专题2 第一单元 专题突破(二) 反应历程分析应用-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦高中化学反应历程分析核心知识点，系统梳理“相对能量－反应历程”图像解读（含反应物、过渡态、活化能、焓变等）及基元反应机理（慢反应决定总速率），构建从宏观能量变化到微观反应步骤的认知支架，衔接化学反应与能量、反应速率基础内容。 资料以图像分析和机理探究为特色，通过CO还原NO能量图像题等培养微观探析能力（化学观念），结合H2O2分解机理实例训练证据推理与模型认知（科学思维），课中辅助教师突破重难点，课后测评助力学生巩固提升，有效查漏补缺。

类型一　“相对能量－反应历程”图像 “相对能量－反应历程”图像信息解读 1.呈现或判断反应物、生成物、过渡态、中间体。 2.在催化剂表面发生的变化：被吸附在催化剂表面的物种(粒子)、发生解吸(解除催化剂的吸附)的物种等。 3.化学键的断裂(断裂什么键)、形成(形成什么键)过程及“半断半成”(旧键未完全断裂、新键未完全形成)状态等。 4.反应历程中的最大能垒：在多个能垒峰中计算和判断最大能垒。能垒就是反应过程的活化能。 5.反应(过程)的焓变。 依据“相对能量－反应历程”图像可以判断反应所经历的每一步基元反应的物种变化——始态、过渡态和终态，和能量变化——活化能、焓变。 针对练1.一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是(　　) A.Ea为逆反应活化能，Ea'为正反应活化能 B.该反应为放热反应，ΔH＝Ea'－Ea C.所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量 D.温度升高，反应速率加快，活化能不变 答案：D 解析：图中Ea'为逆反应的活化能，Ea为正反应的活化能，A错误；由图可知，反应物具有的能量较大，则反应为放热反应，ΔH＝Ea－Ea'，B错误；活化分子的能量较高，所以活化分子的平均能量大于所有分子的平均能量，C错误；温度升高，活化分子百分数增加，反应速率加快，活化能不变，D正确。 针对练2.在贵重金属催化剂表面上的气态体系中，CO分子还原NO(2CO＋2NON2＋2CO2)的能量变化与反应历程如图所示。下列说法正确的是(　　) 学生用书⬇第54页 A.该反应为吸热反应 B.决定整个反应速率快慢的步骤是② C.改变催化剂，能使反应的焓变发生改变 D.反应过程中断裂与形成的化学键中都包含极性键 答案：D 解析：由图可知，反应物能量高于生成物，为放热反应，A错误；活化能大的基元反应为总反应的决速步骤，由图可知，反应①的活化能Eb高于反应②的Ec，①为决速步骤，B错误；催化剂只能改变反应的活化能，不能改变反应的焓变，C错误；CO、NO、N2、CO2均包含极性键，因此反应中断裂与形成的化学键都包含极性键，D正确。 针对练3.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，下列说法不正确的是(　　) A.总反应为放热反应 B.稳定性：产物P1＜产物P2 C.该历程中最小正反应的活化能E正＝4.52 kJ·mol－1 D.相同条件下，由中间产物Z转化为产物的反应速率：v(产物P1)＜v(产物P2) 答案：D 解析：从图中可以看出，该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，A正确；从图中可以看出，产物P1的能量高于产物P2的能量，物质的能量越高，稳定性越差，所以产物的稳定性：P1＜P2，B正确；该历程中最小正反应的活化能为从中间产物Z生成过渡态Ⅲ，则E正＝－200.59 kJ·mol－1－(－205.11 kJ·mol－1)，得E正＝4.52 kJ·mol－1，C正确；因为由中间产物Z生成P1的活化能远小于从中间产物Z生成P2的活化能，所以在相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)＞v(P2)，D错误。 类型二　基元反应反应历程分析应用 许多化学反应都不是基元反应，而是经过两个或多个步骤完成的。假设反应：A2＋BA2B是分两个基元反应完成的： 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反应，即这种前一步的产物作为后一步的反应物的连串反应。决定速率的步骤是最慢的一个基元反应。 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－HBrO＋H2O (慢反应) HBrO＋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。 针对练1.(2024·江苏扬州高二期中)某反应的反应机理可以分成如下两步，下列说法正确的是(　　) 第一步：2NO2NO3＋NO (慢反应) 第二步：NO3＋CONO2＋CO2 (快反应) A.第一步反应的活化能高于第二步反应的活化能 B.该反应的总化学方程式为NO＋CO2NO2＋CO C.该反应的速率主要由第二步反应决定 D.加入合适的催化剂既可以加快反应速率，又可以降低反应的焓变 答案：A 解析：慢反应的活化能高，故第一步反应的活化能高于第二步反应的活化能，故A正确； 第一步反应与第二步反应加和得总反应方程式为NO2＋CONO＋CO2，故B错误；总反应速率由慢反应决定，故C错误；加入合适的催化剂可以加快反应速率，但不可以改变反应的焓变，故D错误。 针对练2.