第二章 第一节 第3课时 活化能（Word）-【满分思维·同步精炼】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册同步测试教师用书（人教版）

第3课时　 活化能 　 活化能　有效碰撞理论 1.下列有关有效碰撞模型说法正确的是（　　） A.有效碰撞是发生化学反应的充要条件 B.能发生有效碰撞的分子不一定是活化分子 C.不存在活化能为零的反应 D.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 解析：A　先发生有效碰撞才能发生化学反应，则有效碰撞是化学反应发生的充要条件，故A正确；物质发生化学反应，分子间必须发生有效碰撞，普通分子间不能发生有效碰撞，即发生有效碰撞的分子一定是活化分子，故B错误；在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子，使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，存在活化能为零的反应，如Ag＋和Cl－已是活化离子，故其活化能为零，故C错误；活化分子发生化学反应的碰撞为有效碰撞，所以活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞，故D错误。 2.（2026·浙江高二质检）下列关于有效碰撞理论与影响速率因素之间关系正确的是（　　） A.增大反应物浓度，可以提高活化分子百分数，从而提高反应速率 B.升高温度，反应物分子的能量增加，增加了活化分子的百分数，从而提高反应速率 C.加入催化剂可以降低活化能，活化分子百分数虽然没变，但可以加快反应速率 D.只要增大压强，就可提高单位体积内活化分子数，从而提高反应速率 解析：B　增大反应物浓度，单位体积内活化分子个数增大，活化分子百分数不变，故A错误；升高温度，活化分子百分数增大，则化学反应速率加快，故B正确；催化剂能降低反应所需活化能，增大活化分子百分数，增大化学反应速率，故C错误；对于气体反应来说，压缩容积增大压强，可增大单位体积内活化分子数，活化分子有效碰撞几率增大，反应速率加快，对固体或液体反应来说，增大压强对单位体积内活化分子数及反应速率无影响，故D错误。 化学反应历程 3.（2026·浙江舟山高二质检）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： 下列有关说法中正确的是（　　） A.第一步反应需要放出能量 B.活化配合物的能量越高，第一步的反应速率越快 C.第二步活化配合物之间的碰撞一定是有效碰撞 D.该反应的反应速率主要取决于第一步反应 解析：D　第一步反应为慢反应，活化配合物具有高能量，表明反应的活化能大，且第一步反应需要吸收能量，A错误；活化配合物的能量越高，反应的活化能越大，第一步的反应速率越慢，B错误；发生有效碰撞的分子一方面要具有活化分子所具有的最低能量，另一方面发生碰撞还要有合适的取向，所以第二步活化配合物之间的碰撞不一定是有效碰撞，C错误；一个化学反应分多步完成时，反应速率主要取决于慢反应，即该反应的反应速率取决于第一步反应，D正确。 4.（链接教材P29图2-4）已知反应过程a、b如图所示，下列说法正确的是（　　） A.E1表示反应过程a的活化能 B.ΔH＝E2－E1 C.加入催化剂的反应过程为a D.反应过程b的有效碰撞次数小于a 解析：A　反应过程a中E1表示普通分子变为活化分子吸收的能量，即反应的活化能，A正确；ΔH＝E（正反应活化能）－E（逆反应活化能），ΔH＝E1－E2，B错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应的速率，加入催化剂的反应过程为b，C错误；反应过程b使用了催化剂，有效碰撞次数多于a，D错误。 5.（2026·山东高二检测）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。下列有关说法不正确的是（　　） A.该反应为吸热反应 B.该反应历程共分4步进行 C.该反应的快慢取决于第4步反应 D.该反应的所有基元反应都需要吸收热量 解析：D　判断反应吸、放热需比较反应物和最终生成物的总能量。由能量图可知，C＋4H的能量高于CH4，即生成物总能量高于反应物的总能量，该反应为吸热反应，A正确；反应历程的步数等于能量图中“峰”（过渡态）的数量，图中从CH4到C＋4H依次经过4个峰，对应4步基元反应，B正确；反应速率由活化能最大的基元反应决定，能量图中第4步反应的活化能最大，故反应快慢取决于第4步反应，C正确；CH2＋2H的能量高于CH＋3H的能量，则该步为放热反应，并非所有基元反应都吸热，D错误。 6.一定温度和压强下，以铁粉为催化剂，用氮气和氢气合成氨气，部分反应历程如图所示（吸附在催化剂表面的物种用*标注）。下列说法正确的是（　　） A.图示过程中只有一个基元反应 B.由此历程可知：N*＋3H*NH*＋2H*　ΔH＜0 C.铁粉改变了合成氨的反应历程和反应热 D.用不同催化剂合成氨，反应历程均与上图相同 解析：B　该反应分3个步骤完成，有3个基元反应，故A错误；ΔH＝生成物总能量－反应物总能量，由题图可知，此历程中：N*＋3H*NH*＋2H* ΔH＜0，故B正确；催化剂的作用是降低反应的活化能，从而提高化学反应速率，而焓变只与反应体系的始态和终态有关，故以铁粉为催化剂，铁粉改变了合成氨的反应历程，但不能改变反应热，故C错误；用不同催化剂合成氨，活化能不同，则反应历程与题图不相同，故D错误。 7.目前工业上利用氮气和氢气催化合成氨是人工固氮的主要手段。合成氨的反应历程和能量变化如图所示。下列叙述错误的是（　　） A.该反应为放热反应 B.·N2＋3·H22·N＋6·H过程吸收热量465.8 kJ·mol－1 C.生成2·NH3的反应为决速步骤 D.逆反应的最高能垒为590.1 kJ·mol－1 解析：B　据题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，故A正确；据题图可知，·N2＋3·H22·N＋6·H过程放出热量（500.0－34.2） kJ·mol－1＝465.8 kJ·mol－1，故B错误；反应过程中，生成2·NH3的反应能垒最高，所以该反应为决速步骤，故C正确；逆反应的最高能垒为（500.0＋90.1） kJ·mol－1＝590.1 kJ·mol－1，故D正确。 ｜特别提醒｜ 突破能量变化能垒图 （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。 　 创新命题设计　培育创新思维 1.（链接教材P30“科学·技术·社会”）Zewail创立的飞秒（1 fs＝10－15 s）化学研究了极短时间内的反应历程，巧妙地解决了如何确定反应起点问题。例如HI与CO2的反应过程片段为·H＋OCOHOCOHO·＋CO。下列有关说法正确的是（　　） A.HOCO属于催化剂 B.反应起点为H·和OCO，终点为HO·与I·结合 C.HOCO经1 000 fs离解为HO·和CO，说明HI与CO2的反应速率极快 D.飞秒化学展现的反应历程为“化学反应的实质是旧键断裂和新键形成”提供了有力证据 解析：D　HOCO为中间产物，故A错误；根据反应过程片段可以知道HI与CO2反应的反应起点为HI离解为H·和I·，终点为HO·与I·结合，故B错误；HI与CO2的反应速率取决于反应最慢的一步，HOCO经1 000 fs离解为HO·和CO，不能说明HI与CO2的反应速率，故C错误；题干信息中飞秒化学展现的反应历程为“化学反应的实质是旧键断裂和新键形成”提供了有力证据，故D正确。 突出真实情境　倡导学以致用 2.（2026·浙江高二开学考试）硫酸工业中，在接触室中催化氧化SO2的反应为2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）。该反应在V2O5的催化作用下分两步进行，能量变化如图： 下列说法不正确的是（　　） A.第一步反应的活化能为24 kJ·mol－1 B.2 mol SO2（g）和1 mol O2（g）的总能量大于2 mol SO3（g）的总能量 C.升高温度，活化分子百分数增大，反应速率加快 D.第二步反应的热化学方程式：2V2O4（s）＋O2（g）2V2O5（s） 　ΔH＝－222 kJ·mol－1 解析：A　活化能是反应物分子到达活化态（过渡态）所需的最低能量，即过渡态与反应物的能量差。由题图可知，第一步反应中反应物（2 mol SO2＋2 mol V2O5＋1 mol O2）与中间产物（2 mol SO3＋2 mol V2O4＋1 mol O2）的能量差为24 kJ，此为第一步反应的ΔH（＋24 kJ·mol－1），而非活化能，活化能为过渡态能量与反应物能量的差值，过渡态能量高于中间产物，故活化能大于24 kJ·mol－1，A错误；总反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）为放热反应（由图中总能量变化可知），故2 mol SO2（g）和1 mol O2（g）的总能量大于2 mol SO3（g）的总能量，B正确；升高温度，分子能量增加，更多普通分子转化为活化分子，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增加，反应速率加快，C正确；第二步反应为V2O4被O2氧化为V2O5（催化剂循环），结合图中第二步能量变化（放热222 kJ）及原子守恒，热化学方程式为2V2O4（s）＋O2（g）2V2O5（s）　ΔH＝－222 kJ·mol－1，D正确。 