考点20 活化能催化作用与反应进程-【大数据建模高考】2027高考化学精准二轮复习课件PPT

考点20　活化能、催化作用与反应进程 成都郭小渠名师 工作室·出品 2026年全国高考真题分类全解◎二轮专题复习导航 10 十一月 2026 说明 1.本PPT是《大数据建模高考化学》的二轮复习用书的教学用PPT。全书以2026年全国及各省市解密高考真题为核心题源进行研究，进行完整的分类汇编。旨在检验一轮复习成果、小综合分类训练，探究新的考试方向。 2.从六个维度挖掘真题价值、探究高考命题的底层逻辑，实现高考复习从“刷题”到“研题”的转变，从“传统经验”研判走向“数据实证”驱动的变革。 3.将高考试题划分为六个难度层级：❶❷基础性试题；❸综合分析；❹迁移应用；❺❻创新探究。并与高考录取层级对应。以落实“以人为本，分层教学”的复习策略。 4.PPT采用人工智能的模板化设计和制作，采用文本化呈现，有利于修改和移植。如遇制作上的勘误，请查阅原书更正。 5.要进一步了解本书的体系和实施策略，请关注我们团队的公众号：scthgxq 考点20 · 02 (一)考查内容与统计 考查要求 (1)内容：共考查20次，难度最高四星。催化机理与平衡产率、反应历程能垒与速率、能量与分压图像计算。 (2)考型：催化机理图判读、能垒比较与决速步判定、连续反应浓度图像分析、能量图求常数、分压图像计算。 (3)方法：读图核对守恒并比能垒高低定决速步，由浓度时间图像判中间产物极值，依曲线升降与守恒加和求总量。属图像与机理结合的考点，重在图形语言的准确翻译。 内容统计 催化机理与平衡产率(2次/★★★★)合成氨催化机理、催化降解能垒 反应历程能垒与速率(2次/★★★★)历程能垒比较、连续反应浓度图像 能量与分压图像计算(2次/★★★★)能量图求常数、分压图像分析。 考点20 · 03 (二)一轮链接 催化剂与活化能 🔗催化剂的概念：能改变化学反应速率，在化学反应前后，本身的化学性质和质量均不发生改变的物质叫作催化剂(简记为：一变二不变)(P155); 🔗能够发生有效碰撞的分子称为活化分子，活化分子所具有的平均能量与反应物分子具有平均能量之差称为活化能(Ea)。基元反应中，正反应的活化能E1=E(过渡态)–E(反应物或中间体)(P154); 🔗图中峰值对应的状态为过渡态(TS)，反应物(或中间产物)到过渡态的能量差为正反应活化能(能垒)；活化能最大的步骤为反应的速率控制步骤(速控步)，其活化能大小直接决定总反应速率；基元反应个数与过渡态(峰数)对应相等(P156); 催化剂的“五改变”与“五不改变” 🔗催化剂对反应的影响——“五改变”：①反应历程；②活化能；③反应速率；④达到平衡的时间；⑤反应效率(单位时间的转化率)。 “五不改变”：①平衡状态；②反应限度；③平衡常数K；④焓变(ΔH)；⑤平衡转化率。注意：催化剂不能改变平衡产率(或转化率)，但能改变未达平衡时的产率(即效率)(P157); 选择性与路径调控 🔗不同反应路径的活化能差异、中间产物的吸附稳定性、催化剂对特定化学键的活化偏好，共同决定了反应的选择性；活化能越低、中间产物越稳定的路径越易成为优势路径。当多反应的活化能差异较小时，可通过调控反应条件(如低温)放大速率差异，提升选择性(P161) 考点20 · 05 (三)实考知识 1.催化剂的作用与平衡：催化剂只加快反应速率、降低活化能，不能提高平衡产率；增大表面积只增速率不增平衡产率[湖北-11]; 2.反应机理图与原子守恒：由机理图标出反应物、吸附态中间体(*)、产物，再用原子守恒核对总反应方程式[湖北-11]; 3.活化能与能垒、决速步：能垒为过渡态自由能与前一中间体自由能之差(取正值)；决速步是反应历程中能垒最大的基元反应[江西-13/广西-8]; 4.反应热与正逆活化能：ΔH = Ea正 − Ea逆；ΔH<0 为放热，ΔH>0 为吸热[广西-8]; 5.中间产物与净速率：连续反应中中间产物浓度最大时，其生成速率等于消耗速率，即净速率(生成−消耗)=0[河南-13]; 6.速率常数与lnc-t关系：一级反应满足 lnc = lnc0 − kt，k 为速率常数，可由斜率求取[河南-13]; 7.能量图与焓变：由能量图 ΔH = 正反应活化能 − 逆反应活化能 = E1 − E2[北京-12]; 8.分压与总压守恒加和：p(A)=总压×A的物质的量分数；恒容密闭体系中总压为各组分分压之和[海南-13]。 考点20 · 06 (四)关键能力 模型1　催化机理图判读模型[湖北-11]。①读机理图：标出反应物、吸附态中间体(*)、产物；②原子守恒核总反应方程式是否符合事实；③判断催化剂能否提高平衡产率(只快不增)；④据过程b等判断活性位点恢复与温度对活性的影响； 模型2　能垒图决速步判定模型[江西-13]。①读能量曲线与过渡态TS，定各基元反应前后自由能；②算各步能垒=过渡态自由能−前一中间体自由能(取正)；③比较各步能垒，最大者为决速步；④由ΔH=Ea正−Ea逆判步骤放热或吸热； 模型3　反应进程图像求算模型[海南-13]。①由曲线升降与斜率判反应物、产物及速率大小；②中间产物浓度极大时净速率(生成−消耗)=0；③据守恒或分压加和求总压、由三段式写K表达式；④据主副反应活化能差异判升温后速率比值变化； 考点20 · 07 (五)易错点与避坑指导 易错点 避坑指导 图像中"能量差"与"速率计算"机械套用，混用"转化率"与"浓度"、漏写指数。：把ΔH错写E2−E1(应E1−E2)；见转化率a便当c(HI)求速率，忽略c(HI)=2ac0；列K又漏写HI平方[北京-12]A、B、C项)。 ΔH=E1−E2；tₐ时c(HI)=2ac0再算v(HI)；K=b2/(1−b2)须将HI浓度平方；升温使放热反应逆向，H2平衡浓度大于c0(1−b)。 分压图取点"数漏组分""身份认错", 组分穷举不全、活化能比较缺失：只加部分曲线分压漏H2O及主副产物；把递增量大的曲线①误判副产物(实为主产物CH2=C=O)，且以为主副活化能相同、升温比值不变[海南-13]A、D项)。 曲线③递减为CH3COOH、①②为产物，由v(主)>v(副)定①为主产物CH2=C=O；总压为各组分分压之和(含H2O)；主副活化能不同，升温比值必变。 考点20 · 08 (六)创新与方法 表征判据[江西-13]：以能垒路径图为主表征，将过渡态、吸附态中间体与催化循环整合，要求算各步能垒并判定决速步。 方法指导：①读路径图圈出各TS与前后中间体；②算各步能垒=过渡态自由能−前一中间体自由能，取正值；③比大小定决速步；④据原子守恒推未知中间体。 考点20 · 09 典型示范 [江西-13] 难度❹　第1题 CeₓCuy／ZSM-5是一种降解含氰废气的催化剂，其原理是Ce⁴⁺/Ce³⁺和Cu²⁺/Cu⁺氧化还原循环协同作用，反应路径如图(TS代表过渡态，*代表吸附态)。 下列说法正确的是(　　) A.通入HCl会降低催化活性，因为生成了CuCl₂ B. CN键初始氢化所需要克服的能垒为-1.75 eV C. TS-2所属的基元反应为决速步骤 D.物种①为CH₃COHNH* 答案1：D A错误，通入HCl生成CuCl，使催化剂活性位点减少；B错误，能垒为过渡态与前一中间体的自由能差值为正值，CN键初始氢化(TS-1)能垒为(-1.75) - (-3.57) = 1.82 eV；C错误，决速步骤为反应过程中能垒最大的基元反应，TS-1、TS-2、TS-3对应的能垒分别为1.82 eV、1.25 eV、0.83 eV，TS-1为决速步骤；D正确，根据反应前后原子守恒，CH₃CNH*+OH*→CH₃COHNH*①→CH₃CONH*+H*(后续生成)。 考点20 · 10 试题分析 [江西-13] 难度❹　第1题 试题情境： 给出含过渡态与吸附态标注的反应路径图，要求由能垒差值与原子守恒判断各步变化。 分析关联： 两类取数分开：算能垒的用过渡态与前一物种的自由能之差，差值必为正；判决速步骤的用各步能垒的大小；定物种①的用反应前后原子守恒，由前后两式相减即可推出。 模型应用： 反应路径图判读，前提是各物种自由能已读出。算能垒须分清用前一中间体还是用反应物作基准，两者数值不同；判决速步骤只看最大能垒，不比较自由能高低。若催化剂活性下降，须回到活性位点被占用或生成新物种这条线索。A错误，通入HCl生成CuCl，使催化剂活性位点减少；B错误，能垒为过渡态与前一中间体的自由能差值为正值，CN键初始氢化(TS-1)能垒为(-1.75) - (-3.57) = 1.82 eV；C错误，决速步骤为反应过程中能垒最大的基元反应，TS-1、TS-2、TS-3对应的能垒分别为1.82 eV、1.25 eV、0.83 eV，TS-1为决速步骤；D正确，根据反应前后原子守恒，CH₃CNH*+OH*→CH₃COHNH*①→CH₃CONH*+H*(后续生成)。 答案D 反查易错： 最容易错在把自由能差直接当能垒——过渡态与前一中间体的差为正，而题图上标的常是负值，须作差再判断正负。 考点20 · 12 跟踪训练 [湖北-11] 难度❹　第2题 ◎1　催化机理与平衡产率 在温和条件下，N₂、H₂O和CO在Au/α-MoC催化下直接反应合成NH₃，反应机理如图(*表示吸附态)。 下列说法错误的是(　　) A.氨的合成反应方程式为：N₂ + 3H₂O + 3CO⇌催化剂 2NH₃ +3CO₂ B.增大催化剂的表面积会提高NH₃的平衡产率 C.温度升高不一定有利于NH₃的生成 D.过程b促进催化剂活性的恢复 答案2：B A正确、反应物为N₂、H₂O、CO，生成物为NH₃、CO₂，所给方程式原子守恒、符合反应事实。B错误、催化剂只能加快反应速率，不能提高NH₃的平衡产率。C正确、温度升高，可能导致催化剂失活，不利于NH₃的生成。D正确、过程b中CO与催化剂表面吸附的O*反应生成CO₂脱附，释放催化剂活性位点，促进催化剂活性恢复。 考点20 · 13 跟踪训练 [河南-13] 难度❹　第3题 ◎2　反应历程能垒与速率 向一恒容密闭容器中加入物质M，发生基元反应：M(g)==N(g)，N(g)==Q(g)，温度为T₁、T₂时，各组分的物质的量浓度c与时间t的关系如图1、图2所示。温度为T₁时，M的浓度随时间的变化关系为lnc=lnc₀-kt，k为反应M(g)==N(g)的速率常数。 下列说法正确的是(　　) A. T₁>T₂ B.温度为T₁时，M反应一半需要的时间为2ln2/k C.N的浓度达到最大值时，N的生成速率等于消耗速率 D.加入某催化剂，仅使反应N(g) == Q(g)的速率增大，则N的浓度最大值将增大 答案3：C A错误，图2(T₂)下M浓度下降更快，反应速率更快，温度越高反应速率越快， T₂>T₁；B错误，由lnc=lnc₀-kt，c=1/2c₀时，t= ln2/k；C正确，N为中间产物，浓度最大是净速率变化的转折点，此时，v生成 – v消耗=0；D错误，仅增大N==Q速率，N消耗更快，浓度最大值减小。 考点20 · 14 跟踪训练 [广西-8] 难度❹　第4题 ◎2　反应历程能垒与速率 甲烷制乙烯能缓解石油危机。甲烷在催化剂表面生成乙烯的两种反应历程如图。 下列说法错误的是(　　) A.Ⅰ的反应速率大于Ⅱ B.Ⅰ、Ⅱ均可生成C₂H₆ C.依次断开CH₄中的C-H键所需能量不同 D.步骤①逆过程的Eₐ₁′=139.9kJ/mol，故步骤①吸热 答案4：D A正确，历程Ⅰ的决速步活化能最大值Eₐ₆ = 67.6 kJ/mol，小于历程Ⅱ的Eₐ₅ =75.2 kJ/mol，反应速率Ⅰ大于Ⅱ；B正确，历程Ⅱ中·CH₃ + ·CH₃ ==C₂H₆，历程Ⅰ中存在⋅CH₂⋅+·CH₃ + ⋅H==C₂H₆；C正确，CH₄断开第一个C-H键后，由于环境不同对C-H键的影响不同，键能发生改变，依次断裂所需能量不同(见《大数据》讨论)；D错误，ΔH=Eₐ正-Eₐ逆=42.4-139.9<0，步骤①为放热反应。 考点20 · 15 跟踪训练 [北京-12] 难度❹　第5题 ◎3　能量与分压图像计算 恒温恒容密闭容器中，投入H₂和I₂，其初始浓度均为c₀ mol⋅L⁻¹，发生反应H₂(g)+I₂(g)=2HI(g)。反应过程中的能量变化示意图如图1所示。H₂的转化率随反应时间变化示意图如图2所示，H₂的平衡转化率为b。 下列说法正确的是(　　) A.热化学方程式为H₂(g)+I₂(g)⇌2HI(g)　　 ΔH=E₂-E₁ B.用HI表示反应开始到tₐh的平均速率是ac₀/tₐmol⋅L⁻¹⋅h⁻¹ C.该温度下，H₂(g)+I₂(g)⇌2HI(g)　　K=b²/(1-b²) D.其他条件不变，若升高初始温度，H₂的平衡浓度大于c₀(1-b) mol⋅L⁻¹ 答案5：D A错误，根据公式：ΔH = 正反应活化能 - 逆反应活化能 = E₁ - E₂；B错误，tₐ时生成c(HI) = 2ac₀，v(HI) = 2ac₀/tₐ；C错误，K = (2bc₀)²/[c₀(1-b)]² = 4b²/(1-b)²；D正确，反应放热(反应物能量高于生成物)，升温平衡逆向移动，H₂转化率减小，平衡浓度大于c₀(1-b)。 考点20 · 16 跟踪训练 [海南-13] 难度❹　第6题 ◎3　能量与分压图像计算 将CH₃COOH注入抽空的密闭恒容容器中，在916℃下，使其裂解制备CH₂=C=O: CH₃COOH == CH₂=C=O+H₂O；同时发生副反应：CH₃COOH == CH₄+CO₂。反应过程中各成分分压随时间变化关系如图所示。已知：组分A的分压p(A) = 总压×A的物质的量分数；v(CH₂=C=O)>v(CH₄)。 下列说法正确的是(　　) A.曲线①表示的是CH₄或者CO₂的分压变化曲线 B.反应至0.28 s时，系统总压约为190 kPa C.0∼0.30 s反应时段，CH₂=C=O的平均生成速率约为1.7×10² kPa⋅s⁻¹ D.提高反应温度，v(CH₂=C=O)/v(CH₄)的值不变 答案6：BC 由图可知曲线③的分压递减，代表反应物CH₃COOH；曲线①②的分压由0逐渐升高，代表生成物。由v(CH₂=C=O)>v(CH₄)知主反应速率更大、产物分压更高，故曲线①为CH₂=C=O、曲线②为CH₄或CO₂。A错误，由上分析知，曲线②代表的才是副反应产物CH₄或CO₂；B正确，0.28 s时p(CH₃COOH)≈10 kPa，主反应生成p(CH₂=C=O)= p(H₂O)= 50 kPa，副反应生成p(CH₄)= p(CO₂)= 40 kPa，P总 = (10+50+50+40+40) kPa=190 kPa；C正确，0~0.30 s内p(CH₂=C=O)由0→50 kPa，平均生成速率=50 kPa/₀.30 s≈1.7×10² kPa·s⁻¹；D错误，主、副反应活化能不同，升温后两反应速率常数增大的倍数不同，v(CH₂=C=O)/v(CH₄)必发生改变。 珍惜今天，才拥有灿烂的明天！ 认真研究、探寻、领悟大数据的细节。 复习才更扎实、道路才更宽阔。 16 $