向H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液，混合溶液中有大量气泡逸出，查阅资料知H2O2的分解机理如下： ①2Fe3＋＋H2O22Fe2＋＋O2↑＋2H＋　慢 ②H2O2＋ 2Fe2＋＋2H＋ 2H2O＋2Fe3＋　快 下列有关说法正确的是(　　) A.增大c(Fe3＋)不影响产生气体的速率 B.第①步反应中Fe3＋与H2O2碰撞仅部分有效 C.Fe2＋是该反应的催化剂 D.第②步反应的活化能较大 答案：B 解析：由题给信息可知，第①步为慢反应，增大反应物的浓度，其反应速率增大，A项错误；任何一个反应，粒子之间的碰撞不可能都是有效碰撞，B项正确；由总反应可知，Fe2＋是该反应的中间产物，Fe3＋是催化剂，C项错误；活化能大则反应慢，故第①步反应的活化能较大，D项错误。 课时测评14　反应历程分析应用 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1－10题，每小题6分，共60分。 1.已知反应2NO(g)＋2H2(g)⥫⥬N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－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) 下列有关说法错误的是(　　) A.①的逆反应速率大于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大 答案：C 解析：①为快反应，②为慢反应，所以①的逆反应速率大于②的正反应速率，A正确；分子碰撞中，能发生化学反应的碰撞属于有效碰撞，许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B正确；反应过程中N2O2和N2O产生又被消耗，是该反应的中间产物，不是催化剂，C错误；总反应为放热反应，逆反应的活化能比正反应的活化能大，D正确。 2.已知反应2NO＋2H2N2＋2H2O的速率方程为v＝kc2(NO)c(H2)(k为反应速率常数)，其反应历程如下： ①2NO＋H2N2＋H2O2　慢 ②H2O2＋H22H2O　快 下列说法不正确的是(　　) A.增大c(NO)，可提高总反应的反应速率 B.c(NO)、c(H2)增大相同的倍数，对总反应的反应速率的影响程度相同 C.该反应的快慢主要取决于反应① D.减小c(H2)，可降低总反应的反应速率 答案：B 解析：根据速率方程为v＝kc2(NO)·c(H2)知，增大c(NO)，可提高总反应的反应速率，A正确；根据速率方程为v＝kc2(NO)·c(H2)知，c(NO)、c(H2)增大相同的倍数，对总反应的反应速率的影响程度不同，如c(NO)为原来的2倍，v为原来的4倍，c(H2)为原来的2倍，v为原来的2倍，B错误；反应速率由最慢的一步决定，该反应的快慢主要取决于反应①，C正确；根据速率方程为v＝kc2(NO)·c(H2)知，减小c(H2)，可降低总反应的反应速率，D正确。 3.已知Cl2(g)＋CO(g)⥫⥬COCl2(g)的速率方程v＝k(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：Cl22Cl快速平衡 第二步：Cl＋COCOCl快速平衡 第三步：COCl＋Cl2COCl2＋Cl慢反应 下列说法正确的是(　　) A.第一步和第二步历程的活化能较高 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.第三步反应的有效碰撞频率较高 答案：C 解析：第一步、第二步快速平衡，说明第一步和第二步历程的活化能较低，A项错误；c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，根据速率方程v＝k(Cl2)·c(CO)，得出它们对总反应速率的影响程度不相同，B项错误；第三步是慢反应，因此该总反应的速率主要取决于第三步反应，C项正确；第三步是慢反应，说明第三步反应的有效碰撞频率较低，D项错误。 4.接触法制备硫酸中的关键步骤是SO2在V2O5催化作用下与空气中O2在接触室发生可逆反应，其热化学方程式为2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ·mol－1。该反应的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.催化剂能改变该反应的焓变 B.催化剂能降低正、逆反应的活化能 C.逆反应的活化能小于正反应的活化能 D.2 mol SO2与足量O2在V2O5催化作用下反应，放出热量198 kJ 答案：B 解析：催化剂能降低反应的活化能，但不能改变该反应的焓变，故A错误；由图可知，催化剂能降低正、逆反应的活化能，故B正确；由图可知，该反应为逆反应的活化能大于正反应的活化能的放热反应，故C错误；该反应为可逆反应，可逆反应中反应物不可能完全转化，所以2 mol二氧化硫与足量氧气在五氧化二钒催化作用下反应，放出热量小于198 kJ，故D错误。 5.最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图： 下列说法不正确的是(　　) A.反应中CO体现出还原性 B.CO和O生成CO2是吸热反应 C.整个过程中，CO中化学键没有断裂 D.CO和O生成了具有共价键的CO2 答案：B 6.在含Fe3＋、S2和I－的溶液中，发生反应：S2(aq)＋2I－(aq)2S(aq)＋I2(aq)，其分解机理及反应进程中的能量变化如下： 步骤①：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)I2(aq)＋2Fe2＋(aq) 步骤②：2Fe2＋(aq)＋S2(aq)2Fe3＋(aq)＋2S(aq) 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A.加入Fe3＋可以使反应物分子中活化分子百分数增大 B.该反应的催化剂是Fe2＋ C.步骤②是整个反应的决速步骤 D.若不加Fe3＋，则正反应的活化能比逆反应的大 答案：A 解析：Fe3＋是该反应的催化剂，催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，故A正确；由反应机理可以看出，Fe3＋是该反应的催化剂，Fe2＋是该反应的中间产物，故B错误；步骤①的活化能大于步骤②，所以步骤①为慢反应，为决速步骤，故C错误；此反应整体为放热反应，加入催化剂不改变反应热，正反应的活化能仍小于逆反应的活化能，故D错误。 7.一定温度和压强下，以铁粉为催化剂，用氮气和氢气合成氨气；部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，下列说法正确的是(　　) A.图示过程中只有一个基元反应 B.由此历程可知：N*＋3H*NH*＋2H*　ΔH＜0 C.铁粉改变了合成氨的反应历程和反应热 D.用不同催化剂合成氨，反应历程均与上图相同 答案：B 解析：该反应分3个步骤完成，有3个基元反应，故A错误；ΔH＝生成物总能量－反应物总能量，由图可知，此历程中：N*＋3H*NH*＋2H*　ΔH＜0，故B正确；催化剂的作用是降低反应的活化能，从而提高化学反应速率，而焓变只与反应的始态和终态有关，故以铁粉为催化剂，铁粉改变了合成氨的反应历程，但不能改变反应热，故C错误；用不同催化剂合成氨，活化能不同，则反应历程与该图不相同，故D错误。 8.Ni可活化C2H6制得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.总反应的ΔH＞0 B.Ni不是该反应的催化剂 C.“中间体1→中间体2”的活化能大于“中间体2→中间体3” D.总反应的速率由“中间体1→中间体2”决定 答案：B 解析：由图可知反应物的总能量大于生成物的总能量，反应为放热反应，故A错误；根据图示，Ni是反应物不是催化剂，故B正确；由图可知，“中间体1→中间体2”的活化能为－28.89 kJ·mol－1－(－56.21 kJ·mol－1)＝27.32 kJ·mol－1，“中间体2→中间体3” 的活化能为49.50 kJ·mol－1－(－154.82 kJ·mol－1)＝204.32 kJ·mol－1，故C错误；总反应的速率由速率最慢的反应决定，活化能越大，反应速率越慢，中间体2到过渡态2的能垒(活化能)最大，为204.32 kJ·mol－1，反应速率最慢，总反应的速率由“中间体2→中间体3”决定，故D错误。 9.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)表面发生解离时的路径中的四步相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物质用*标注。则下列说法正确的是(　　) A.该历程中活化能最大的反应方程式为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CHO*＋3H*CO*＋4H* D.由此历程可知：CH3OH(g)⥫⥬CO(g)＋2H2(g)　ΔH＜0 答案：B 解析：活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，过渡态3发生反应的活化能最小，该过程的反应方程式为CH2O*＋2H*CHO*＋3H*，A项错误；从图中可以看出，过渡态1发生反应的活化能最大，故该历程中能垒(反应活化能)最大的是①，B项正确；总反应速率由反应速率最慢的那步历程决定，由图可知，该历程中能垒(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项错误；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)热效应未知，所以不能据此确定CH3OH(g)⥫⥬CO(g)＋2H2(g)的焓变ΔH，D项错误。 10.液态的NH3可作制冷剂，NH3还可用于制造铵态(N)氮肥和硝态(N)氮肥。20世纪初，德国化学家哈伯首次用锇作催化剂在1.75×107 Pa、550 ℃的条件下以N2和H2为原料合成了NH3：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。2021年11月，我国报道了新的合成氨催化剂设计策略，该技术可实现温和条件下的氨催化合成。我国最新报道的氨催化合成反应的机理如图所示(*代表微粒吸附在催化剂表面)。下列有关说法正确的是(　　) A.使用该催化剂，提高了反应的活化能 B.NH3从催化剂表面脱离时有热量放出 C.在转化过程中有极性键的断裂和形成 D.合成氨的总反应速率由步骤＋N*＋3H*的速率决定 答案：D 解析：使用催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率，故A错误；由图像可知，从催化剂表面脱离时NH3具有的总能量高于N具有的总能量，故有热量吸收，故B错误；在N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)中只有非极性键H－H键和N≡N键的断裂，没有极性键的形成，故C错误；由图像可知，合成氨反应中步骤＋N*＋3H*的活化能最大，故反应速率最慢，决定了整个反应的快慢，故D正确。 学生用书⬇第55页 学科网（北京）股份有限公司 $