高考化学二轮复习 反应历程 学案

反应历程

典例：（2021.山东等级考严。标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程

II

H3c—c—OH+CH：；。,能量变化①

18。183H

II

HC—C—OCHsH-OCH；

3II

如图所示。已知（）H（）为快速平衡，下列说法正

确的是（）

珊过渡态1

过渡态2

_/0H3C—C-OCHi，

H,C—C—OCH,OHY

+OMH3C4-OH

-

+CH3O

反应进程

A.反应n、ill为决速步②

B.反应结束后，溶液中存在I8OH-

C.反应结束后，溶液中存在CH180H③

D.反应I与反应IV活化能的差值等于图示总反应的熔变

【审题思维】关键信息解读

①根据能量变化图，该反应是热反应

反应的活化能越高，反应速率越/1_，反应I和反应w的活化能较高，

②

因此反应的决速步为反应_I、IV_

e根据反应m的成键和断键方式，反应结束后溶液中存在CH受

0H（填"会”或“不会”）

该总反应对应反应物的总能量一直王—生成物总能量，总反应为空起

④

—反应

本题答案为」_

【解析】选Bo一般来说，反应的活化能越高，反应速率越慢，由图可知，反应I和反应IV

的活化能较高，因此反应的决速步为反应I、IV,A错误；反应I为加成反应，而

180~18OH

II

HC—c—OCHHC—c—OCH

3I333

OHo-为快速平衡，反应n的成键和断键方式为

后者能生成I80H,因此反应结束后，溶液中存在

H3c

180H,B正确；反应HI的成键和断键方式为

反应结束后溶液中不会存在CHFOH,C错误；该总反应对应反应物的总能量高于生成物总

18o1BO

11II

能量，总反应为放热反应，因此H3C-C—0H和CH30-的总能量与H3C-C-OCH3和OH

一的总能量之差等于图示总反应的焙变，D错误。

【模型建构】解答反应历程题目的思维模型如下：

。核心必备

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Ei、£2)0

过滤态

能1

量过滤态n

TV\

Ei\

A+B/\|

中间产物c

°反应过程

2.催化反应一般过程(简化的过程)

(I)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。

。技法点拨

(1)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。

(2)催化剂的催化机理：催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。

身规避误区

1.反应活化能较大，反应发生消耗的能量高，则该步反应难进行，其反应速率较小，决速步

骤由反应慢的一步反应决定。

2.催化剂只能提高反应速率，缩短反应时间，不能改变反应的焰变，也不能控制反应进行的

程度。

3.中间体是指在反应过程中生成，既不是反应物，也不是最终的生成物。

练习提高

1.(双选)利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中的NO和NCh,生成两种无毒物质，其

反应历程如图所示，下列说法正确的是()

A.X和Y分别为N2和H20中的一种

B.[(NH4)(HNO2)]+是反应过程中的催化剂

C.反应过程中N02与NH：之间的反应是氧化还原反应

D.上述历程的总反应可表示为2NH3+NO+NO2国维2N2+3H2O

【解析】选A、Do图示反应可以生成X的反应为[(NH4)2(NO2)]2++NO=[(NH4)(HNO2)]+

+X+Y+H+,由原子守恒判断X和Y分别为N2和H2O中的一种，故A正确；由反应历程

可知，[(NH4)(HNO2)「是该反应的中间产物，不是催化剂，故B错误；反应过程中NO2、NH：

之间反应生成

[(NH4)2(NO2)]2+,元素化合价都没有发生变化，不是氧化还原反应，故C错误；由反应历程

图可知，氨气、二氧化氮和一氧化氮是反应物，氮气与水是生成物，所以总反应为2NN+

NO+NCh蜒&2N2+3H2O,故D正确。

2.北京化工大学研究了过渡金属Pd8簇催化乙焕氢化的反应机理，Pd8簇上的反应中间体亚

乙烯基吸附物R,多步连续加氢反应路径的能量变化示意图如图(TS为过渡态，IM为中间体)。

下列说法错误的是()

(

一

」O,

U

I

.o-r-24

3

)-80

or-115/

-8-TS3\-130

16IM

24O-H2乙烷

oh

-3207"^-----------------------------H-

CH—CHHCHCH—CHCH2—H

(!-2!C3H5+HC3H5C3H6

A.乙怏与氢气加成生成乙烷的反应为放热反应

B.生产中将催化剂处理成纳米级颗粒可提高乙快的平衡转化率

C.图示反应历程中，最大能垒的反应过程为IMi到TS2

D.乙焕氢化历程中涉及非极性键的断裂

8簇上的反应中间体亚乙烯基吸附物R,经过多步连续加氢生成乙烷的反应只是乙快与氢气加

成生成乙烷的部分反应，不能据此判断整个反应的反应热，实际上乙焕与氢气加成生成乙烷

的反应为放热反应，故A正确；B.催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但不能改变

反应的始态和终态，不能改变化学平衡状态，不能改变反应物的转化率，故B错误；C.由图

可知，反应历程中的能垒分别为(-153+310)口、(―24+239)kJ、(-80+115)kJ,则最大能垒

的反应过程为IMi到TS2,故C正确；D.氢气分子中含有非极性键，乙块氢化历程中氢气分

子断裂H—H键形成H原子，H原子与亚乙烯基吸附物R形成C—H键生成乙烷，所以乙怏

氢化历程中涉及非极性键的断裂，故D正确。

3.据文献报道，金红石1V+L3表面催化氮气固定机理如图所示，下列叙述错误的是()

A.催化剂可以提高固氮速率，但不能改变该反应的

B.该催化固氮过程与豆科植物根瘤菌固氮过程相似

Ti4+L

/3

N=N

/

4+

C.[L3Ti]是反应中间体

D.整个催化过程中存在极性键的断裂和形成

【解析】选BoA.催化剂可以降低反应的活化能，加快反应速率，不改变化学平衡，不改变

反应的焰变，故A正确；B.由固氮机理示意图可知，反应物为氮气和氢气，生成物为氨气，

金红石为催化剂，属于人工固氮，豆科植物的根瘤菌将氮的化合物转变成植物蛋白属于生物

Ti'+L

/3

N=N

/

固氮过程，为自然固氮，固氮原理不同，故B错误;C.[LsTi"'2+3H2=2NH3,

催化过程中d-a的过程存在N—Ti键的断裂，a-b过程中存在N—Ti键的形成，整个催化

过程中存在极性键的断裂和形成，故D正确。

4.科研人员提出120°C下CeO2催化合成DMC（碳酸二甲酯）需经历三步反应，示意图如图。

下列说法正确的是（）

CH30H

飞、-HzO(g)