3.（2026·天津武清高二月考）Ⅰ.天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物Fe3＋L （L为配体）溶于弱碱性的海水中，制成吸收液，将气体H2S转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段：①H2S的吸收氧化；②Fe3＋L的再生。反应原理如下： ①H2S（g）＋2Fe3＋L（aq）＋2OH－（aq）S（s）＋2Fe2＋L（aq）＋2H2O（l）　ΔH＝－a kJ·mol－1（a＞0） ②4Fe2＋L（aq）＋O2（g）＋2H2O（l）4Fe3＋L（aq）＋4OH－（aq）　ΔH＝－b kJ·mol－1（b＞0） 回答下列问题： （1）该工艺的总反应方程式为　　　　　　　　　　　　。1 mol H2S（g）发生该反应的热量变化为　　　。Fe3＋L在总反应中的作用是　　　　　　　　　　　　。 Ⅱ.直接氧化法脱硫。反应历程与体系能量变化如图所示（TS表示过渡态）。 （2）上述反应历程共涉及　　　个基元反应。 （3）其中化学反应速率最慢的步骤的活化能为　　　kJ· mol－1。 （4）以下反应的焓变能表示H2S燃烧热的是　　　（填字母）。 A.2H2S（g）＋O2（g）2S（s）＋2H2O（l）　ΔH1 B.H2S（g）＋O2（g）S（s）＋H2O（l）　ΔH2 C.2H2S（g）＋3O2（g）2SO2（g）＋2H2O（l）　ΔH3 D.H2S（g）＋O2（g）SO2（g）＋H2O（l）　ΔH4 答案：（1）2H2S＋O22H2O＋2S↓[或2H2S（g）＋O2（g）2H2O（l）＋2S（s）]　放出kJ热量　作催化剂，降低反应活化能 （2）5　（3）182.1　（4）D 解析：（1）①H2S（g）＋2Fe3＋L（aq）＋2OH－（aq）S（s）＋2Fe2＋L（aq）＋2H2O（l）　ΔH＝－a kJ·mol－1（a＞0），②4Fe2＋L（aq）＋O2（g）＋2H2O（l）4Fe3＋L（aq）＋4OH－（aq）　ΔH＝－b kJ·mol－1（b＞0），依据盖斯定律，将反应①×2＋②，得该工艺的总反应方程式为2H2S＋O22H2O＋2S↓或2H2S（g）＋O2（g）2H2O（l）＋2S（s），其 ΔH＝（－a kJ· mol－1）×2＋（－b kJ· mol－1）＝－（2a＋b） kJ· mol－1，热化学方程式为2H2S（g）＋O2（g）2H2O（l）＋2S（s）　ΔH＝－（2a＋b） kJ· mol－1，即2 mol H2S（g）发生该反应放出（2a＋b） kJ热量，则1 mol H2S（g）发生该反应放出kJ热量。反应中，Fe3＋L是催化剂，Fe2＋L是中间产物，则Fe3＋L在总反应中的作用：作催化剂，降低反应活化能。（2）由题图可知，题述反应历程中，共涉及5个过渡态，即涉及5个基元反应。（3）在基元反应中，①→②活化能为140.6 kJ·mol－1，②→③活化能为18.0 kJ· mol－1－7.4 kJ· mol－1＝10.6 kJ· mol－1，③→④活化能为（－130.4 kJ· mol－1）－（－166.5 kJ· mol－1）＝36.1 kJ· mol－1，④→⑤活化能为（－187.9 kJ· mol－1）－（－370.0 kJ· mol－1）＝182.1 kJ· mol－1，⑤→⑥活化能为（－138.5 kJ· mol－1）－（－290.1 kJ· mol－1）＝151.6 kJ· mol－1，活化能最大的为④→⑤，其化学反应速率最慢。（4）2H2S（g）＋O2（g）2S（s）＋2H2O（l）　ΔH1中，H2S（g）为2 mol，产物之一为S（s），燃烧不充分，A不符合题意；H2S（g）＋O2（g）S（s）＋H2O（l）　ΔH2中，产物之一为S（s），燃烧不充分，B不符合题意；2H2S（g）＋3O2（g）2SO2（g）＋2H2O（l）　ΔH3中，H2S（g）为2 mol，不符合燃烧热的定义，C不符合题意；H2S（g）＋O2（g）SO2（g）＋H2O（l）　ΔH4中，H2S（g）为1 mol，产物为SO2（g）和H2O（l），燃烧充分，产物稳定，D符合题意。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $