2.1 化学反应速率 第2课时（培优讲义）化学人教版选择性必修1

本讲义聚焦“活化能”核心知识点，从基元反应与反应历程切入，通过碰撞理论构建活化能与能量关系模型，系统分析浓度、压强、温度、催化剂对反应速率的影响，尤其突出催化剂降低活化能、改变反应历程（多步反应、决速步骤）的作用机理，形成完整知识支架。 该资料融合科学思维与科学探究，通过能垒图分析、多步反应机理阐释（如N₂O₅分解机理）培养证据推理与模型建构能力，结合各地期中检测题的对点练习和综合习题，实现从概念理解到问题解决的进阶。课中辅助教师突破抽象概念教学，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺，提升化学观念与科学探究能力。

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 第2课时 活化能 考点 1 碰撞理论 1．基元反应与化学反应历程 大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应，先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程。 2．反应物、生成物的能量与活化能的关系 E1：正反应的活化能 E2：活化分子变成生成物分子放出的能量，也可认为是逆反应的活化能 E1-E2：反应热，即ΔH= E1-E2 3．用碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 　　影响 外因　　 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子百分数 活化分子数 增大反应物浓度 增加 不变 增加 增加 加快 增大压强 增加 不变 增加 增加 加快 升高温度 不变 增加 增加 增加 加快 使用催化剂 不变 增加 增加 增加 加快 4．催化剂对反应速率的影响 催化剂是通过降低化学反应所需的活化能来增大化学反应速率的。有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，反应速率较大；没有催化剂参与的反应，活化能(Ea1')较大，反应速率较小。 使用催化剂同时降低了正反应和逆反应的活化能，但反应的ΔH不变。 5．加入催化剂后的反应历程 如图所示：反应A+B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行： ①A+K→AK      活化能为Ea1 ②AK+B→AB+K       活化能为Ea2 总反应：A+BAB 活化能为Ea1 (1)加入催化剂K后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。 (2)由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“决速步骤”。 (3)对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。 【进阶典例】如图表示某化学反应在使用催化剂(b曲线)和未使用催化剂(a曲线)时，反应进程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是(　　) A．a与b相比，b的活化能更高 B．反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量 C．a与b相比，a中活化分子的百分数更高 D．a与b相比，a的反应速率更快 答案　B 【解析】a的活化能更高，A错误；该反应为放热反应，反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量，B正确；a与b相比，b的活化能小，b中活化分子的百分数更高，C错误；a与b相比，b的活化能更小，b的反应速率更快，D错误。 解题点睛 化学反应历程能垒图的分析方法 (1)催化剂与化学反应 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(也可能为多个)，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 (2)能垒与决速步骤 能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也成为慢反应。 例如图中，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。 注意： ①能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。 ②用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。 ③相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。 【拔高典例】对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，某科研人员提出如下反应过程： 第一步　N2O5NO3＋NO2(快速平衡) 第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2(慢反应) 第三步　NO＋NO3―→2NO2(快反应) 其中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡，下列表述正确的是( C ) A．v(第一步的逆反应)<v(第二步反应) B．反应的中间产物只有NO3 C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D．第三步反应的活化能较高 【答案】C 【解析】第一步是快速平衡，第二步是慢反应，则反应速率：v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)，A错误；由总反应及分步反应可知，NO和NO3都是中间产物，B错误；第二步反应是慢反应，说明该步中NO2和NO3的碰撞仅部分是有效的，C正确；第三步是快反应，活化能越高，反应速率越慢，故该步反应的活化能较低，D错误。 【对点练1】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）过渡金属氧化物离子(以MO＋表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。MO＋与CH4反应的过程如下图所示。下列说法不正确的是 A．该反应∆H＜0 B．步骤I和II中涉及氢原子成键变化的是I C．若MO＋与CH2D2反应，生成的氘代甲醇有3种 D．CH4(g)＋MO＋(g)=CH3OH(g)＋M＋(g)  ∆H=E1＋E3-E2-E4 【答案】C 【解析】A．由反应进程图可知，总反应生成物的总能量低于反应物总能量，反应为放热反应，，A正确； B．步骤I中的键断裂，同时形成键，涉及氢原子成键变化；步骤II中仅形成键，无氢原子的成键变化，B正确； C．与反应时，若摘去分子中的，生成，若摘去分子中的，生成，共2种氘代甲醇，C错误； D．总反应焓变为两步反应焓变之和，步骤I焓变为，步骤II焓变为，故总反应，D正确； 故选C。 【对点练2】在相同条件下，2L密闭容器中研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X2Y的影响，各物质物质的量n随反应时间t的部分变化曲线如图。下列说法不正确的是 A．b曲线可能表示未加入催化剂时X的物质的量随t的变化 B．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时Y的物质的量随t的变化 C．与催化剂Ⅰ相比，使用催化剂Ⅱ反应活化能更高 D．使用催化剂Ⅱ时，0~2min内， 【答案】C 【解析】A．b曲线反应速率最慢，故b曲线可能表示未加入催化剂时X的物质的量随t的变化，A正确； B．由图可知，使用催化剂Ⅱ时，对应物质在0~2min内物质的量变化了2.0mol，a曲线表示的物质，其物质的量变化了4.0mol，二者变化量之比等于化学计量数之比，所以a 曲线表示使用催化剂Ⅱ时Y物质的量随时间t的变化，B正确； C．由图可知，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ催化效果好，说明催化剂Ⅱ使反应活化能更低，反应更快，则Ⅰ使反应活化能更高，C错误； D．使用催化剂Ⅱ时，Y物质在0~2min内物质的量变化了4.0mol，，D正确； 答案选C。 1．（25-26高二上·天津·阶段检测）下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．使用催化剂可改变反应速率，从而改变该反应过程中吸收或放出的热量 B．升高温度能使化学反应速率增大，主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数 C．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加活化分子的百分数， 从而使反应速率增大 D．增大反应物浓度，可增大活化分子的百分数，从而使单位时间有效碰撞次数增多 【答案】B 【解析】A．催化剂通过降低反应活化能改变反应速率，但无法改变反应物和生成物的总能量差，因此不能改变反应过程中吸收或放出的热量，A错误； B．升高温度能为反应物分子提供能量，使部分普通分子转化为活化分子，增大了反应物分子中活化分子的百分数，有效碰撞频率提升，化学反应速率增大，B正确； C．