内容正文:
专题2
化学反应速率与化学平衡
第1讲 描述运动的基本概念
02 反应历程的能垒图
重难点
第1讲 描述运动的基本概念
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,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。
2.反应历程(或反应机理):一般是指该反应进行过程中涉及的所有基元反应,如反应H2O2+2Br-+2H+
Br2+2H2O,反应历程为:
a.H++H2O2 H3 快反应
b.H3 +Br- H2O+HOBr 快反应
c.HOBr+H++Br- H2O+Br2 慢反应
3.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的差为反应的活化能(Ea)。
第1讲 描述运动的基本概念
名师点睛
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,如 。过渡态是反应过程中具有最高能量的一种结构状态。
第1讲 描述运动的基本概念
1.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产物解吸。
2.能垒大小与反应速率的关系
以在Rh催化下,甲酸分解制H2反应历程为例:
第1讲 描述运动的基本概念
能垒越大,反应速率越小;多步反应中能垒最大的基元反应为决速步骤。该反应的决速步骤为 HCOOH* HCOO*+H*。
3.能垒图解题建模
第1讲 描述运动的基本概念
勘破疑难
1.反应机理中的基元反应一般不止一个。
2.带“*”物种表示吸附在催化剂表面。
3.相同反应物同时发生多个竞争反应,其中能垒最小的反应,反应速率最大。
关键提醒
1.反应热仅取决于反应物和生成物总能量的相对大小,和反应历程无关。
2.(1)反应物的能量与最高点(过渡态)的能量差值等于正反应的活化能(能垒)。
(2)最高点(过渡态)的能量与生成物的能量差值等于逆反应的活化能(能垒)。
第1讲 描述运动的基本概念
典例 正丁烷(CH3CH2CH2CH3)催化裂解为乙烷和乙烯的反应历程如图(*代表催化剂):
下列说法正确的是 ( )
A.使用催化剂能降低该反应的ΔH
B.过渡态TS1、TS2、TS3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①
C
第1讲 描述运动的基本概念
思路点拨 弄清各步骤的反应物、产物并分析能垒大小→确定决速步骤→分析总反应的能量变化,确
定ΔH。
解析
使用催化剂,只能降低反应的活化能,不能降低该反应的ΔH,A错误;能量越低越稳定,过渡态中稳定性最
强的是TS3,B错误;乙烷与乙烯的相对能量<0,为放热反应,C正确。
第1讲 描述运动的基本概念
关键提醒
1.催化剂能降低反应的活化能,能同等程度加快正、逆反应速率。
2.催化剂不改变ΔH、平衡状态、平衡常数和平衡转化率。
3.每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小,能垒越大,反应速率越慢。
思维建模
解答能量变化图像:
(1)明确图像横纵坐标的含义:一般横轴表示反应过程,纵轴表示能量。
(2)细致观察各个步骤的变化:起始态、过渡态、最终态等。
(3)结合题意进行是吸热反应还是放热反应、决速步骤的判断,ΔH的计算等。
第1讲 描述运动的基本概念
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