2.1 第二课时 活化能 讲义 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

化学反应原理 第三讲 活化能与碰撞理论（学案） 考点01 碰撞理论 考点02 有效碰撞 考点03 利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 【重点考点】浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响（选择题） 【补充】过渡态理论（重点） 【补充】反应历程图像比较(重点) 【补充】多相催化反应一般过程(简化的过程)（重点） 【补充】反应速率方程（重点） 【补充】阿伦尼乌斯公式（重点） 考点01 碰撞理论 一、基元反应与反应历程 (1)基元反应：大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。 例如： 2HI→H2＋2I•（ 反应） 2I•→I2（ 反应） 2HI==H2＋I2（ 反应/ 反应） (2)自由基：带有单电子的原子或原子团叫自由基，如碘自由基（ ）、氧自由基（ ）、羟基自由基（ ）等。自由基反应活性很强，寿命极短。 (3)反应机理：先后进行的 反映了化学反应的反应历程，反应历程又称 。 【补充】 ①反应不同，反应历程也不相同。 ②同一反应，在不同条件下，反应历程也可能不同。 ③反应历程的差别造成了化学反应速率的不同。 ④对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由 一步基元反应（ ）决定。 (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 ，但是并 每一次分子碰撞都能发生化学反应。 考点02 有效碰撞 一、化学反应与有效碰撞 概念：把能够发生化学反应的碰撞叫做 。 有效碰撞三要素： ；具有 ；具有 。 以“打篮球”为例 HI的分解反应：2HIH2＋I2，可能有以下几种碰撞 (1)力量不够 (2)力量足够，方向不对 (3)力量足够，方向也对 (1) ， (2) ， (3) 且 ，发生反应 二、活化分子与活化能 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 ③基元反应发生经历的过程 反应物、生成物的能量与活化能的关系图（重点） 活化能： 具有的 能量与 具有的 能量之差，叫做反应的活化能，符号 E1： E2：活化分子变成生成物分子放出的能量，也可认为是 反应热（ΔH）：ΔH＝ 考点03 利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响（重点） 一、反应速率与活化能的关系 活化能小的化学反应速率 ，活化能大的反应速率 ① 影响活化能大小。例如Mg和Fe与盐酸反应 ② 影响活化能大小。 催化剂能 ， 反应活化能（包括 和 ）。 温度对活化能 。 升高温度，活化能 ，活化分子数 加入催化剂，活化能 ，活化分子数 二、单位时间有效碰撞次数或碰撞频率 对某一反应来说，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 增大时，化学反应速率也就增大。 【重点考点】浓度、压强、温度、催化剂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 【例1】【判断正误】 (1)活化能大的反应一定是吸热反应(　　) (2)发生有效碰撞的分子一定是活化分子(　　) (3)有效碰撞次数多，反应速率快(　　) (4)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化(　　) (5)只要条件合适，普通分子之间的碰撞也可能是有效碰撞(　　) 【例2】对于在一定条件下进行的化学反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，改变下列条件，能提高反应物中活化分子百分数的是(　　) A．增大压强 B．升高温度 C．降低温度 D．增大反应物浓度 【例3】关于有效碰撞理论，下列说法不正确的是(　　) A．相同条件下活化分子百分数越多，有效碰撞次数越多，反应速率越快 B．一般情况下，正、逆反应的活化能越小反应速率越快 C．增大压强提高活化分子百分数，反应速率增大 D．催化剂降低反应所需活化能，提高活化分子百分数反应速率增大 【例4】下列说法中错误的是(　　) A．对有气体参加的化学反应，减小容器体积、体系压强增大，可使单位体积内活化分子数增加，因而反应速率增大 B．活化分子之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，从而增大化学反应的速率 【例5】下列有关有效碰撞理论说法不正确的是(　　) A.能发生有效碰撞的分子一定是活化分子 B.有效碰撞是发生化学反应的充要条件 C.改变温度可以改变反应的活化能 D.活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞 【例6】下列说法正确的是(　　) A.活化能接近零的反应，当反应物相互接触时，反应瞬间完成，而且温度对其反应速率几乎没有影响 B.