第8单元 发展素养(十二) 变化观念——化学反应速率与反应历程(Word学案)-【高考快车道】2026年高考化学大一轮专题复习总复习

发展素养(十二)　变化观念——化学反应速率与反应历程 　理解与反应历程相关的概念和理论 1.基元反应、过渡态理论 (1)基元反应:大多数化学反应都是分几步完成的,其中每一步反应都称为基元反应。 (2)过渡态理论: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。过渡态是反应过程中具有最高能量的一种结构状态,过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。 2.反应历程 基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理)。由几个基元反应组成的总反应也称为复杂反应。 3.活化能 活化能:活化分子的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差(碰撞理论)。基元反应的活化能越 大,速率就越慢。活化能最大的基元反应,决定了整个复杂反应的反应速率,称为“决速步”或“控速步”。 4.示例分析 甲 乙 图示 解读 图甲 　(1)该反应的反应物为A、B,中间体为C,生成物为D。 　(2)由A、B生成C的反应为吸热反应,由C生成D的反应为放热反应,总反应为放热反应。 　(3)第一步为慢反应,第二步为快反应,决定总反应快慢的是第一步反应 图乙 　(1)在无催化剂的情况下:E1为正反应的活化能;E2为逆反应的活化能;E1-E2为此反应的焓变(ΔH)。 (2)有催化剂时,总反应分成了两个反应步骤(也可能为更多个),如图像所示,反应①为吸热反应,产物为总反应的中间产物,反应②为放热反应;总反应为放热反应。 (3)催化剂的作用:降低E1、E2,但不影响ΔH,反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小 例1 科学家结合实验与计算机模拟结果,研究出了均相催化的思维模型。总反应:A+BAB(K为催化剂),反应①A+KAK　Ea1,反应②AK+BAB+K　Ea2。下列说法错误的是 (　) A.第①步为决速步骤 B.升高温度,该反应的速率加快 C.该反应的ΔH=-Ea kJ·mol-1 D.催化剂降低了活化能,加快了反应速率 【信息解读】 思路引导 分析步骤 　1.通览全图→理清坐标含义 　能量变化图的横坐标表示反应的历程,横坐标的不同阶段表示一个完整反应的不同阶段;纵坐标表示能量的变化;分清反应物和目标产物 　2.细看变化→分析各段反应 　仔细观察曲线(或直线)的变化趋势,分析每一阶段发生的反应是什么,找出各步反应历程的反应物和生成物,各阶段反应是放热还是吸热,能量升高为吸热,能量下降为放热;找出反应的活化能 　3.综合分析→作出合理推断 　综合分析所有反应历程,确定总反应的反应物、生成物、中间产物等,整合各项信息,紧扣题目要求,作出合理判断。如催化剂只改变反应的活化能,但不改变反应热,也不会改变反应物的平衡转化率 变式题 [2025·湖北武汉重点校联考] 丙烯与HBr的加成反应可产生两种可能产物,其部分反应进程及能量变化如图所示。下列说法正确的是 (　) A.丙烯与HBr加成的反应是基元反应 B.从总能量上看,Ⅰ和Ⅱ相比较,Ⅱ较为稳定 C.决定两种加成方式快慢的关键步骤分别是①和③ D.相比之下,CH3CH2CH2Br为优势产物,是因为其产生路径活化能更低,活化分子百分比更大 　“能量-历程型”反应机理及分析 1.物质的能量变化及稳定性的判断 (1)物质的能量变化:根据反应物和生成物的总能量的相对高低,判断吸热反应和放热反应;根据物质具有的能量或共价键的键能确定反应热(ΔH)。 (2)物质稳定性的判断:先确定物质具有能量的相对高低,一般情况,物质具有的能量越低,其稳定性越强。 2.化学反应速率的比较 (1)若化学反应分为多个基元反应,一般来说,活化能(Ea)越大,基元反应的反应速率越慢,反之则反应速率越快。 (2)多步反应中,整个反应的总反应速率由慢反应步骤决定。 3.“能量-历程”反应机理示例分析 图示 　催化反应的一般过程: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 解读 　观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知,终态物质相对能量低于始态物质相对能量,说明该反应是放热反应。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大,活化能越大,由题图知,最大活化能E正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV,该步起始物质为COOH*+H*+H2O*,产物为COOH*+2H*+OH* 例2 活泼自由基与氧气的反应一直是人们关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示,下列说法正确的是 (　) A.该反应为吸热反应 B.产物的稳定性:P1>P2 C.该历程中最大正反应的活化能E正=186.19 kJ·mol-1 D.相同条件下,由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)<v(P2) 【信息解读】 思路引导 分析步骤 　1.通览全图→判断反应类型 　由图示知,反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量高,即该反应为放热反应 　2.细看变化→分析各段反应 　仔细观察图像,产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低,物质的能量越低越稳定 　3.综合分析→作出合理推断 　由图示知,中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大,活化能越大反应速率越慢,慢反应为总反应的决速步骤 变式题 [2024·河北衡水示范高中三模] 我国科研团队研究MoS2电催化合成氨反应[N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0]时,发现不同电解质溶液对催化历程的影响如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。下列说法错误的是 (　) A.反应放热是合成氨反应自发进行的主要助力 B.选用Li2SO4作电解质的反应速率比选用K2SO4的快 C.N2先吸附于催化剂表面再参加合成氨反应 D.形成Li—S键合作用时,合成氨反应的ΔH的绝对值更大 　“物质-循环型”反应机理分析 1.循环转化机理图像的解读 图像 解读 　对于“环式”反应历程图像,位于“环上”的物质是催化剂或中间体,如⑤⑥⑦和⑧,“入环”的物质为反应物,如①和④,“出环”的物质为生成物,如②和③ 2.循环转化机理题的解题思路 (1)通览全图,找准一“剂”三“物” 一“剂”指 催化剂 　催化剂在机理图中多数是以完整的循环显现的,以催化剂粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上 三“物”指反 应物、生成物、 中间物(或 中间体) 反应物 　通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物 生成物 　通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是产物 三“物”指反 应物、生成物、 中间物(或 中间体) 中间体 　反应后生成的,在机理图中通过一个箭头脱离,但又通过一个箭头进入的是中间体,通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体,中间体有时在反应历程中用“[　]”标出 (2)逐项分析得答案:根据题给情境信息,找出催化剂、反应物、生成物、中间体,再结合每一选项设计的问题逐项分析判定,选出正确答案。 例3 [2025·辽宁名校联盟联考] 在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是 (　) A.含N分子参与的反应一定有电子转移 B.由NO生成HONO的反应历程有2种 C.增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变 D.当主要发生包含②的历程时,最终生成的水减少 变式题 [2025·湖南师大附中检测] H2和O2在钯的配合物离子[PdCl4]2-的作用下合成H2O2,反应历程如图所示。 下列说法不正确的是 (　) A.该过程的总反应为H2+O2H2O2 B.该过程有非极性键断裂 C.[PdCl4]2-在此过程中作为中间产物 D.历程中发生了反应Pd+O2+2Cl-[PdCl2O2]2- 学科网（北京）股份有限公司 $ 发展素养(十二)　变化观念——化学反应速率与反应历程 探究点1 例1　C　[解析] 有催化剂时,第①步的正反应活化能Ea1>第②步正反应活化能Ea2,故反应速率:①<②,而总反应速率取决于慢反应,故决速步骤为①,A正确;温度升高,反应速率加快,B正确;无催化剂时,Ea是该正反应的活化能,C错误;催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,D正确。 变式题　C　[解析] 丙烯与HBr加成的反应不是一步完成的,因此不是基元反应,A错误;能量越低越稳定,根据图像,从总能量上看,Ⅰ的能量比Ⅱ的能量低,Ⅰ较为稳定,B错误;①和③均是慢反应,所以决定两种加成方式快慢的关键步骤分别是①和③,C正确;根据图像,相比之下,CH3CHBrCH3为优势产物,是因为其产生路径活化能更低,活化分子百分比更大,D错误。 探究点2 例2　C　[解析] 由图示知,反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量高,即该反应为放热反应,A错误;产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低118.4 kJ·mol-1,故产物P2比产物P1要稳定,B错误;由图示知,中间产物Z到过渡态Ⅳ所需的活化能最大,则该历程中最大正反应的活化能E正=(-18.92 kJ·mol-1)-(-205.11 kJ·mol-1)=186.19 kJ·mol-1,C正确;由图示知,由中间产物Z到产物P1所需的活化能低于由中间产物Z到产物P2所需的活化能,则由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)>v(P2),D错误。 变式题　D　[解析] 合成氨反应的ΔS<0,若反应自发进行,则满足ΔG=ΔH-TΔS<0,现在ΔS<0,则-TΔS>0,若ΔH>0,则ΔH-TΔS>0,肯定不能自发进行,故只有 ΔH<0,才有可能满足ΔH-TΔS<0,ΔH<0指的是反应放热,则反应放热是能够自发进行的主要因素,A正确;选用不同电解质的反应速率,看反应活化能,由图可知,选用Li2SO4对应路线的相对能量升高部分更小,则对应活化能更低,反应速率更快,故选Li2SO4作电解质溶液的反应速率更快,B正确;N2在开始生成,根据题中信息,N2先吸附在催化剂表面,然后再参加合成氨反应,C正确; 焓变=生成物总能量-反应物总能量,合成氨反应中反应物以及生成物能量不变,故焓变不变,与反应路径无关,D错误。 探究点3 例3　D　[解析] 由反应机理图知,含N 分子发生的反应有NO+·OOHNO2+·OH、NO+NO2+H2O2HONO、NO2+·C3H7C3H6+HONO、HONONO+·OH,NO、NO2、HONO中N 元素的化合价分别为+2、+4、+3,含N 分子参与的反应均有元素化合价的升降,即有电子转移,A正确;根据图示,由NO生成HONO的反应历程有2种,B正确;反应中NO是催化剂,增大NO的量,不影响C3H8 的平衡转化率,C正确;无论反应历程如何,在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8+O22C3H6+2H2O,最终生成水的总量都不变,D错误。 变式题　C　[解析] 依据图示可知氢气与氧气在[PdCl4]2-催化作用下生成过氧化氢,即H2+O2H2O2,A正确;H2、O2中存在非极性键,该过程有非极性键断裂,B正确;依据过程图可知[PdCl4]2-在此过程中先消耗后生成,在此过程中作催化剂,C错误;由图示可知,过程中发生了反应Pd+O2+2Cl-[PdCl2O2]2-,D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $