝Kc(Cl2)c(CO)[K为速率常数，只受温度影响]该反应可认为经过以下反应历程： 第一步：Cl22Cl　快速平衡 第二步：Cl＋COCOCl　快速平衡 第三步：COCl＋Cl2―→COCl2＋Cl　慢反应 下列说法正确的是(　　) A．第一步反应和第二步反应的活化能较高 B．c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，对总反应速率的影响程度相同 C．该总反应的速率主要取决于第三步反应 D．压缩容器体积，会使体系中活化分子百分数增加 【解析】　第一步反应和第二步反应反应速率较大，则反应的活化能越小，A错误；速率方程v＝Kc(Cl2)c(CO)，可知若c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，对总反应速率的影响程度不同，B错误；第三步反应较慢，则总反应的速率主要取决于第三步反应，C正确；压缩容器体积，增大气体的压强，使单位体积内活化分子数增加，但不能使活化分子百分数增加，D错误。故选C。 【答案】　C 8．(双选)已知反应S2O(aq)＋2I－(aq)2SO(aq)＋I2(aq)，若往该溶液中加入含Fe3＋的某溶液，反应机理如下： ①2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)I2(aq)＋2Fe2＋(aq) ②2Fe2＋(aq)＋S2O(aq)2Fe3＋(aq)＋2SO(aq) 下列有关该反应的说法不正确的是(　　) A．增大S2O浓度，反应②的反应速率加快 B．Fe3＋是该反应的催化剂 C．该反应是吸热反应 D．Fe3＋降低了该反应的活化能，也减少了该反应的焓变 【解析】　增大S2O浓度，反应②的反应速率加快，A正确；若往该溶液中加入含Fe3＋的某溶液，发生的总反应为S2O(aq)＋2I－(aq)2SO(aq)＋I2(aq)，Fe3＋为反应的催化剂，B正确；反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应是放热反应，C错误；催化剂不改变反应的焓变，D错误。 【答案】　CD 9．(双选)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法不正确的是(　　) A．该历程中活化能最小的反应方程式 CH2O*＋2H*―→CHO*＋3H* B．该历程中能垒(反应活化能)最大的是① C．该历程中制约反应速率的方程式为CH3O*＋3H*―→CO*＋4H* D．由此历程可知：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)　ΔH<0 【解析】　从图中可以看出，过渡态3发生的反应活化能最小，该过程的反应方程式为： CH2O*＋2H*―→CHO*＋3H*，A正确；过渡态1发生的反应活化能最大，故该历程中能垒(反应活化能)最大的是①，B正确；总反应速率由反应速率最慢的那步历程决定，由图可知，历程中能垒(反应活化能)最大的为①，所以制约反应速率的方程式为CH3OH*===CH3O*＋H*, C错误；由图可知CH3OH(g)―→CH3OH*，放出40 kJ热量，①～④过程中CH3OH*―→CO*＋4H*放出80 kJ热量，即CH3OH(g)―→CO*＋4H*放热120 kJ，但CO*＋4H*―→CO(g)＋2H2(g)吸热未知，所以不能据此确定CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的焓变ΔH，D错误。故选CD。 【答案】　CD 10．用氢气还原氮氧化物的反应为2H2＋2NO===2H2O＋N2，该反应的化学反应速率与反应物浓度之间满足关系：v＝k·cm(H2)·cn(NO)，其中k是一个常数，m、n的值可由实验测定。某科研团队测定了该反应在不同投料关系时N2的起始化学反应速率，数据如下表。下列说法正确的是(　　) 实验 编号 起始浓度(×10－3 mol·L－1) vN2(×10－3 mol·L－1·s－1) NO H2 1 6.00 1.00 3.19 2 6.00 2.00 6.38 3 1.00 6.00 0.48 4 2.00 6.00 1.92 A．m＝2、n＝1 B．实验2中NO的平均化学反应速率约为1.28×10－3 mol·L－1·s－1 C．增大反应物浓度，活化分子百分数增大，单位时间内有效碰撞次数增大 D．与H2相比，NO浓度的变化对化学反应速率影响更为显著 【解析】　由实验1、2可知＝，可得m＝1，由实验3、4可知＝，可得n＝2，A错误；实验2中NO的平均化学反应速率为6.38×10－3 mol·L－1·s－1×2≈1.28×10－2 mol·L－1·s－1，B错误；增大反应物浓度，单位体积内活化分子数目增加，单位时间内有效碰撞次数增大，化学反应速率加快，C错误；由n大于m可知，与H2相比，NO浓度的变化对化学反应速率影响更为显著，D正确。 