内容正文:
第2章
化学反应的方向、限度与速率
第1讲 描述运动的基本概念
06 化学反应历程、反应机理图分析
高频考点
第1讲 描述运动的基本概念
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的,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)基元反应过渡态理论:基元反应过渡态理论认为,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。
第1讲 描述运动的基本概念
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。实验研究已证实过渡态确实存在。
(3)活化能与反应速率:活化能越高,此步基元反应速率越小。图中第一步为慢反应,第二步为快反应,决
定总反应快慢的是慢反应。
一个化学反应通过几个基元反应完成,每一个基元反应都经历一个过渡态,达到对应过渡态所需要的活
化能如图中E1、E2,而反应A+B C的活化能只是由实验测算的表观值,没有实际物理意义。
第1讲 描述运动的基本概念
归纳总结
反应物、生成物的能量与活化能的关系图
第1讲 描述运动的基本概念
知识拓展
基元反应发生的过程
第1讲 描述运动的基本概念
知识拓展
催化剂的催化机理:催化剂改变反应历程,降低了达到过渡态所需要的活化能,使反应易于发生。
第1讲 描述运动的基本概念
1.能量—反应历程图
第1讲 描述运动的基本概念
(1)无催化剂时:E1为正反应的活化能;E2为逆反应的活化能;ΔH=E1-E2。
(2)有催化剂时,总反应A+B AB经过下列两步反应完成:
①A+K AK,活化能为Ea1;
②AK+B AB+K,活化能为Ea2。
由上图得Ea1>Ea2,则①为决速步。
催化剂通过参与反应改变反应历程、改变反应的活化能来改变化学反应速率。需要注意的是,催化剂
不能改变化学反应的平衡常数,不能改变平衡转化率。
第1讲 描述运动的基本概念
归纳总结
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。
第1讲 描述运动的基本概念
特别提醒
(1)过渡态的能量高于始态和终态。
(2)能量—反应历程图中,“山峰”的位置一般代表过渡态,过渡态是不稳定的,且无法分离出来的。
(3)能量—反应历程图中“山谷”的位置一般代表中间产物或反应物的吸附态。
第1讲 描述运动的基本概念
2.“梯形”反应历程图
在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
观察图中起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量可知,终态物质的相对能量低于始态物质的相
第1讲 描述运动的基本概念
对能量,说明该反应是放热反应。过渡态物质的相对能量与起始态物质的相对能量相差越大,活化能越
大,图中最大活化能(能垒)E正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV,该步起始态物质为COOH*+H*+H2O*,产物为
COOH*+2H*+OH*,对应的反应为H2O* H*+OH*(为决速步,也称慢反应)。
第1讲 描述运动的基本概念
3.“环式”反应历程图
(1)MoO3是该反应的催化剂(先消耗后生成),“环上”其他3种含Mo化合物均为中间产物。
第1讲 描述运动的基本概念
(2)解题思路
第1讲 描述运动的基本概念
归纳总结
反应机理中的基元反应一般不止一个,吸附过程释放能量,脱附过程吸收能量。
第1讲 描述运动的基本概念
勘破疑难
对于“环式”反应过程图像,位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体,如⑤⑥⑦⑧,“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。
第1讲 描述运动的基本概念
名师点津
同一化学反应在不同条件下的反应历程可能不同。
第1讲 描述运动的基本概念
知识拓展
由CO2和CH4转化为CH3COOH的催化反应历程如图所示。
催化剂改变了反应历程,但总反应仍为CH4+CO2 CH3COOH。
第1讲 描述运动的基本概念
典例
(2025全国,12改编)研究发现水微滴表面有强电场,能引发反应H2O H++HO·+e-。三唑水溶液微滴表
面接触CO2发生反应,可能的反应机理如图所示。
第1讲 描述运动的基本概念
根据上述反应机理,下列叙述错误的是 ( )
A.三唑在反应循环中起催化作用 B.CO2换成C18O2,可生成 O2
C. 是反应过程中的中间产物 D.总反应为2H2O+CO2 H2O2+HCOOH
B
第1讲 描述运动的基本概念
思路点拨 先通览全图,再找出催化剂、反应物、生成物、中间产物,最后根据题目要求分析解答。
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由题图可知,三唑先被消耗,后又生成,在反应前后其结构、性质和数量保持不变,所以三唑在反
应循环中作催化剂,起催化作用,A正确;分析题中信息可知, ,
则将CO2换成C18O2生成的是HC18O18OH和H2O2,B错误;“环式”反应历程图中,即有箭头指入又有箭头
指出的物质一般为催化剂或中间产物,三唑在反应循环中起催化作用, 为中间产物,C正确;由题
图可知,CO2和H2O反应生成H2O2和HCOOH,总反应为2H2O+CO2 H2O2+HCOOH,D正确。
第1讲 描述运动的基本概念
思维建模
催化反应机理的分析思维模型
第1讲 描述运动的基本概念
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