拓展微课1 有关反应历程与能量变化的图像分析(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

拓展微课1　有关反应历程与能量变化的图像分析 【必备知识】 1.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,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)过渡态理论:过渡态理论认为,反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物,而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态,并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。这与爬山类似,山的最高点便是过渡态。 2.多步反应的活化能及与速率的关系 (1)多步反应的活化能:一个化学反应由几个基元反应完成,每一个基元反应都经历一个过渡态,及达到该过渡态所需要的活化能(如图E1、E2),而该复合反应的活化能只是由实验测算的表观值,没有实际物理意义。 (2)活化能和速率的关系:基元反应的活化能越大,反应物到达过渡态就越不容易,该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。 3.催化剂的催化机理:催化剂参与化学反应,生成能量更低的中间产物,降低了达到过渡态所需要的活化能,使反应易于发生,速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径,降低反应的活化能。 催化反应一般过程(简化的过程): 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。 【典例分析】 例 [2026·江苏苏州高新区一中高二月考] 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程如图所示,下列说法正确的是 (　) A.该反应决速步骤的活化能为E2 B.该反应的两步基元反应均为放热反应 C.使用合适的催化剂会使E1、E2、E3同时减小 D.温度升高,第Ⅰ步反应活化分子百分数增大,第Ⅱ步反应活化分子百分数减小 变式1 [2026·辽宁锦州高二月考] CH4与·Cl生成CH3Cl反应的能量变化如图所示(所有微粒均为气态)。下列说法或表述错误的是 (　) A.CH4与·Cl生成CH3Cl的反应经两步完成 B.决速步骤是吸热反应 C.H—Cl(g)+·CH3(g)·Cl+CH4(g)的活化能为12.6 kJ·mol-1 D.CH4(g)+·Cl(g)CH3Cl(g)+·H(g)　ΔH=-92.3 kJ·mol-1 变式2 [2026·河北保定六校高二期中] DMC(碳酸二甲酯)由于毒性较小,是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。其一种合成方案的反应历程如图所示(“*”表示吸附在催化剂表面)。下列说法错误的是 (　) A.该反应为吸热反应 B.生成“过渡态Ⅱ”的过程是该反应的决速步 C.·OH在该反应过程中起催化作用 D.该历程的总反应为2CH3OH+CO2CH3OCOOCH3+H2O [题后归纳] 反应历程与能量图解题策略 学科网（北京）股份有限公司 $ 拓展微课1　有关反应历程与能量变化的图像分析 例　A　[解析] 决速步骤是活化能最大(反应速率最慢)的步骤,由反应历程图可知第Ⅱ步的活化能E2大于第Ⅰ步的活化能E1,故决速步骤为第Ⅱ步,其活化能为E2,A正确;图中第Ⅰ步反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,第Ⅱ步反应物总能量高于生成物总能量,为放热反应,两步并非均为放热反应,B错误;催化剂只能降低各步基元反应的活化能(E1、E2),而E3是总反应的焓变的绝对值(由最初的反应物总能量和最终产物的总能量的相对大小决定),总反应的焓变不受催化剂影响,C错误;温度升高,分子能量增加,无论吸热还是放热反应,活化分子百分数均增大,第Ⅰ、Ⅱ步活化分子百分数均增大,D错误。 变式1　D　[解析] 由图示可知,中间体为HCl和·CH3,CH4与·Cl生成CH3Cl的反应经两步完成,A正确;第一步反应活化能大于第二步反应活化能,则决速步骤是第一步反应,第一步反应是吸热反应,B正确;H—Cl(g)+·CH3(g)·Cl(g)+CH4(g)的活化能为E1-ΔH1=16.7 kJ·mol-1-4.1 kJ·mol-1=12.6 kJ·mol-1,C正确;CH4(g)+·Cl(g)CH3Cl(g)+·H(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2=4.1 kJ·mol-1-109 kJ·mol-1=-104.9 kJ·mol-1,D错误。 变式2　B　[解析] 由图可知,反应物的总能量低于生成物的总能量,是吸热反应,故A正确;由图可知,生成“过渡态Ⅰ”的过程活化能是最大的,是该反应的决速步骤,故B错误;由图可知,·OH在反应前参与反应,反应后生成,起催化剂的作用,故C正确;由图可知,该历程的总反应为2CH3OH+CO2CH3OCOOCH3+H2O,故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $