2023-2024届高考一轮复习化学学案（鲁科版）第7章化学反应的方向限度与速率第43讲热点强化18化学反应历程反应机理的分析与应用

热点强化18化学反应历程反应机理的分析与应用

B热点精讲

1.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。

+

如反应：H2θ2+2BΓ+2H=Br2+2H2θ,通过大量实验提出它们微观过程如下：

+

(I)H+H2O2H3O?

(2汨3。；+Br-=H2θ+HOBr

(3)H0Br+H+BF=H2O+Br2

2.基元反应过渡态理论

基元反应过渡态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，

这个状态称为过渡态。

AB+C—4A∙∙∙B-C]—*A+BC

反应物过渡态反应产物

过渡态是反应过程中具有最高能量的一种结构状态，过渡态能量与反应物的平均能量的差值

相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一滨甲烷与NaoH溶液反

应的过程可以表示为CMBr+OH->[Br-CH3-OH]—-Br+CH3OH

一溟甲烷与Nac)H溶液反应历程示意图

3.活化能与反应机理

使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且

均比总反应的活化能低，故一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示:

El为总反应的活化能，E2、&为使用催化剂反应机理中各步的活化能。

B热点专练

1.对于反应2N2θ5(g)-4Nθ2(g)+C>2(g),提出如下反应历程：

第一步N2O5NO2+NO3快速平衡

第二步NO2+NO3-NO+NO2+O2慢反应

第三步No+NO-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（)

A.。（第一步的逆反应）＜o（第二步反应）

B.反应的中间产物只有NCh

C.第二步中NO2与No3的碰撞仅部分有效

D.第三步反应活化能较高

2.科学家结合实验与计算机模拟结果，研究出了均相催化的思维模型。总反应：A+

B-AB（K为催化剂），①A+K-AKEai,②AK+B-AB+KEa20下列说法错误的

是（）

A.第①步为决速步骤

B.升高温度，该反应的速率加快

C.该反应的A”=一EakJ∙moL

D.催化剂降低了活化能，加快了反应速率

3.（2023•南昌模拟）二甲醛（CH.QCH3）被称为21世纪的“清洁能源”，科学家研究在酸性条

件下，用甲醇可合成二甲醛，反应历程中相对能量变化如图所示。

下列叙述错误的是（）

A.循环过程中，催化剂参与了中间反应

B.该历程中最小的能垒（基元反应活化能）为kJ∙moΓ'

H1

I

+

C.制约总反应速率关键步骤的基元反应方程式为CHS()CH,--CH3OCH3+H

D.总反应方程式为2CH3OH≡≡CH3OCH3+H2O

4.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该

历程示意图如下。

A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%

B.CH4-CH3COOH过程中，有C—H发生断裂

C.①一②放出能量并形成了C—C

D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率

5.(2022•哈尔滨质检)已知：2出0⑴=2H2(g)+O2(g)AH=+kJmol'0以太阳能为热源分

解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：

过程I：2Fe3O4(s)=6FeO(s)+O2(g)

∆λ∕=÷kJ∙moΓl

过程∏:……

下列说法不正确的是()

A.过程I中每消耗232gFe3O4转移2mol电子

B.过程II的热化学方程式为3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+Fe3O4(s)△〃=+kJ∙moΓl

C.过程I、∏中能量转化的形式依次是太阳能一化学能一热能

D.铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点

6.(2021.湖南，14改编)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:

(,1∖过渡态1绰过渡态2

二

O

E0.τ0

∙+必

HH

)oπ+2

/N∖-46.

喇Od-

O+oI

温HH+++

Oga

笑+Ho

,OO+D

0UO+

0HbZ

。□oH

HH+

o,

HO

O

D

H

反应进程

下列说法错误的是（）

该过程的总反应为空空

A.HCooHCo2t+H2f

B.H卡浓度过大或者过小，均导致反应速率降低

C.该催化循环中Fe元素的化合价未发生变化

D.该过程的总反应速率由Ilfnl步骤决定

7.（2021•山东，14严0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

18OI18O

HC-C-OCH

Il,13

能量

为：HC-C-()CH.OH-OHRHiC-C-()H+CH3O-,

3+IV

18O-,HOH

II

H3C-C-OCH3H3C-C-OCH3

变化如图所示。已知OHO-为快速平衡，下列说法正确的是（）

能量

过渡态1

过渡态2

/H3C-C→X2H.∖

'OOH

HiC-C-OCH10

+OH-Il

HtC-C-OH

+CH,0-

反应进程

A.反应H、In为决速步

B.反应结束后，溶液中存在讴0H

C.反应结束后，溶液中存在CH3∣8OH

D.反应I与反应IV活化能的差值等于图示总反应的熔变

8.（2022・辽宁实验中学模拟）均相芬顿反应原理是高级氧化技术的经典工艺之一，如图所示的

和心为速率常数）。下列说法错误的是（）

A.相同条件下，基元反应I比∏的活化能低

B.基元反应I中氧元素的化合价没有发生变化

3+2++

C.基元反应II的化学方程式为H2O2+Fe=HO2-+Fe+H

D.芬顿反应进行的过程中，整个体系的PH会发生变化（忽略体积变化）

9.如图是CE与Zr形成过渡金属化合物的过程。下列说法正确的是（）

I

∈

∙~1

S

-1

状态

A.加入合适的催化剂待反应完成时可增大过渡金属化合物的产率

1

B.Zr+CH4—►CHa—Zr…H的活化能为kJ∙mol^

C.整个反应的快慢由状态1前→CH3-Zr-H的反应快慢决定

1

D.Zr+CH4—<H-Zr-H3△”=一kJ∙moΓ

10.我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMFKCH3)2NCHO］转化为三甲胺［N(CH3)3］0计

算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是()

>O(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)

30.

--()J∙.

fi-.5(CH3)2NCHoH∙+3FΓN(CH3)1(g)+H2O(g)

≡-1∙-1.02

.O5-123(CH,)2NCH,+OH∙+2H

≡--l.-1.55

-2.。-l.77.

r2.16,<-2.2L

χ

(CH3)2NCH,OH+2H∙^√

4H,^N(CH3),+OH∙+H∙

A.该历程中最小能垒的化学方程式为(CH3)2NCH2OH=(CH3)2NCH2+OH*

B.该历程中最大能垒(活化能)为eV

C.该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g)ΔW=-1.02eV∙mol1

D.增大压强或升高温度均能加快反应速率，并增大DMF的平衡转化率

11.［2019∙全国卷I,28(3)］我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上

水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

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92

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