2.1.3活化能、碰撞理论同步练习-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

**基本信息** 本练习围绕活化能核心概念，通过基础认知、综合应用、拓展探究三层设计，实现从概念辨析到反应机理分析的递进，强化科学思维与证据推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|活化能概念及有效碰撞理论|单选题1-2通过正误判断巩固核心概念，如活化分子与有效碰撞关系| |综合应用|反应历程分析及活化能计算|单选题3-7结合反应机理图（如甲烷氯代、NO还原）考查决速步骤判断| |拓展探究|催化剂作用与能量变化综合应用|解答题10-12结合实验数据与能量图（如Fe催化CO与N₂O反应），培养模型认知与实验分析能力|

2.1.3 活化能 一、单选题 1.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 2.下列说法正确的个数为(　　) ①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 ②活化能接近零的反应，当反应物相互接触时，反应瞬间完成，且温度对其反应速率几乎没有影响 ③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 ④反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的几率增加，反应速率增大 ⑤升高温度可增大活化分子百分数，加快化学反应速率 ⑥有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小容器容积)，可增加活化分子的百分数，使反应速率加快 ⑦催化剂能增大反应物的能量，从而增大反应的焓变，加快反应速率 A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 3.甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程(“·”表示电子)： ①Cl22Cl·(慢反应) ②CH4＋Cl·―→·CH3＋HCl(快反应) ③·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋Cl·(快反应) ④·CH3＋Cl·―→CH3Cl(快反应) 下列说法不正确的是(　　) A.上述过程的总反应的化学方程式为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl B.光照主要是促进历程①的进行从而使总反应速率增大 C.历程②～④都是由微粒通过有效碰撞而发生的反应 D.历程①是放出能量的过程 4.对于反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)，科学家根据光谱研究提出如下反应历程： 第一步：2NO(g)N2O2(g)　快反应 第二步：N2O2(g)+H2(g)→N2O(g)+H2O(g)　慢反应 第三步：N2O(g)+H2(g)→N2(g)+H2O(g)　快反应 上述反应中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡。下列叙述正确的是(　　)。 A.反应的中间产物是N2O，而N2O2是催化剂 B.若第一步反应的ΔH<0，则升高温度，第一步反应的正反应速率减少，逆反应速率增大 C.第二步反应的活化能最大，总反应的速率由第二步反应决定 D.第三步反应中N2O(g)与H2(g)的碰撞均为有效碰撞 5.已知X转化为Z和W分步进行：①X(g)⇌Y(g)＋2W(g)，②Y(g)⇌Z(g)＋W(g)。其反应过程能量变化如下图所示，下列说法正确的是(　　) A.Ea2是反应①的活化能 B.1 mol X(g)的能量一定低于1 mol Y(g)的能量 C.Y(g)⇌Z(g)＋W(g)　ΔH＝－(Ea2－Ea4)kJ·mol－1 D.反应②更容易发生，气体Y很难大量存在 6.科学家在研究甲醇与水蒸气重整制氢气反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时的路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法错误的是(　　) A.②中包含C—H的断裂过程 B.该历程中能垒(反应活化能)最小的是③ C.该反应的决速步骤为CHO*+3H*→CO*+4H* D.由此历程可知：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH>0 7.过渡态理论认为：化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞完成的。在反应物分子生成产物分子的过程中，首先生成一种高能量的活化配合物，高能量的活化配合物再进一步转化为产物分子。按照过渡态理论，NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g)的反应历程如下，下列有关说法正确的是(　　) A.第二步活化配合物之间的碰撞一定是有效碰撞 B.活化配合物的能量越高，第一步的反应速率越快 C.第一步反应需要吸收能量 D.该反应的反应速率主要取决于第二步反应 8.H2在石墨烯负载型Pd单原子催化剂(Pd/SVG)上还原NO生成N2和NH3的路径机理及活化能Ea(单位为kJ·mol-1)如图所示。下列说法错误的是(　　) A.H2还原NO生成N2的决速步为反应⑥ B.Pd/SVG上H2还原NO，更容易生成NH3，不容易生成N2 C.根据如图数据可计算NO+5H===NH3+H2O的ΔH D.由图可知，相同催化剂下反应可能存在多种反应历程 9.HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应机理、反应历程与能量的关系如下图所示(键线式中拐点表示碳原子)。下列说法错误的是(　　) A.在历程Ⅰ～Ⅴ中，涉及O—H、C—H、C—O的断裂 B.在历程Ⅰ～Ⅴ中，生成Ⅴ的反应决定了HCOOH脱氢反应的速率 C.若用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，则得到的产物都有HD和CO2 D.在Pd催化剂表面HCOOH脱氢反应的ΔH<0 二、解答题 10.CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应，其相对能量与反应历程如下图所示。 第一步：Fe*＋N2O===FeO*＋N2 第二步：FeO*＋CO===Fe*＋CO2 (1)第一步反应是________(填“放热”或“吸热”，下同)反应，第二步反应是________反应。 (2)该反应的催化剂是________。总反应化学方程式为___________________________。 11.氨是一种重要的化工产品，有广泛用途，工业上可由氢气和氮气合成。回答下列问题： (1)已知：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，该反应过程中的能量变化如图1所示。 正反应的活化能Ea(正)＝________kJ·mol－1；NH3(g)⇌N2(g)＋H2(g)　ΔH＝________。 (2)恒温下，将一定量的N2、H2置于10 L密闭容器中发生上述反应，反应过程中各物质的浓度随时间的变化情况如图2所示。0～10 min 内的反应速率v(H2)＝________。 (3)用、、、分别表示N2、H2、NH3和固体Fe催化剂，在固体催化剂表面合成氨的过程如图3所示。 ①吸附后，能量状态最低的是____________(填字母)。 ②结合上述原理，在固体Fe催化剂表面进行NH3的分解实验，发现NH3的分解速率与其浓度的关系如图4所示。从吸附和解吸过程分析，c0之前反应速率增大的原因可能是_________________________；c0之后反应速率减小的原因可能是_____________________。 12.SO2歧化反应的化学方程式为3SO2+2H2O===2H2SO4+S↓，I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ⅱ 补充完整。 (1)ⅰ.SO2+4I-+4H+===S↓+2I2+2H2O ⅱ.I2+2H2O+　　　　===　　　　+　　　　+2I-  (2)探究ⅰ、ⅱ 化学反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象(已知：I2易溶解在KI溶液中)。 序号 A B C D 试剂 组成 0.4 mol·L-1KI溶液 a mol·L-1 KI溶液； 0.2 mol·L-1H2SO4溶液 0.2 mol·L-1 H2SO4溶液 0.2 mol·L-1KI溶液；0.000 2 mol I2 实验 现象 溶液变黄，一段时间后出现浑浊 溶液变黄，出现浑浊较A快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快 ①B是A的对比实验，则a=　　　　。  ②比较A、B、C，可得出的结论是　　　 　　　　。  ③实验表明，SO2的歧化反应速率：D>A。结合ⅰ、ⅱ 化学反应速率解释原因：　　　 　　　　。  答案 1.C 2.C 3.D 4.C 5.D 6.C 7.C 8.C 9.A 10.答案：(1)放热　放热　(2)Fe* CO＋N2O===N2＋CO2 解析：(1)根据反应历程图可知，两步反应的生成物的总能量均低于反应物的总能量，则两步反应均为放热反应。(2)由题意可知，第一步Fe*被消耗，第二步又生成，说明Fe*是反应的催化剂。该反应的总反应化学方程式为CO＋N2O===N2＋CO2。 11.答案：(1)335　＋46.2 kJ·mol－1　(2)0.3 mol·L－1·min－1　(3)①C　②氨的浓度增加，催化剂表面吸附的氨分子增多，速率增大　催化剂表面的氨分子太多，不利于氮气和氢气从催化剂表面解吸 解析：(1)依据反应热＝正反应的活化能－逆反应的活化能可知，正反应的活化能Ea(正)＝(427.4－92.4) kJ·mol－1＝335 kJ·mol－1；正反应和逆反应的焓变数值相同，符号相反，则2NH3(g)⇌N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋92.4 kJ·mol－1，故NH3(g)⇌N2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋46.2 kJ·mol－1。(2)根据题图2可知，0～10 min内Δc(NH3)＝2 mol·L－1，依据化学方程式可知，Δc(H2)＝－3 mol·L－1，v(H2)＝－＝＝0.3 mol·L－1·min－1。(3)①断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，结合题图3可知，吸附后，能量状态最低的是C。②根据题目信息，结合题图4可知，c0之前反应速率增大的原因可能是氨的浓度增加，催化剂表面吸附的氨分子增多，反应速率增大；c0之后反应速率减小的原因可能是催化剂表面的氨分子太多，不利于氮气和氢气从催化剂表面解吸。 12.答案：(1)SO2　S　4H+　 (2)①0.4　②I-是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以增强I-的催化效果　③反应ⅱ 比ⅰ 快；D中由反应ⅱ 产生的H+使反应ⅰ 加快 解析：(1)SO2歧化反应的离子方程式为3SO2+2H2O===4H++2S+S↓，反应ⅱ可由(SO2歧化反应的离子方程式-反应ⅰ)×得到，则反应ⅱ 的离子方程式为I2+2H2O+SO2===S+4H++2I-。 (2)①由于B是A的对比实验，所以两组实验中KI溶液的浓度必须相同，即a=0.4。②A说明I-能催化SO2发生歧化反应。C中无明显现象，说明H+单独存在时不具有催化作用，不能使SO2歧化反应速率加快。B中溶液变黄，出现浑浊较A快，结合C可知，增强溶液的酸性，可增强I-的催化效果。③由于I-催化SO2的歧化反应是ⅰ 与ⅱ 两个过程分步进行，所以两个反应中任何一个反应的速率都会影响总反应的速率。D中直接加入I2，故反应ⅱ 可立即发生，而由反应ⅱ 产生的H+可使反应ⅰ 速率加快，所以D的反应速率比A快。 学科网（北京）股份有限公司 $