增大压强（即缩小反应容器体积）仅会提高单位体积内的活化分子数，活化分子的百分数不会发生改变，C错误； D．增大反应物浓度仅会提高单位体积内的活化分子数，活化分子的百分数不会发生改变，D错误； 故选B。 2．（24-25高二上·广东广州·期中）下列实验事实和原因对应正确的是 选项 实验事实 原因 A 其他条件相同，升高温度，Na2S2O3溶液与硫酸反应，析出硫的时间变短 升高温度可增大反应物中活化分子的百分数并提高分子间的碰撞频率 B H2O2溶液中加入MnO2充分反应后，MnO2质量不变 MnO2作催化剂，没有参加化学反应 C 其他条件相同，相同浓度的酸性KMnO4稀溶液与两种不同浓度的草酸溶液反应，浓度大的褪色快 浓度增大，可使反应的活化能降低 D 酸性KMnO4稀溶液与草酸溶液反应可观察到开始现象不明显，一段时间后较快褪色 反应显著放热而使反应速率加快 【答案】A 【解析】A．升高温度，分子总能量上升，活化分子百分数增大，有效碰撞频率提高，反应速率加快，析出硫时间变短，事实与原因对应正确，A符合题意； B．作催化剂，参与反应历程，只是反应前后质量与化学性质不变，“没有参加化学反应” 表述错误，B不符合题意； C．反应物浓度增大，仅提升活化分子总数，不会改变反应活化能，原因描述错误，C不符合题意； D．该反应先慢后快主要是生成的对反应起到催化作用（自催化），不是反应放热主导速率加快，D不符合题意； 故选A。 3．（24-25高二上·云南昆明·期中）某化学兴趣小组查阅资料，ICl与发生反应的能量曲线如图所示，该反应分①、②两步进行，下列有关说法正确的是 A．反应①为吸热反应，反应②为放热反应 B．HI是该反应催化剂 C．总反应的，则升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大 D．反应①涉及极性键的断裂和形成 【答案】D 【解析】A．反应①的反应物总能量高于生成物（中间产物）总能量，为放热反应，反应②反应物（中间产物）总能量也高于生成物总能量，也为放热反应，A错误； B．是反应①的生成物、反应②的反应物，属于反应中间产物，不是催化剂，B错误； C．升高温度会使活化分子百分数增大，正、逆反应速率均增大，C错误； D．反应①中断裂极性键，形成、极性键，涉及极性键的断裂和形成，D正确； 故选D。 4．（25-26高二上·福建·期中）NO催化O3分解的反应机理如下： 第一步：O3(g)+NO(g)→O2(g)+NO2(g) 第二步：NO2(g)→NO(g)+O(g) 第三步：O(g)+O3(g)→2O2(g) 总反应：2O3(g)→3O2(g) 其能量与反应历程的关系如图所示。下列叙述正确的是 A．三步反应的ΔH均小于0 B．第一步反应的速率最快 C．第二步反应断裂的化学键只有共价键 D．NO改变了总反应的反应历程和焓变 【答案】C 【解析】A．由能量与反应历程图可知，第一步、第二步反应的生成物总能量高于反应物总能量，为吸热反应，，并非三步反应的均小于0，A错误； B．反应的活化能越大反应速率越慢，第一步反应的活化能最大，是反应速率最慢的步骤，B错误； C．第二步反应为，中与之间为共价键，反应断裂的化学键只有共价键，C正确； D．是该反应的催化剂，仅能改变总反应的反应历程，不能改变总反应的焓变，D错误； 故答案选C。 5．（25-26高二上·云南临沧·期中）炼油、石化等含S2-工业废水可通过催化氧化法进行处理。将MnO2嵌于聚苯胺(高温会分解)表面制成催化剂，碱性条件下，催化氧化废水的机理如图所示。下列说法正确的是 A．催化剂因S覆盖表面或进入空位而失效，高温灼烧后可继续使用 B．反应Ⅰ为2H++S2-+*O=H2O+S C．反应过程Ⅰ中化合价发生变化的元素仅有S和O D．反应Ⅲ的ΔH>0 【答案】D 【解析】A．反应中生成硫单质，生成的S覆盖在催化剂表面或进入催化剂的空位处，阻碍了反应的进行，导致催化剂使用一段时间后催化效率会下降，由题干信息可知，高温下聚苯胺会分解，故高温灼烧后不可继续使用，A错误； B．该反应在碱性条件下进行，不会有参与反应，B错误； C．由图可知，过程Ⅰ中化合价发生变化的元素除了S和O，还有Mn，C错误；　 D．由题干图示信息可知，反应Ⅲ为化学键断裂过程，形成吸附态，故，D正确； 故选D。 6．（25-26高二上·云南玉溪·期中）已知反应(aq)+2I-(aq) 2(aq)+I2(aq)，若向该溶液中加入含Fe3+的某溶液，反应机理如图所示。下列有关该反应的说法不正确的是 ①2Fe3+(aq)+2I-(aq)I2(aq)+2Fe2+(aq) ②2Fe2+(aq)+(aq)2Fe3+(aq)+2(aq) A．反应①比反应②所需活化能大 B．该反应可设计成原电池 C．向该溶液中滴加淀粉溶液，溶液变蓝 D．若不加Fe3+，正反应的活化能比逆反应的活化能大 【答案】D 【解析】A．由图知，反应①的活化分子平均能量与反应物分子平均能量之差大于反应②，则反应①比反应②所需活化能大，A正确； B．该反应是氧化还原反应，涉及电子的转移，可设计成原电池，B正确； C．溶液中有I2生成，滴加淀粉溶液，溶液变蓝，C正确； D．催化剂不能改变反应的ΔH，该反应为放热反应，不加Fe3+，逆反应活化能仍大于正反应活化能，D错误； 故选D。 7．（25-26高二上·山东潍坊·期中）甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A．该过程中实现了甲烷的氧化 B．步骤2逆向反应的ΔH=＋0.29eV C．步骤1反应比步骤2快 D．根据ΔG可知，CH4与生成甲醇的反应为放热反应 【答案】C 【解析】A．该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷的氧化，A正确； B．由能量变化图可知，步骤2逆向反应的，B正确； C．由能量变化图可知，步骤1的活化能，步骤2的活化能，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C错误； D．2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)，ΔS<0，反应要能自发进行，则ΔG=ΔH-TΔS<0，故ΔH<0，该反应为放热反应，D正确； 故选C。 8．已知反应：2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)ΔH=-akJ•mol-1(a＞0)，其反应机理如下： ①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) 快； ②NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g) 慢。 下列有关该反应的说法正确的是 A．该反应的速率主要取决于①的快慢 B．使用催化剂能增大活化分子百分数，加快反应速率 C．①的活化能比②的大 D．NOBr2是该反应的催化剂 【答案】B 【解析】A．反应速率主要取决于慢的一步，取决于②的快慢，错误； B．使用催化剂降低了活化能，所以能加快反应速率，正确； C．②的反应较慢，①的反应较快，则②的活化能比①的大，错误； D．NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，错误； 故答案选B。 9．（24-25高二上·四川内江·阶段检测）臭氧层中分解过程如图所示。下列说法正确的是 A．催化剂能降低活化能，提高活化分子百分数 B．加入催化剂后，活化能为 C．Cl原子是反应的催化剂，能提高反应物的转化率 D．该反应是放热反应，升高温度正反应速率降低 【答案】A 【解析】A．催化剂可改变反应历程，降低反应的活化能，使活化分子百分数提高，A正确； B．加入催化剂后，反应分两步进行，两步活化能分别为、，总反应的活化能为两步中数值更大的，并非活化能为，B错误； C．原子是该反应的催化剂，催化剂只改变反应速率，不影响化学平衡，无法提高的平衡转化率，C错误； D．该反应反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，D错误； 故答案选A。 10．完成下列问题 (1)已知2HI⇌H2＋I2经过两步完成， 第1步：…… 第2步：2I·→I2 写出第1步基元反应：_____________________。 (2)已知氧气氧化溴化氢气体的反应历程： a．HBr＋O2→HOOBr b．HOOBr＋HBr→2HOBr c．HOBr＋HBr→H2O＋Br2 该反应过程中的中间体有___________。写出O2氧化HBr的总反应_____________________。 (3)科学家提出了以乙苯为原料制备苯乙烯的机理，如下图所示。(Ph-代表苯基，*代表吸附态) 虚线框内，化学反应速率最小的一步活化能的值为_______。 【答案】(1)2HI→H2＋2I· (2)HOOBr、HOBr 4HBr＋O2=2H2O＋2Br2 (3)63.5 【解析】（1）第1步反应=等于总反应-第2步反应，第1步基元反应：2HI→H2＋2I·。 （2）中间体是在反应过程中既作为生成物，又作为后续反应的反应物的物质，根据已知反应可知该反应过程中的中间体有HOOBr、HOBr； 由反应历程可知该反应最终产物为Br2和H2O，总反应为4HBr＋O2=2H2O＋2Br2； （3）由图可知，该反应为：i→ii→iii，共2步反应，活化能越大，反应速率越慢，则虚线框内化学反应速率最慢的一步为i变为过渡态1，活化能最大，值为（86.6-23.1）kJ/mol=63.5 kJ/mol。 1．