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文档简介
第一部分新高考选择题突破专题7化学反应速率与化学平衡微专题2化学反应历程与催化原理高考真题·研析知能对点·突破关键能力·提升高考真题·研析命题角度1反应机理与能量变化能垒图1.(2023·浙江1月)标准状态下,气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0],下列说法不正确的是(
)CA.E6-E3=E5-E2B.可计算Cl-Cl键能为2(E2-E3)kJ·mol-1C.相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ>历程ⅠD.历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g)
ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1【解析】对比两个历程可知,历程Ⅱ中增加了催化剂,降低了反应的活化能,加快了反应速率。催化剂能降低活化能,但是不能改变反应的焓变,因此E6-E3=E5-E2,A正确;已知Cl2(g)的相对能量为0,对比两个历程可知,Cl(g)的相对能量为(E2-E3)kJ·mol-1,则Cl—Cl键能为2(E2-E3)kJ·mol-1,B正确;催化剂不能改变反应的平衡转化率,因此相同条件下,O3的平衡转化率:历程Ⅱ=历程Ⅰ,C错误;活化能越低,反应速率越快,由图像可知,历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低,所以速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)+O(g)===O2(g)+Cl(g)
ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1,D正确;故选C。2.(2022·湖南选择性考试)反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示:下列有关四种不同反应进程的说法正确的是(
)A.进程Ⅰ是放热反应B.平衡时P的产率:Ⅱ>ⅠC.生成P的速率:Ⅲ>ⅡD.进程Ⅳ中,Z有催化作用A【解析】由图中信息可知,进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量,因此进程Ⅰ是放热反应,A说法正确;进程Ⅱ中使用了催化剂X,但是催化剂不能改变平衡产率,因此在两个进程中平衡时P的产率相同,B说法不正确;进程Ⅲ中由S·Y转化为P·Y的活化能高于进程Ⅱ中由S·X转化为P·X的活化能,由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤,因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ,C说法不正确;由图中信息可知,进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z,然后S·Z转化为产物P·Z,由于P·Z没有转化为P+Z,因此,Z没有表现出催化作用,D说法错误;故选A。3.(2021·山东选考)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解,部分反应历程可表示为:B命题角度2反应机理与“环式”转化图4.(2022·山东选考)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是(
)A.含N分子参与的反应一定有电子转移B.由NO生成HONO的反应历程有2种C.增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变D.当主要发生包含②的历程时,最终生成的水减少D5.(2021·湖南卷)铁的配合物离子(用[L-Fe-H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:D〔思维建模〕能垒图式解答流程将化学反应历程中各基元反应的始态、终态、过渡态设计成势能图,考查催化剂对活化能的影响、能垒与反应速率快慢的关系、化学键的变化、热化学方程式书写等相关考点。(1)ΔH=终点(相对)能量-起点(相对)能量;(2)最大能垒=相对能量差值,能垒最大步骤的反应速率最慢,决定整个反应速率的快慢;(3)催化剂影响活化能,但不影响ΔH。知能对点·突破知能对点1反应机理(1)基元反应:大多数化学反应都是分几步完成的,其中的每一步反应称为基元反应。例如:H·+O2―→·OH+O·,即为氢气与氧气生成水的反应中的一个基元反应。(2)反应机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应,就是把一个复杂反应分解成若干个基元反应,以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应,然后按照一定规律组合起来,从而阐述复杂反应的内在联系,以及总反应与基元反应内在联系。(3)反应机理详细描述了每一步转化的过程,包括过渡态的形成,键的断裂和生成,以及各步的相对速率大小等。典型的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。知能对点2有效碰撞理论(1)化学反应发生的条件:在化学反应中,反应物分子不断发生碰撞,大多数碰撞无法发生反应,只有少数分子的碰撞才能发生化学反应,能发生有效碰撞的分子是活化分子。普通反应物分子形成活化分子所需要的能量叫活化能。(2)反应历程:发生有效碰撞的分子叫做活化分子,活化分子具有较高的能量。活化分子比普通分子所高出的能量称为活化能。活化能越小,普通分子就越容易变成活化分子。图中:E1为正反应的活化能,使用催化剂时的活化能为E3,反应热为E1-E2(注:E2为逆反应的活化能)。活化能越大,反应速率越慢,化学反应速率取决于最慢的一步。知能对点3能垒与决速步能垒: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;一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。例如下图中,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。知能对点4催化剂与活化能(1)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。(2)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被吸附的反应物在催化剂表面发生化学反应;④产物的解吸。关键能力·提升下列说法正确的是(
)A.该反应的ΔH=-243.5kJ·mol-1B.反应过程中发生极性键和非极性键的断裂与生成C.决定反应速率快慢的反应为CO*+2H*+2H2(g)===C*+O*+2H*+2H2(g)D.若使用更高效催化剂,则该反应的ΔH的绝对值将增大C【解析】该反应的ΔH=-206.2kJ·mol-1,A错误;反应过程中无非极性键的生成,B错误;由图可知,CO*+2H*+2H2(g)→Ⅰ过渡态的能垒最大,是该反应的决速步骤,化学方程式为CO*+2H*+2H2(g)===C*+O*+2H*+2H2(g),C正确;催化剂不改变反应的ΔH,D错误;故选C。C命题角度2反应机理与“环式”转化图3.(2023·河北省省级联测第一次联考)中国科学院化学研究所范青华和陈辉等,研究发现了首例非贵金属锰—全氮大环配体催化烯丙醇的高效、高对映选择性氢胺化反应,反应机理如图(已知手性碳是指连有四个不同原子或原子团的碳原子,R1、R2、R3代表烃基或H)。下列说法正确的是(
)A4.(2023·湖南张家界统考二模)500℃,HCl在催化剂M的作用下被O2氧化依次有如图(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)三步反应组成,计算机模拟单个分子在催化剂表面的反应历程如图所示,下列说法正确的是(
)BA.反应Ⅱ的活化能为1.45eVB.反应Ⅰ的反应速率最慢C.总反应的热化学方程式为4HCl(g)+O2(g)===2H2O(g)+2Cl2(g)
ΔH=-1.98eV·mol-1D.HOOCl(g)比HCl(g)和O2(g)稳定【解析】反应Ⅱ的活化能为(1.45-0.73)eV=0.72eV,A错误;反应Ⅰ的能垒最高,所以反应Ⅰ的化学反应速率最慢
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