升高温度和增大压强(减小容器容积)都是通过增大活化分子百分数来加快化学反应速率的 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做活化能 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 【例7】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,单位时间有效碰撞次数增多 B.增大压强，单位体积内气体的活化分子数增多，单位时间有效碰撞次数增多 C.增加固体反应物的表面积,能增加单位时间内有效碰撞的次数 D.催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，单位时间有效碰撞次数增多 【补充】 过渡态理论（重点） 每一个基元反应都经历一个过渡态，当催化剂参与化学反应时，改变了反应历程(反应途径)，产生新的过渡态，生成能量更低的中间产物，降低了反应达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，反应速率增大。 易错提示：①催化剂 活化能，但是 反应热（ΔH）。 ②反应物到 的能量 叫活化能。 ③纵坐标单位为kJ•mol-1时，图像表示 纵坐标单位为eV时，图像表示 【补充】反应历程图像比较(重点考点) 若？代表 ，ΔE代表 若？代表 ，ΔE代表 若？代表 ，ΔE代表 若？代表 ，ΔE代表 【例8】一定温度下，反应H2+Cl2═2HCl中的某一基元反应H2+Cl•→HCl+H•，其能量变化如图所示。表示反应物分子中旧化学键没有完全断裂、新化学键没有完全形成的过渡态。 该基元反应的活化能为 kJ•mol-1，△H为 kJ•mol-1。 【例9】雾霾已经成为部分城市发展的障碍。雾霾形成的最主要原因是人为排放，其中汽车尾气污染对雾霾的“贡献”逐年增加。回答下列问题： (1)汽车尾气中含有NO，N2与O2生成NO的过程如下： ①1molO2与1molN2的总能量比2molNO的总能量 (填“高”或“低”)。 ②N2(g)+O2(g)=2NO(g)的∆H= kJ∙mol-1。 ③NO与CO反应的热化学方程式可以表示为2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)∆H=akJ∙mol-1，但该反应速率很慢，若使用机动车尾气催化转化器，可以使尾气中的NO与CO转化成无害物质排出。上述反应在使用“催化转化器”后，a值 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)氢能源是绿色燃料，可以减少汽车尾气的排放，利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ∆H1，如图是该反应的能量变化图： ①通过图中信息可判断反应CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)的∆H1 (选填“＞”“=”或“＜”)0 ②图中途径(Ⅱ)使用了催化剂。则途径(Ⅱ)的活化能 (选填“＞”“=”或“＜”)途径(Ⅰ)的活化能。 ③已知下列两个热化学方程式：2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ∆H2 H2(g)+O2(g)=H2O(g) ∆H3 则∆H2= (用∆H1和∆H3的代数式表达) 【例10】恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表而上发生的分解反应：，测得不同起始浓度和催化剂表面积下浓度随时间的变化如下表所示。下列说法错误的是(　　) 编号 时间/min 表面积/ 0 20 40 60 80 ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 x ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A．相同条件下，增加的浓度，反应速率增大 B．实验③， C．实验②，时处于平衡状态， D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 【例11】反应A→C分两步进行：①A→B，②B→C。反应过程的能量变化曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。按要求回答下列问题： (1)整个反应中ΔH＝____________________。 (2)使用催化剂______(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。 (3)三种化合物中_____最稳定。 【例12】已知反应：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g)　ΔH＝－a kJ·mol-1(a＞0)，其反应机理如下： ①NO(g)＋Br2(g)NOBr2(g)　 快 ②NO(g)＋NOBr2(g)2NOBr(g)　 慢 下列有关该反应的说法正确的是(　 　) A.该反应的速率主要取决于①的快慢 B.NOBr2是该反应的催化剂 C.正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1 D.增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 【例13】研究表明CO与N2O在作用下发生反应的能量变化及反应历程 如图所示，两步反应分别为：①N2O＋===N2＋(慢)；②＋CO===CO2＋(快)。 下列说法正确的是(　 　) A.反应①是氧化还原反应，反应②是非氧化还原反应 B.两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定 C.使反应的活化能减小，是中间产物 D.若转移1 mol电子，则消耗11.2 L N2O 【例14】（2019全国卷改编）已知水煤气变换反应的反应历程如下: 可知水煤气变换的 填“”“”或“”,该历程中最大能垒活化能 eV。 上述反应可分为 个基元反应。 【例15】我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了光催化加氢合成甲醇的反应历程，如下图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示，吸附状态不属于基元反应。 上述反应可分为 个基元反应。 【例16】（2020威海二模）我国科学家实现了在铜催化剂条件下将转化为三甲胺。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是( ) A．该历程中最小能垒的化学方程式为 B．该历程中最大能垒(活化能)为2.16 eV C．该反应的热化学方程式为   D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，并增大DMF平衡转化率 【例17】烷烃裂解是石油炼制中获取低碳烷烃和低碳烯烃等化工原料的重要途径。正丁烷(CH3CH2CH2CH3)催化裂解为乙烷和乙烯的反应历程如下(*代表催化剂)： 下列说法错误的是( ) A．反应①为正丁烷的吸附过程 B．过渡态中稳定性最强的是TS1 C．正丁烷裂解生成乙烷和乙烯的反应为放热反应 D．正丁烷裂解生成乙烷和乙烯的决速步骤是反应② 【例18】煤的间接液化可先转化为一氧化碳和氢气，后在催化剂作用下合成甲醇，其中一氧化碳与氢气的反应历程如图，吸附在催化剂表面上的物种用*标注。 下列说法正确的是( ) A．煤中含有苯和甲苯，可以通过分馏的方式将它们分离出来 B．该反应历程中决速步骤的活化能为1.6 eV C．石油裂解和煤的干馏都是化学变化，而石油的分馏和煤的气化都是物理变化 D．虚线框内发生的化学反应方程式可能为 【补充】多相催化反应一般过程(简化的过程)（重点） ①反应物 到催化剂表面； ②反应物被 在催化剂表面(________)； ③被吸附的反应物 生成产物； ④产物的 ( )。 【例19】氮气与氢气在催化剂表面发生合成氨反应的微粒变化历程如图所示。 下列关于反应历程的先后顺序排列正确的是( ) A.④③①② B.③④①② C.③④②① D.④③②① 【例20】CrOx催化丙烷脱氢的反应路径如图所示，图中括号内的数值表示相对能量、箭头上的数值表示能垒，单位为eV。下列说法错误的是( ) A．该催化循环过程不需要外界输入能量 B．该催化循环中经历了五个中间体 C．“M2 →M3”过程中形成配位键 D．该催化循环中Cr的成键数目发生变化 【例21】是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某(Ⅱ)催化剂(用表示)能高效电催化氧化合成，其反应机理如图所示。 下列说法错误的是( ) A．(Ⅱ)被氧化至(Ⅲ)后，配体失去质子能力增强 B．M中的化合价为 C．该过程有非极性键的形成 D．该过程的总反应式： 【补充】反应速率方程（重点） 1. 化学反应速率通常指一定时间内反应的 。 2. 在化学反应进程中，未达平衡时，瞬时反应速率一般是不断变化的。 3. 对于基元反应，化学反应速率通常与各反应物浓度的幂之积成正比。 4. 化学反应速率方程（ ） 已知反应： aA + bB → cC + dD （总反应、总包反应） 反应速率方程为 ，其中k称为 。 已知反应： aA + bB → cC + dD （基元反应） 则反应速率方程为 注：通常情况下，速率方程中浓度的幂次与化学剂量数 。 【补充】阿伦尼乌斯公式（重点） 活化能 的，反应速率受温度影响大。 【例22】乙烯气相直接水合法过程中会发生乙醇的异构化反应：，该反应的速率方程可表示为和，和只与温度有关。该反应的活化能 (填“>”“=”或“<”)，已知：时，，该温度下向某恒容密闭容器中充入乙醇和甲醚，此时反应 (填“正向”或“逆向”)进行。 【例23】室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①；②。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度(单位：)随时间(单位：)变化情况如图。下列说法错误的是（ ） A.内，Y的平均反应速率为2.5 mol·· B.反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变 C.如果反应进行到底，反应结束时37.5%的M转化为Z D.反应①的活化能比反应②的活化能大 【例24】已知Arrhenius经验公式为Rlnk=+C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂对某反应的催化效能，进行了实验探究，依据实验数据获得下图。在m催化剂作用下，该反应的活化能Ea= kJ/mol，从图中信息获知催化性能较高的催化剂是 (填“m”或“n”)。 学科网（北京）股份有限公司第 1 页 共 15 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 化学反应原理 第三讲 活化能与碰撞理论（答案） 考点01 碰撞理论 考点02 有效碰撞 考点03 利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 【重点考点】浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响（选择题） 【补充】过渡态理论（重点） 【补充】反应历程图像比较(重点) 【补充】多相催化反应一般过程(简化的过程)（重点） 【补充】反应速率方程（重点） 【补充】阿伦尼乌斯公式（重点） 考点01 碰撞理论 一、基元反应与反应历程 (1)基元反应：大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。 例如： 2HI→H2＋2I•（基元反应） 2I•→I2（基元反应） 2HI==H2＋I2（总反应/总包反应） (2)自由基：带有单电子的原子或原子团叫自由基，如碘自由基（I•）、氧自由基（O•）、羟基自由基（•OH）等。自由基反应活性很强，寿命极短。 (3)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。 【补充】 ①反应不同，反应历程也不相同。 ②同一反应，在不同条件下，反应历程也可能不同。 ③反应历程的差别造成了化学反应速率的不同。 ④对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应（决速步）决定。 (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，但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。 考点02 有效碰撞 一、化学反应与有效碰撞 概念：把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。 有效碰撞三要素：碰撞；具有足够的能量；具有合适的取向。 以“打篮球”为例 HI的分解反应：2HIH2＋I2，可能有以下几种碰撞 (1)力量不够 (2)力量足够，方向不对 (3)力量足够，方向也对 (1)碰撞取向对，分子的能量不足 (2)分子的能量足够，碰撞取向不对 (3)分子的能量足够且碰撞取向合适，发生反应 二、活化分子与活化能 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 ③基元反应发生经历的过程 反应物、生成物的能量与活化能的关系图（重点）活化分子 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，符号Ea 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 反应热（ΔH）：ΔH＝E1－E2 考点03 利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 一、反应速率与活化能的关系 活化能小的化学反应速率快，活化能大的反应速率慢 ①反应物本身的性质影响活化能大小。例如Mg和Fe与盐酸反应 ②催化剂影响活化能大小。 催化剂能改变化学反应历程，降低反应活化能（包括正反应和逆反应）。 温度对活化能无影响。 升高温度，活化能不变，活化分子数变多 加入催化剂，活化能减小，活化分子数变多 二、单位时间有效碰撞次数或碰撞频率 对某一反应来说，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，即单位体积活化分子数增大时，化学反应速率也就增大。 【重点考点】浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响（选择题） 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 【例1】【判断正误】 (1)活化能大的反应一定是吸热反应(　　) (2)发生有效碰撞的分子一定是活化分子(　　) (3)有效碰撞次数多，反应速率快(　　) (4)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化(　　) (5)只要条件合适，普通分子之间的碰撞也可能是有效碰撞(　　) ×√××× 【例2】对于在一定条件下进行的化学反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，改变下列条件，能提高反应物中活化分子百分数的是(　　) A．增大压强 B．升高温度 C．降低温度 D．增大反应物浓度 【例3】关于有效碰撞理论，下列说法不正确的是(　　) A．相同条件下活化分子百分数越多，有效碰撞次数越多，反应速率越快 B．一般情况下，正、逆反应的活化能越小反应速率越快 C．增大压强提高活化分子百分数，反应速率增大 D．催化剂降低反应所需活化能，提高活化分子百分数反应速率增大 【答案】C 【详解】A．相同条件下活化分子百分数越多，有效碰撞次数越多，会使得化学反应速率越快，A正确； B．过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越大反应越慢；一般情况下，正、逆反应的活化能越小反应速率越快，B正确； C．增大压强时，能增大单位体积内活化分子的个数，但活化分子百分数是不变的，C错误； D．催化剂降低反应所需活化能，使得活化分子百分数得到提高，促使反应速率增大，D正确； 【例4】下列说法中错误的是(　　) A．对有气体参加的化学反应，减小容器体积、体系压强增大，可使单位体积内活化分子数增加，因而反应速率增大 B．活化分子之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，从而增大化学反应的速率 【答案】B 【详解】A．有气体参加的反应，减小容器体积，可增大单位体积内的活化分子数，分子有效碰撞次数增多，反应速率加快，故A正确； B．活化分子发生碰撞时，只有取向合适的碰撞才为有效碰撞，故B错误； C．升高温度，体系的能量增大，活化分子的数目增多，活化分子的百分数增大，反应速率增大，故C正确； D．加入适宜的催化剂，可降低反应的活化能，从而增大活化分子的百分数，加快化学反应的速率，故D正确； 【例5】下列有关有效碰撞理论说法不正确的是(　　) A.能发生有效碰撞的分子一定是活化分子 B.有效碰撞是发生化学反应的充要条件 C.改变温度可以改变反应的活化能 D.活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞 【例6】下列说法正确的是(　　) A.活化能接近零的反应，当反应物相互接触时，反应瞬间完成，而且温度对其反应速率几乎没有影响 B.升高温度和增大压强(减小容器容积)都是通过增大活化分子百分数来加快化学反应速率的 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做活化能 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 【例7】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,单位时间有效碰撞次数增多 B.增大压强，单位体积内气体的活化分子数增多，单位时间有效碰撞次数增多 C.增加固体反应物的表面积,能增加单位时间内有效碰撞的次数 D.催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，单位时间有效碰撞次数增多 【补充】 过渡态理论（重点） 每一个基元反应都经历一个过渡态，当催化剂参与化学反应时，改变了反应历程(反应途径)，产生新的过渡态，生成能量更低的中间产物，降低了反应达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，反应速率增大。 易错提示：①催化剂降低活化能，但是不改变反应热（ΔH）。 ②反应物到过渡态的能量差值叫活化能。 ③纵坐标单位为kJ•mol-1时，图像表示1 mol反应 纵坐标单位为eV时，图像表示分子级反应 Ea3﹤Ea2﹤Ea1 【补充】反应历程图像比较(重点考点) 若？代表原子，ΔE代表反应物断键的总键能 若？代表活化分子，ΔE代表活化能 若？代表过渡态，ΔE代表活化能 若？代表中间产物，ΔE代表基元反应(反应物→中间产物)的焓变 【例8】一定温度下，反应H2+Cl2═2HCl中的某一基元反应H2+Cl•→HCl+H•，其能量变化如图所示。表示反应物分子中旧化学键没有完全断裂、新化学键没有完全形成的过渡态。 该基元反应的活化能为 kJ•mol-1，△H为 kJ•mol-1。 【答案】21.5 +7.5 【例9】雾霾已经成为部分城市发展的障碍。雾霾形成的最主要原因是人为排放，其中汽车尾气污染对雾霾的“贡献”逐年增加。回答下列问题： (1)汽车尾气中含有NO，N2与O2生成NO的过程如下： ①1molO2与1molN2的总能量比2molNO的总能量 (填“高”或“低”)。 ②N2(g)+O2(g)=2NO(g)的∆H= kJ∙mol-1。 ③NO与CO反应的热化学方程式可以表示为2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)∆H=akJ∙mol-1，但该反应速率很慢，若使用机动车尾气催化转化器，可以使尾气中的NO与CO转化成无害物质排出。上述反应在使用“催化转化器”后，a值 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)氢能源是绿色燃料，可以减少汽车尾气的排放，利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ∆H1，如图是该反应的能量变化图： ①通过图中信息可判断反应CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)的∆H1 (选填“＞”“=”或“＜”)0 ②图中途径(Ⅱ)使用了催化剂。则途径(Ⅱ)的活化能 (选填“＞”“=”或“＜”)途径(Ⅰ)的活化能。 ③已知下列两个热化学方程式：2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ∆H2 H2(g)+O2(g)=H2O(g) ∆H3 则∆H2= (用∆H1和∆H3的代数式表达) 【答案】低 +183kJ/mol 不变 ＞ ＜ 2∆H1+6∆H3 【例10】恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表而上发生的分解反应：，测得不同起始浓度和催化剂表面积下浓度随时间的变化如下表所示。下列说法错误的是(　　) 编号 时间/min 表面积/ 0 20 40 60 80 ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 x ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A．相同条件下，增加的浓度，反应速率增大 B．实验③， C．实验②，时处于平衡状态， D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 【答案】A 【详解】A．由编号①②数据可知，在催化剂表面积相等的情况下，实验①的浓度是实验②的两倍，但反应20min后的消耗量都是0.4mol/L，说明增加的浓度，反应速率不变，故A错误； B．实验③，过程中，，故B正确； C．实验③中反应达到平衡时的浓度为0.4mol/L，而催化剂表面积的变化不会改变平衡状态，则实验②中反应达到平衡时的浓度为0.2mol/L，由因为实验②中的浓度是实验③的一半，等效于减小压强，平衡正向移动，的浓度减小，则实验②，时处于平衡状态，，故C正确； D．由编号②③数据可知，增大催化剂的表面积，消耗相同所用时间减小，反应速率增大，故D正确； 【例11】反应A→C分两步进行：①A→B，②B→C。反应过程的能量变化曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。按要求回答下列问题： (1)整个反应中ΔH＝____________________。 (2)使用催化剂______(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。 (3)三种化合物中_____最稳定。 【答案】(1)E1－E2＋E3－E4 (2)不能 (3)C 【例12】已知反应：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g)　ΔH＝－a kJ·mol-1(a＞0)，其反应机理如下： ①NO(g)＋Br2(g)NOBr2(g)　 快 ②NO(g)＋NOBr2(g)2NOBr(g)　 慢 下列有关该反应的说法正确的是(　 　) A.该反应的速率主要取决于①的快慢 B.NOBr2是该反应的催化剂 C.正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1 D.增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 【例13】研究表明CO与N2O在作用下发生反应的能量变化及反应历程 如图所示，两步反应分别为：①N2O＋===N2＋(慢)；②＋CO===CO2＋(快)。 下列说法正确的是(　 　) A.反应①是氧化还原反应，反应②是非氧化还原反应 B.两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定 C.使反应的活化能减小，是中间产物 D.若转移1 mol电子，则消耗11.2 L N2O 【例14】（2019全国卷改编）已知水煤气变换反应的反应历程如下: 可知水煤气变换的 填“”“”或“”,该历程中最大能垒活化能 eV。 上述反应可分为 个基元反应。 【答案】<；2.02；4 【例15】我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了光催化加氢合成甲醇的反应历程，如下图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示，吸附状态不属于基元反应。 上述反应可分为 个基元反应。 【答案】8 【例16】（2020威海二模）我国科学家实现了在铜催化剂条件下将转化为三甲胺。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是( ) A．该历程中最小能垒的化学方程式为 B．该历程中最大能垒(活化能)为2.16 eV C．该反应的热化学方程式为   D．增大压强或升高温度均能加快反应速率，并增大DMF平衡转化率 【例17】烷烃裂解是石油炼制中获取低碳烷烃和低碳烯烃等化工原料的重要途径。正丁烷(CH3CH2CH2CH3)催化裂解为乙烷和乙烯的反应历程如下(*代表催化剂)： 下列说法错误的是( ) A．反应①为正丁烷的吸附过程 B．过渡态中稳定性最强的是TS1 C．正丁烷裂解生成乙烷和乙烯的反应为放热反应 D．正丁烷裂解生成乙烷和乙烯的决速步骤是反应② 【答案】B 【详解】A．由图可知，反应①中没有新物质生成，是正丁烷的吸附过程，故A正确； B．反应物的能量越高，越不稳定，由图可知，TS1的能量最高，稳定性最差，故B错误； C．由图可知，正丁烷裂解生成乙烷和乙烯的反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，故C正确； D．反应的活化能越大，反应速率越慢，化学反应的决速步骤为慢反应，由图可知，反应②的活化能最大，反应速率最慢，则正丁烷裂解生成乙烷和乙烯的决速步骤是反应②，故D正确； 故选B。 【例18】煤的间接液化可先转化为一氧化碳和氢气，后在催化剂作用下合成甲醇，其中一氧化碳与氢气的反应历程如图，吸附在催化剂表面上的物种用*标注。 下列说法正确的是( ) A．煤中含有苯和甲苯，可以通过分馏的方式将它们分离出来 B．该反应历程中决速步骤的活化能为1.6 eV C．石油裂解和煤的干馏都是化学变化，而石油的分馏和煤的气化都是物理变化 D．虚线框内发生的化学反应方程式可能为 【答案】D 【详解】A．煤中不含苯和甲苯，经过煤的干馏才能得到苯和甲苯，A错误； B．决速步骤为活化能最大的过程，由图示知，历程中活化能最大为：−0.1eV−(−0.9eV)=0.8eV，B错误； C．煤的气化指将煤转化为气态燃料，属于化学变化，C错误； D．分析整个反应历程可知，相对能量-1.3eV对应物质为：H3CO*+H2，故虚线框内发生的化学反应方程式为：H3CO*+H2=CH3OH*，D正确； 故答案选D。 【补充】多相催化反应一般过程(简化的过程)（重点） 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(放热)； ③被吸附的反应物发生化学反应生成产物； ④产物的脱附(吸热)。 【例19】氮气与氢气在催化剂表面发生合成氨反应的微粒变化历程如图所示。 下列关于反应历程的先后顺序排列正确的是( ) A.④③①② B.③④①② C.③④②① D.④③②① 【例20】CrOx催化丙烷脱氢的反应路径如图所示，图中括号内的数值表示相对能量、箭头上的数值表示能垒，单位为eV。下列说法错误的是( ) A．该催化循环过程不需要外界输入能量 B．该催化循环中经历了五个中间体 C．“M2 →M3”过程中形成配位键 D．该催化循环中Cr的成键数目发生变化 【答案】A 【详解】A．反应过程中有些中间体具有的能量相比反应前能量更高，需要吸收能量，所以需要外界输入能量，A项错误； B．据图可知该催化循环中经历了五个中间体分别是M1至M5，B项正确； C．据图可知“M2→M3”过程中形成碳碳双键，Cr与氧原子之间形成配位键，C项正确； D．开始时Cr与3个原子成键，反应过程中形成Cr - C键，同时还与3个氧原子成键（其中一个为配位键），成键数目发生变化， D项正确； 故答案选：A。 【例21】是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某(Ⅱ)催化剂(用表示)能高效电催化氧化合成，其反应机理如图所示。 下列说法错误的是( ) A．(Ⅱ)被氧化至(Ⅲ)后，配体失去质子能力增强 B．M中的化合价为 C．该过程有非极性键的形成 D．该过程的总反应式： 【补充】反应速率方程（重点） 1. 化学反应速率通常指一定时间内反应的平均速率。 2. 在化学反应进程中，未达平衡时，瞬时反应速率一般是不断变化的。 3. 对于基元反应，化学反应速率通常与各反应物浓度的幂之积成正比。 4. 化学反应速率方程（瞬时反应速率） 已知反应： aA + bB → cC + dD （总反应、总包反应） 反应速率方程为v = k cx(A) cy(B)，其中k称为反应速率常数。 已知反应： aA + bB → cC + dD （基元反应） 则反应速率方程为v = k ca(A) cb(B) 注：通常情况下，速率方程中浓度的幂次与化学剂量数不相等。 【补充】阿伦尼乌斯公式（重点） 活化能大的，反应速率受温度影响大 【例22】乙烯气相直接水合法过程中会发生乙醇的异构化反应：，该反应的速率方程可表示为和，和只与温度有关。该反应的活化能 (填“>”“=”或“<”)，已知：时，，该温度下向某恒容密闭容器中充入乙醇和甲醚，此时反应 (填“正向”或“逆向”)进行。 【答案】> 正向 【详解】该反应是吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应活化能，根据= ，=，则，则反应正向移动。 【例23】室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①；②。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度(单位：)随时间(单位：)变化情况如图。下列说法错误的是（ ） A.内，Y的平均反应速率为2.5 mol·· B.反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变 C.如果反应进行到底，反应结束时37.5%的M转化为Z D.反应①的活化能比反应②的活化能大 【例24】已知Arrhenius经验公式为Rlnk=+C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂对某反应的催化效能，进行了实验探究，依据实验数据获得下图。在m催化剂作用下，该反应的活化能Ea= kJ/mol，从图中信息获知催化性能较高的催化剂是 (填“m”或“n”)。 【答案】96 n 学科网（北京）股份有限公司第 1 页 共 15 页 学科网（北京）股份有限公司 $$