（25-26高二上·重庆·期中）二氧化碳甲烷化的研究对缓解能源危机意义重大。以催化二氧化碳甲烷化的反应机理如图所示(LaNiO3与作用生成和)，下列说法错误的是 A．若是反应的决速步，则该步的化学反应速率最快 B．在反应中为中间产物 C．催化剂在反应中参加了反应，降低了活化能，加快了反应速率 D．图示过程的总反应式可表示为 【答案】A 【解析】A．决速步是反应历程中活化能最大的步骤，其化学反应速率最慢，而非最快，A错误； B．是反应过程中生成、后续又被消耗的物质，属于中间产物，B正确； C．催化剂在反应中会参与反应，通过改变反应路径降低反应的活化能，从而加快反应速率，C正确； D．根据反应机理，反应物为和，产物为和，配平后总反应式为，D正确； 故答案选A。 2．（25-26高二上·广东汕头·期中）H2O2是一种重要的工业原料，利用H2和O2直接法合成H2O2的反应历程如图所示，下列说法中错误的是 A．和中Pd的化合价相同 B．步骤2中，若有1 mol O2参与反应，转移4 mol电子 C．降低了反应的活化能，加快了反应速率 D．直接法合成H2O2的总反应，原子利用率理论上为100% 【答案】B 【解析】A．中为-1价，计算得化合价为+2；中为过氧键结构，O为-1价，为-1价，计算得化合价也为+2，二者化合价相同，A正确； B．步骤2中转化为过氧键中的，元素化合价从0变为-1，1 mol 参与反应转移2 mol电子，并非4 mol，B错误； C．步骤1中参加了反应，在步骤3中又转化为，因此是该反应的催化剂，催化剂可降低反应活化能、加快反应速率，C正确； D．直接法合成的总反应为，无其他副产物生成，原子利用率理论上为100%，D正确； 故答案选B。 3．（25-26高二上·湖北宜昌·阶段检测）反应，在295K时，其反应物浓度与反应速率关系的数据如下： ① ② ③ 已知：①反应物浓度与反应速率关系式为（k为速率常数，与活化能和温度等有关）；②反应级数是反应速率方程式中各反应物浓度的指数之和。下列说法错误的是 A．该反应的反应级数为3级 B．该条件下速率常数 C．加入催化剂可降低反应的活化能，增大速率常数k，从而加快反应速率 D．相同条件下，NO浓度对反应速率的影响小于浓度对反应速率的影响 【答案】D 【解析】A．由①②组数据，浓度不变时，浓度变为原来的5倍，速率变为原来的25倍，得；由①③组数据，浓度不变时，浓度变为原来的5倍，速率变为原来的5倍，得，反应级数为级，A正确； B．代入①组数据计算，B正确； C．催化剂可降低反应的活化能，温度不变时速率常数增大，反应速率加快，C正确； D．速率方程中的级数为2，的级数为1，相同浓度变化下对反应速率的影响更大，即浓度对反应速率的影响大于，D错误。 4．（25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔·阶段检测）一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol 和3 mol ，发生合成氨反应。10 min末，测得的物质的量为1.5 mol。在铁触媒催化剂的表面上合成氨反应的反应历程和能量变化如图所示，其中吸附在铁触媒表面上的物质用•标注。下列说法错误的是 A．催化剂能改变反应历程和活化能，影响化学反应速率 B．0～10 min内， C．10 min时， D．对总反应速率影响最小的步骤的活化能为 【答案】D 【分析】由题意，可列三段式为：； 【解析】A．由图可知，加入催化剂后反应历程和能量均发生变化，故催化剂能改变反应历程和活化能，影响化学反应速率，A正确； B．0～10 min内生成，消耗的为2.25 mol，则平均反应速率，B正确； C．10 min末，生成，消耗的为0.75 mol，则，C正确； D．由图可知，对总反应速率影响最小的步骤为活化能最小的步骤，即，其活化能为100 kJ/mol，D错误； 故选D。 5．（25-26高二上·山西晋城·阶段检测）探索乙烷裂解生成甲烷的反应机理，可深化对烷烃断键规律(如键断裂选择性)的理解，为复杂烃类转化提供理论参考。Ni活化放出的反应历程与能量的关系如图所示： 请回答下列问题： (1)中C的化合价为___________。 (2)①以下步骤为吸热过程的是___________(填序号，下同)；总反应的决速步骤为___________。 a．中间体1→中间体2 b．中间体2→中间体3 c．中间体 ②决速步骤的活化能为___________；决速步骤的反应热___________。 (3)中间体1～3中最稳定的是中间体___________(填数字)。 (4)总反应的热化学方程式为_________________________________________。 【答案】(1)-3价 (2)bc b +108.94 (3)2 (4)   【解析】（1）C2H6中氢元素化合价为+1，化合物中各元素化合价代数和为0，则中C的化合价为价。 （2）①吸热过程反应物总能量小于生成物总能量，因此吸热过程为中间体中间体3及中间体，总反应的决速步骤为最慢的反应，即活化能最大的步骤：中间体中间体3，答案为bc；b。 ②决速步骤活化能是，决速步骤的反应热。 （3）能量越低越稳定，因此中间体中最稳定的是中间体2。 （4）由图可写出总反应的热化学方程式为  。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 第2课时 活化能 考点 1 碰撞理论 1．基元反应与化学反应历程 大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中______反应都称为基元反应，先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程。 2．反应物、生成物的能量与活化能的关系 E1：______的活化能 E2：活化分子变成生成物分子______的能量，也可认为是______的活化能 E1-E2：反应热，即ΔH=________ 3．用碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 　　影响 外因　　 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子百分数 活化分子数 增大反应物浓度 增大压强 升高温度 使用催化剂 4．催化剂对反应速率的影响 催化剂是通过降低化学反应所需的活化能来增大化学反应速率的。有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，反应速率______；没有催化剂参与的反应，活化能(Ea1')较大，反应速率______。 使用催化剂同时降低了正反应和逆反应的活化能，但反应的ΔH______。 5．加入催化剂后的反应历程 如图所示：反应A+B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行： ①A+K→AK      活化能为______ ②AK+B→AB+K       活化能为______ 总反应：A+BAB 活化能为______ (1)加入催化剂K后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率______。 (2)由于Ea1>Ea2，第1步反应是____反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“______步骤”。 (3)对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。 【进阶典例】如图表示某化学反应在使用催化剂(b曲线)和未使用催化剂(a曲线)时，反应进程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是(　　) A．a与b相比，b的活化能更高 B．反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量 C．a与b相比，a中活化分子的百分数更高 D．a与b相比，a的反应速率更快 解题点睛 化学反应历程能垒图的分析方法 (1)催化剂与化学反应 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(也可能为多个)，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 (2)能垒与决速步骤 能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也成为慢反应。 例如图中，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。 注意： ①能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。 ②用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。 ③相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。 【拔高典例】对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，某科研人员提出如下反应过程： 第一步　N2O5NO3＋NO2(快速平衡) 第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2(慢反应) 第三步　NO＋NO3―→2NO2(快反应) 其中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡，下列表述正确的是( C ) A．