【答案】　D 11．研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的化学反应速率的影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度随反应时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．比较实验②、④得出：升高温度，化学反应速率加快 B．比较实验①、②得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快 C．若实验②、③只有一个条件不同，则实验③可能使用了催化剂 D．在0～10 min内，实验②的平均化学反应速率v(Y)＝0.04 mol·L－1·min－1 【解析】　实验②、④中反应物起始浓度相同，温度不同，④的化学反应速率较大，则可得出：升高温度，化学反应速率加快，A正确；①、②温度相同，反应物浓度不同，①中反应物浓度较大，化学反应速率较快，可得出增大反应物浓度，化学反应速率加快，B正确；②、③中反应物温度、浓度相同，最终c(X)也相同，③的化学反应速率较大，可能加入了催化剂，C正确；在0～10 min内，实验②中X的浓度变化为0.2 mol·L－1，则v(Y)＝v(X)＝×＝0.01 mol·L－1·min－1，D错误。 【答案】　D 12．亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液里反应的化学方程式是：Na2SO3＋KIO3＋H2SO4→Na2SO4＋K2SO4＋I2＋H2O。 (1)其中氧化剂是________，若反应中有5 mol电子转移，则生成碘是________mol。 (2)该反应过程和机理较复杂，一般分为以下几步： ①IO＋SO―→IO＋SO　(慢) ②IO＋SO―→IO－＋SO　(快) ③5I－＋6H＋＋IO－―→3I2＋3H2O　(快) ④I2＋SO＋H2O―→2I－＋SO＋2H2　(快) 根据上述条件推测，此反应的总的反应速率由________步反应决定。 (3)若预先加入淀粉溶液，由反应过程看必在________离子消耗完时，才会使淀粉变蓝的现象产生，原因是： ____________________________________________________。 【解析】　(1)氧化剂是KIO3，反应中KIO3中I的化合价由＋5价变为0价，故若反应中有5 mol电子转移，则生成碘是0.5 mol； (2)一个化学反应的总的反应速率是由慢反应速率决定的，故反应的总的反应速率由①步反应决定； (3)由反应机理可知，该反应①是IO和SO反应，且为慢反应，而反应④是I2和SO反应，为快反应，由此说明I2和SO反应比IO和SO反应更快，故若预先加入淀粉溶液，由反应过程看必在SO离子消耗完时，才会使淀粉变蓝的现象产生。 【答案】　(1)KIO3　0.5　(2)① (3)SO　与碘单质反应，且反应较快 13．(1)在25 ℃、101 kPa下，1 g甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出55 kJ的热量，写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式：___________________。 (2)2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s)　ΔH1＝－702 kJ/mol 2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)　ΔH2＝－182 kJ/mol 由此可知ZnO(s)＋Hg(l)===Zn(s)＋HgO(s)　ΔH3＝_______。 (3)已知 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示，已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3的ΔH＝－99 kJ·mol－1，请回答下列问题： ①图中A、C分别表示_______、_______。 ②E的大小对该反应的反应热有无影响？_______，该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？_________，理由是________________________。 ③图中ΔH＝_______ kJ/mol。 【答案】　(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－880kJ/mol (2)＋260 kJ/mol (3)反应物总能量　生成物总能量　无　降低　因为催化剂改变了反应的历程使活化能E降低　－198 学科网（北京）股份有限公司 $$