v(第一步的逆反应)<v(第二步反应) B．反应的中间产物只有NO3 C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D．第三步反应的活化能较高 【对点练1】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）过渡金属氧化物离子(以MO＋表示)在烃类的选择性氧化等方面应用广泛。MO＋与CH4反应的过程如下图所示。下列说法不正确的是 A．该反应∆H＜0 B．步骤I和II中涉及氢原子成键变化的是I C．若MO＋与CH2D2反应，生成的氘代甲醇有3种 D．CH4(g)＋MO＋(g)=CH3OH(g)＋M＋(g)  ∆H=E1＋E3-E2-E4 【对点练2】在相同条件下，2L密闭容器中研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X2Y的影响，各物质物质的量n随反应时间t的部分变化曲线如图。下列说法不正确的是 A．b曲线可能表示未加入催化剂时X的物质的量随t的变化 B．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时Y的物质的量随t的变化 C．与催化剂Ⅰ相比，使用催化剂Ⅱ反应活化能更高 D．使用催化剂Ⅱ时，0~2min内， 1．（25-26高二上·天津·阶段检测）下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．使用催化剂可改变反应速率，从而改变该反应过程中吸收或放出的热量 B．升高温度能使化学反应速率增大，主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数 C．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加活化分子的百分数， 从而使反应速率增大 D．增大反应物浓度，可增大活化分子的百分数，从而使单位时间有效碰撞次数增多 2．（24-25高二上·广东广州·期中）下列实验事实和原因对应正确的是 选项 实验事实 原因 A 其他条件相同，升高温度，Na2S2O3溶液与硫酸反应，析出硫的时间变短 升高温度可增大反应物中活化分子的百分数并提高分子间的碰撞频率 B H2O2溶液中加入MnO2充分反应后，MnO2质量不变 MnO2作催化剂，没有参加化学反应 C 其他条件相同，相同浓度的酸性KMnO4稀溶液与两种不同浓度的草酸溶液反应，浓度大的褪色快 浓度增大，可使反应的活化能降低 D 酸性KMnO4稀溶液与草酸溶液反应可观察到开始现象不明显，一段时间后较快褪色 反应显著放热而使反应速率加快 3．（24-25高二上·云南昆明·期中）某化学兴趣小组查阅资料，ICl与发生反应的能量曲线如图所示，该反应分①、②两步进行，下列有关说法正确的是 A．反应①为吸热反应，反应②为放热反应 B．HI是该反应催化剂 C．总反应的，则升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大 D．反应①涉及极性键的断裂和形成 4．（25-26高二上·福建·期中）NO催化O3分解的反应机理如下： 第一步：O3(g)+NO(g)→O2(g)+NO2(g) 第二步：NO2(g)→NO(g)+O(g) 第三步：O(g)+O3(g)→2O2(g) 总反应：2O3(g)→3O2(g) 其能量与反应历程的关系如图所示。下列叙述正确的是 A．三步反应的ΔH均小于0 B．第一步反应的速率最快 C．第二步反应断裂的化学键只有共价键 D．NO改变了总反应的反应历程和焓变 5．（25-26高二上·云南临沧·期中）炼油、石化等含S2-工业废水可通过催化氧化法进行处理。将MnO2嵌于聚苯胺(高温会分解)表面制成催化剂，碱性条件下，催化氧化废水的机理如图所示。下列说法正确的是 A．催化剂因S覆盖表面或进入空位而失效，高温灼烧后可继续使用 B．反应Ⅰ为2H++S2-+*O=H2O+S C．反应过程Ⅰ中化合价发生变化的元素仅有S和O D．反应Ⅲ的ΔH>0 6．（25-26高二上·云南玉溪·期中）已知反应(aq)+2I-(aq) 2(aq)+I2(aq)，若向该溶液中加入含Fe3+的某溶液，反应机理如图所示。下列有关该反应的说法不正确的是 ①2Fe3+(aq)+2I-(aq)I2(aq)+2Fe2+(aq) ②2Fe2+(aq)+(aq)2Fe3+(aq)+2(aq) A．反应①比反应②所需活化能大 B．该反应可设计成原电池 C．向该溶液中滴加淀粉溶液，溶液变蓝 D．若不加Fe3+，正反应的活化能比逆反应的活化能大 7．（25-26高二上·山东潍坊·期中）甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A．该过程中实现了甲烷的氧化 B．步骤2逆向反应的ΔH=＋0.29eV C．步骤1反应比步骤2快 D．根据ΔG可知，CH4与生成甲醇的反应为放热反应 8．已知反应：2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)ΔH=-akJ•mol-1(a＞0)，其反应机理如下： ①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) 快； ②NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g) 慢。 下列有关该反应的说法正确的是 A．该反应的速率主要取决于①的快慢 B．使用催化剂能增大活化分子百分数，加快反应速率 C．①的活化能比②的大 D．NOBr2是该反应的催化剂 9．（24-25高二上·四川内江·阶段检测）臭氧层中分解过程如图所示。下列说法正确的是 A．催化剂能降低活化能，提高活化分子百分数 B．加入催化剂后，活化能为 C．Cl原子是反应的催化剂，能提高反应物的转化率 D．该反应是放热反应，升高温度正反应速率降低 10．完成下列问题 (1)已知2HI⇌H2＋I2经过两步完成， 第1步：…… 第2步：2I·→I2 写出第1步基元反应：_____________________。 (2)已知氧气氧化溴化氢气体的反应历程： a．HBr＋O2→HOOBr b．HOOBr＋HBr→2HOBr c．HOBr＋HBr→H2O＋Br2 该反应过程中的中间体有___________。写出O2氧化HBr的总反应_____________________。 (3)科学家提出了以乙苯为原料制备苯乙烯的机理，如下图所示。(Ph-代表苯基，*代表吸附态) 虚线框内，化学反应速率最小的一步活化能的值为_______。 1．（25-26高二上·重庆·期中）二氧化碳甲烷化的研究对缓解能源危机意义重大。以催化二氧化碳甲烷化的反应机理如图所示(LaNiO3与作用生成和)，下列说法错误的是 A．若是反应的决速步，则该步的化学反应速率最快 B．在反应中为中间产物 C．催化剂在反应中参加了反应，降低了活化能，加快了反应速率 D．图示过程的总反应式可表示为 2．（25-26高二上·广东汕头·期中）H2O2是一种重要的工业原料，利用H2和O2直接法合成H2O2的反应历程如图所示，下列说法中错误的是 A．和中Pd的化合价相同 B．步骤2中，若有1 mol O2参与反应，转移4 mol电子 C．降低了反应的活化能，加快了反应速率 D．直接法合成H2O2的总反应，原子利用率理论上为100% 3．（25-26高二上·湖北宜昌·阶段检测）反应，在295K时，其反应物浓度与反应速率关系的数据如下： ① ② ③ 已知：①反应物浓度与反应速率关系式为（k为速率常数，与活化能和温度等有关）；②反应级数是反应速率方程式中各反应物浓度的指数之和。下列说法错误的是 A．该反应的反应级数为3级 B．该条件下速率常数 C．加入催化剂可降低反应的活化能，增大速率常数k，从而加快反应速率 D．相同条件下，NO浓度对反应速率的影响小于浓度对反应速率的影响 4．（25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔·阶段检测）一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol 和3 mol ，发生合成氨反应。10 min末，测得的物质的量为1.5 mol。在铁触媒催化剂的表面上合成氨反应的反应历程和能量变化如图所示，其中吸附在铁触媒表面上的物质用•标注。下列说法错误的是 A．催化剂能改变反应历程和活化能，影响化学反应速率 B．0～10 min内， C．10 min时， D．对总反应速率影响最小的步骤的活化能为 5．（25-26高二上·山西晋城·阶段检测）探索乙烷裂解生成甲烷的反应机理，可深化对烷烃断键规律(如键断裂选择性)的理解，为复杂烃类转化提供理论参考。Ni活化放出的反应历程与能量的关系如图所示： 请回答下列问题： (1)中C的化合价为___________。 (2)①以下步骤为吸热过程的是___________(填序号，下同)；总反应的决速步骤为___________。 a．中间体1→中间体2 b．中间体2→中间体3 c．中间体 ②决速步骤的活化能为___________；决速步骤的反应热___________。 (3)中间体1～3中最稳定的是中间体___________(填数字)。 (4)总反应的热化学方程式为_________________________________________。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $