活化能（解析版）-2024年人教版新高二化学暑假讲义+习题

第06讲活化能

I颜羽目标

1.知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响；知道催化剂可以改变反应历程。

2.能用简单碰撞理论说明反应条件对化学反应速率的影响，体会理论模型的建构过程，强化模型认知意识。

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基元反应

反应机理

有效碰撞

活化能和活化分子

反应物、生成物的能量与活化能的关系图

基元反应的反应历程

反应物浓度赠大一单位体枳内活化

分子数增多一单位时间内有效碰撞

浓度的次数增加一化学反应速率增大

反之，化学反应速率减小

增大压强一气体体积缩小一反应物

浓度增大一单位体积内活化分子数

增多一单位时间内有效碰撞的次数

有效碰撞压强增加一化学反应速率增大

理论影响

反之，化学反应速率减小

化学反应

速率因素升高温度一活化分子的百分数增

大一单位时间内有效碰撞的次数

的解释

温度增加一化学反应速率增大

反之，化学反应速率减小

使用催化剂一改变了反应的历

程，反应的活化能降低一活化

催化剂分子的百分数增大一单位时间

内有效碰撞的次数增加一化学

反应速率加快

一、有效碰撞理论

1.基元反应

大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应。如2HI=H2+I2的

2个基元反应为2Hl—>氏+21、21•—>I2o

2.反应机理

先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理。

3.基元反应发生的先决条件

反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。

4.有效碰撞

一「概念：能够发生化学反应的碰撞

有

效具有足够的能量

碰

撞具有合适的取向

一「与反应速率的关系：碰撞的频率越高，则反应速率越快

5.活化能和活化分子

(1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。

对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是二定的。

(2)活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差,叫做反应的活化能。

6.反应物、生成物的能量与活化能的关系图

一

能

量

「旦：正反应的活化能

旦

一,国：活化分子变成生成物分

H

子放出的能量，也可认为

〔是逆反应的活化能

O生成物_

反应过重EiF：反应热，即—不

7.基元反应的反应历程

一

一

一

一

有

化

相

分(1)活化分子具有

效

学

互广|新物质I

子足够的能量

碰

反

碰

运

撞

应

撞(2)碰撞取向合适

动

一

一

一L•反应热

一(焰变)

二、有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释

1.浓度

反应物浓度增大一单位体积内活化分子数增多一单位时间内有效碰撞的次数增加一化学反应速率增大;反

之，化学反应速率减小。

2.压强

增大压强一气体体积缩小-反应物浓度增大一单位体积内活化分子数增多一单位时间内有效碰撞的次数增

加一化学反应速率增大;反之，化学反应速率减小。

压强对化学反应速率的影响，可转化成迭度对化学反应速率的影响。

3.温度

升高温度-活化分子的百分数增大一单位时间内有效碰撞的次数增加一化学反应速率增大；反之，化学反

应速率减小。

4.催化剂

使用催化剂一改变了反应的历程（如下图），反应的活化能隆低一活化分子的百分数增大一单位时间内有效碰

撞的次数增加一化学反应速率加快。

【归纳总结】活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

g考点精练

考点01活化分子与有效碰撞理论

［例1］下列关于有效碰撞理论的说法一定正确的是

A.催化剂在化学反应过程中参与了反应，使用催化剂单位体积内活化分子数增大，反应速率加快

B.增大浓度，活化分子百分数增大，反应速率加快

C.升高温度，反应的活化能降低，反应速率加快

D.增大压强，所有反应的有效碰撞概率增大，反应速率加快

【答案】A

【解析】A.催化剂降低了反应需要的能量，一些普通分子成为了活化分子，单位体积内活化分子数增大,

反应速率加快，故A正确；

B.增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子数，但不会增大单位体积内活化分子的百分数，故B错误；

C.升高温度并不能降低活化能，而是部分普通分子获得能量转化为活化分子，导致活化分子百分数增大,

有效碰撞几率增大，从而使化学反应速率提高，故c错误；

D.压强改变只对有气体参加的反应有影响，若反应中无气体参与，改变压强反应速率不变，故D错误；

故选Ao

【变式1-1］下列关于活化能和简单碰撞理论说法正确的是

A.活化分子间的碰撞都是有效碰撞

B.催化剂之所以能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程，改变反应的焰变

C.活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做活化能

D.升高温度和增加反应物浓度，都能加快反应速率，是因为增加了活化分子百分数，使单位时间内的有效

碰撞次数增加，从而增加化学反应速率

【答案】C

【解析】A.活化分子在能量上具备了发生反应的条件，但若发生化学反应，还需具有一定的方向，所以活

化分子间的碰撞不一定是有效碰撞，A不正确；

B.催化剂之所以能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程，从而改变反应的活化能，但不能改变反

应的焰变，B不正确；

C.活化能是活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差值，活化能越小，反应越容易发生，

c正确；

D.升高温度能增加活化分子百分数，增加反应物浓度，活化分子的百分数不变，但它们都能增大单位体积

内的活化分子数，从而使单位时间内的有效碰撞次数增加，从而增加化学反应速率，D不正确；

故选C。

【变式1-2］下列说法正确的是

A.增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，使有效碰撞次数增大

B.升高温度可降低化学反应活化能，提高了活化分子百分数，加快化学反应速率

C.催化剂能降低反应活化能，增大反应物分子的活化分子百分数，只加快正反应速率

D.有气体参加的反应中，增大压强（缩小体积）能使单位体积内的反应物活化分子数增大

【答案】D

【解析】A.增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的个数，从而使有效碰撞次数增大，但活化分子

的百分数不变，A项错误；

B.升高温度不能降低化学反应的活化能，B项错误；

C.催化剂降低反应的活化能，可增大单位体积内活化分子百分数以及活化分子个数，从而使有效碰撞次数

增大，正逆反应速率均增大，C项错误；

D.有气体参加的化学反应，若增大压强（即缩小反应容器的容积），可增加活化分子的浓度，即能使单位体

积内的反应物活化分子数增大，D项正确；

答案选D。

考点02化学反应历程能量探析

【例2】反应2NO（g）+2H2（g）N2（g）+2H2O（g）AW=-7520-〃町厂的反应机理如下.下列说法错误

的是

①2NO（g）.N2C>2（g）（快）

②N2O2（g）+H?（g）N2O（g）+H2O（g）（慢）

③20修）+珥值）N2（g）+H2O（g）（ft）

A.②反应的活化能最大

B.②中N?。?与的碰撞仅部分有效

C.冲。2和N?。是该反应的催化剂

D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大

【答案】C

【解析】A.活化能越大，化学反应速率越慢，②反应的反应速率最慢，活化能最大，故A正确；

B.分子碰撞中，能发生化学反应的碰撞属于有效碰撞，需要发生碰撞的分子为活化分子，且碰撞的取向正

确，反应②只有部分分子发生有效碰撞，故B正确；

C.根据反应的历程，MO?和N?O是在反应过程中产生又被消耗，是该反应的中间产物，故C错误；

D.总反应为放热反应，逆反应的活化能比正反应的活化能大，故D正确；

故选C。

【变式2-1】氢气和氧气在催化剂作用下发生爆炸式反应生成水，主要反应机理如下。下列说法错误的是

①旦f2H・

②HTO?fQH+O

③0・+凡-QH+H-

（4）OH+H2->H,O+H.

A.H•为反应的中间体

B.反应过程不可能生成H?。？

C.反应的活化能因使用催化剂而降低

D.自由基（QH）的反应活性很强，寿命极短

【答案】B

【分析】氢气和氧气在催化剂作用下发生反应生成水的总反应为：2H2+02催1剂2HQ。

【解析】A.过程①、③、④中生成H・，过程②中消耗H.，H.为反应的中间体，A说法正确；

B.过程②、③产生的。H+.OH-＞也。?，B说法错误；

C.催化剂降低反应的活化能，加快反应的速率，C说法正确；

D.自由基(QH)的反应活性很强，寿命极短，D说法正确；

故答案为：B。

【变式2-2】对于反应2HI-凡+马实际上是经过下列两步完成的：①2HI-H2+21；②21-L。下列说

法不正确的是

A.上述三个反应均称为基元反应

B.基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞

C.活化能指的是活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差

D.催化剂能改变反应历程，改变反应的活化能

【答案】A

【解析】A.上述三个反应只有①②称为基元反应，故A错误；

B.基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞，分子只有发生碰撞，才有可能是有效碰撞，

发生基元反应，故B正确；

C.活化能是活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差值，活化能越小，反应越容易发

生，故c正确；

D.催化剂能改变反应历程，改变反应的活化能，不能改变焰变，故D正确；

故选Ao

考点03有关活化能的图像分析

【例3】某反应过程中能量变化如图所示(图中Ei表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关

叙述正确的是

反应过程

A.该反应为放热反应

B.催化剂能同时改变该反应的活化能和焰变

C.使用催化剂能同时提高正逆反应速率

D.该反应的AH=E2-EI

【答案】C

【解析】A.由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，则该反应为吸热反应，故A错误；

B.催化剂能降低反应的活化能，不能改变反应焰变，故B错误；

C.使用催化剂能同等程度的提高正逆反应速率，故C正确；

D.由图可知，该反应的AH=EI-E2,故D错误。

答案选C。

【变式3-1］一定条件下N2(g)、02(g)反应生成NO(g)的能量关系如图所示，下列说法错误的是

1

A.N2(g)+O2(g)=2NO(g)AH=+180kJmor

B.该反应中反应物分子的每次碰撞都为有效碰撞

C.正反应的活化能大于逆反应的活化能

D.使用催化剂可增加单位时间内NO的产量

【答案】B

【解析】A.由图知，N2、。2转化为NO的反应是吸热反应，A正确;

B.并不是反应物分子的每次碰撞都能发生反应，引发化学反应的碰撞叫有效碰撞，B错误；

C.该反应的正反应为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，C正确；

D.使用催化剂可加快反应速率，故可增加单位时间内NO的产量，D正确。

故选B。

【变式3-2】大气中的臭氧层能有效阻挡紫外线。臭氧层中03分解过程如图所示，下列说法正确的是

A.催化反应①、②和总反应均是放热反应

B.决定03分解反应速率的是催化反应②

C.Ei是催化反应①正反应的活化能

D.C1是反应的催化剂，改变了反应历程，降低了AH

【答案】C

【解析】A.据图像可知，反应①生成物能量高于反应物，则反应①为吸热反应，A错误；

B.过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决

定总反应速率的是慢反应；反应①的活化能更大，则决定分解反应速率的是催化反应①，B错误；

C.过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，Ei是催化反应①正反应的活化能，C正确；

D.C1是反应的催化剂，改变了反应历程，但催化剂不影响反应热，D错误；

故选Co

£遒关楂测

i.下列调控反应速率的措施或实验中，没有改变活化分子百分数的是

A.在合成氨工业中，选择铁触媒作催化剂

B.炎热的夏季，把容易变质的食物贮存在冰箱里

C.实验室向H2。?溶液中加入MnO?粉末，制取实验所需的

D.金属Fe在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不相同

【答案】D

【解析】A.催化剂降低了反应的活化能，活化分子百分数增大，A不符合题意；

B.降低温度，分子能量降低，活化分子百分数减小，B不符合题意；

C.二氧化铳作催化剂，催化剂降低了反应的活化能，活化分子百分数增大，C不符合题意；

D.氧气浓度不同，纯氧氧气浓度大，单位体积内反应物分子数增多，活化分子百分数不变，也能使单位体

积内有效碰撞次数增多，反应速率加快，故D符合题意。

答案选D。

2.某化学反应X-Y分两步进行；①X-M；②M-Y。其能量变化如图所示，下列说法错误的是

A.M是该反应的催化剂，可降低该反应的焰变，提高该反应的速率

B.该反应是放热反应

C.X、Y、M三种物质中Y最稳定

D.反应①是总反应的决速步骤

【答案】A

【分析】由题意可知，X为反应物、Y为生成物、M为中间产物。

【解析】A.M为反应的中间产物，A错误；

B.由图可知，X转化为Y的反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，B正确；

C.物质的能量越低越稳定，由图可知，X、Y、M三种物质中Y的能量最低，所以三种物质中Y最稳定,

C正确；

D.过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，图中峰值越小则

活化能越小，反应①的活化能较②大，活化能越大反应越慢，则①是总反应的决速步骤，故D正确；

故选Ao

3.下列关于可逆反应2sC>2（g）+O2（g）.2s03（g）的说法中正确的是

A.活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞

B.增大反应物的浓度，可使单位体积内活化分子百分数增大，反应速率增大

C.升高反应体系温度，可使单位体积内活化分子数增大，反应速率减小

D.催化剂能降低反应的活化能，使单位体积内活化分子百分数增大，反应速率增大

【答案】D

【解析】A.活化分子之间的碰撞不一定是有效碰撞，A项错误；

B.增大反应物的浓度，单位体积内分子总数增多，活化分子百分数不变，可使单位体积内活化分子数增多，

增大反应速率，B项错误；

C.升高反应体系温度，活化分子百分数增加，可使单位体积内活化分子数增大，反应速率增大，C项错误；

D.催化剂能降低反应的活化能，使单位体积内活化分子百分数增大，单位体积内活化分子数增大，反应速

率增大，D项正确；

答案选D。

4.下列关于化学反应速率的说法正确的是

A.升高温度可降低化学反应的活化能，提高活化分子百分数，加快化学反应速率

B.反应物浓度增大，单位体积活化分子数增多，有效碰撞的几率增加，反应速率增大

C.催化剂能提高活化分子的活化能，从而加快反应速率

D.有气体参加的化学反应，若增大压强（即缩小反应容器的容积），可增加活化分子的百分数，从而使反应

速率加快

【答案】B

【解析】A.升高温度部分非活化分子吸收能量后变为活化分子，所以增大活化分子百分数，化学反应速率

加快，但反应的活化能不变，故A错误；

B.增大浓度，增大单位体积内活化分子个数，有效碰撞的几率增加，反应速率增大，故B正确；

C.催化剂通过降低活化分子的活化能，从而加快反应速率，故C错误；

D.缩小体积相当于增大压强，增大单位体积内活化分子个数，但活化分子百分数不变，故D错误。

答案选B。

5.在化学反应中，其他条件不变，仅改变下列其中一个条件，能提高活化分子百分数的是

A.增大反应物浓度

B.增大气体反应的压强（压缩体积）

C.加入高效催化剂

D.增大固体反应物的接触面积

【答案】C

【解析】A.增大反应物浓度，只能提高单位体积内活化分子总数，但不能改变活化分子百分数，A错误;

B.增大气体反应的压强，只能提高单位体积内活化分子总数，但不能改变活化分子百分数，B错误；

C.加入高效催化剂，降低活化能，可提高活化分子百分数，C正确；

D.增大固体反应物的接触面积，能提高活化分子碰撞频率，但活化分子百分数不变，D错误；

故选C。

6.某反应过程的能量变化如图所示。下列说法中，不正确的是

I

后出过火

A.该反应为放热反应B.曲线b表示有催化剂参与的反应过程

C.反应i的AH>0D.反应i比反应ii的速率大

【答案】D

【解析】A.根据图像，反应物能量高于生成物能量，该反应为放热反应，A正确；

B.曲线b活化能低于曲线a,但反应前后能量不变，说明加入了催化剂，B正确；

C.反应i的生成物能量高于反应物能量，反应吸热，AH>0,C正确；

D.反应i的活化能比反应ii的活化能高，则反应i比反应ii的速率小，D错误；

故选D。

7.对于在一定条件下进行的化学反应，改变下列条件，可以提高反应物中的活化分子百分数的是

①升高温度②加入催化剂③增大体系压强④增大反应物浓度

A.①②B.②③C.③④D.①④

【答案】A

【解析】①升高温度可提高反应物中的活化分子百分数，故①正确；

②加入催化剂，降低活化能，可提高反应物中的活化分子百分数，故②正确；

③增大压强只改变活化分子的数目，不改变百分数，故③错误；

④增大反应物浓度只改变活化分子的数目，不改变百分数，故④错误。

故选：Ao

8.下列说法正确的是

A.增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，使有效碰撞次数增大

B.气体参加的化学反应，压缩体积增大压强可增加活化分子百分数，加快反应速率

C.升温能使化学反应速率加快，主要原因是增大了反应物分子的活化分子百分数

D.催化剂影响反应活化能，增大反应物分子的活化分子百分数，只加快正反应速率

【答案】C

【解析】A.增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的个数，从而使有效碰撞次数增大，但活化分子

的百分数不变，选项A不正确；

B.有气体参加的化学反应，若增大压强（即缩小反应容器的体积），可增大单位体积内活化分子的个数，

从而使有效碰撞次数增大，但活化分子的百分数不变，选项B不正确；

C.升高温度可增大单位体积内活化分子数以及活化分子个数，从而使有效碰撞次数增大，化学反应速率

增大，选项c正确；

D.催化剂降低反应的活化能，可增大单位体积内活化分子数以及活化分子个数，从而使有效碰撞次数增

大，正逆反应速率均增大，选项D不正确；

答案选C。

9.反应CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）,其两种反应过程中的能量变化曲线如图a、b所示，下列说法错误的

是

A.a过程中反应的活化能为419kTmoL

B.通常情况下，a过程中反应在低温下能自发进行

C.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和AH

D.b过程的反应速率是由第I段决定

【答案】C

【解析】A.反应活化能为过渡态能量与反应物能量之差，则a过程中正反应的活化能为419kJ-moH,故

A正确；

B.该反应生成物的总能量低于反应总能量的反应，是放热反应即A”<0,该反应是气体分子数减小的反应，

则AS<0,根据AG=△"TAS<0自发进行，a过程中反应在低温下能自发进行，故B正确；

C.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能，但A8不变，故C错误；

D.由图可知，第I阶段的活化能大于第II阶段，活化能越大反应速率越慢，则b过程的反应速率是由第I

段决定，故D正确；

故选：C„

10.凡与IC1的反应分两步完成，其能量曲线如下图所示。

应

反1

平

E

一

(一

HI:

g))+

2Kg)

I2+2HCl(g)

反应历程

反应①：H2(g)+2ICl(g)=HCl(g)+HI(g)+ICl(g)

反应②：HCl(g)+HI(g)+ICl(g)=I2(g)+2HCl(g)

下列有关说法正确的是

A.由于工|>纥2,所以该化学反应的速率主要由反应②决定

B.基元反应①为放热反应，基元反应②反应物的总键能大于生成物的总键能

1

C.I2(g)+2HCl(g)=H2(g)+2ICl(g)AH=-218kJ-mor

D.升高温度，活化分子百分数增加，化学反应速率加快

【答案】D

【解析】A.&>纥2,活化能越大，反应速率越慢，而慢反应决定总反应速率的快慢，所以该化学反应的

速率主要由反应①决定，故A错误；

B.由图可知反应①②中反应物总能量均高于生成物的总能量，均为为放热反应；放热反应中反应物的总键

能小于生成物的总键能，故B错误;

C.反应①和②总的能量变化为218kJ,正反应为放热反应，则其逆反应为吸热反应，则

1

I2(g)+2HCl(g)=H2(g)+2ICl(g)AW=+218kJ-mor,故C错误；

D.温度升高，活化分子百分数增大，从而使反应碰撞概率增大，反应速率加快，故D正确；

故选：D。

11.下列说法正确的是

A.增大反应物的浓度，可以提高活化分子百分数

B.通过压缩体积增大压强，可提高单位体积内活化分子数，从而增大反应速率

C.使用催化剂能降低反应的活化能，增大活化分子百分数，从而改变AH

D.反应物分子的每一次碰撞都是有效碰撞

【答案】B

【解析】A.增大反应物的浓度，单位体积内活化分子数增加，但活化分子百分数不变，A错误；

B.通过压缩体积增大压强，单位体积内活化分子数增加，可提高单位体积内活化分子数，从而增大反应速

率，B正确；

C.使用催化剂，活化分子百分数增大，催化剂不能改变AH,只能加快化学反应，C错误；

D.反应物分子的每一次碰撞不一定都是有效碰撞，只有能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞，D错误；

故选B。

12.Fe氧簇MOF催化CH,与N。反应的机理如图所示。下列说法错误的是

A.过程②有极性键、非极性键的断裂与形成B.X代表的是CH30H

O、3O

C.过程①的原子利用率为100%D.0，『、0为该反应的催化剂

O

【答案】A

【解析】A.过程②有氮氧极性键的断裂和铁氧极性键的形成，以及氮氮非极性键的形成，不存在非极性键

的断裂，A错误;

B.根据原子守恒，X代表的是CH3OH,B正确；

C.过程①的生成物只有一种，原子利用率为100%,C正确；

D.开始时*先和NQ反应生成中间体后又生成，因此*5为该反应的催化剂，口正确；

OO

答案选A。

13.一定条件下，密闭容器中发生反应M(g)一N(g),反应过程中的能量变化如图中曲线I所示。下列说

法错误的是()

,E/(kJ,mol-1)

「：MI

E3——%---------

E：ImolM(g)公；，

&1mofN(g)

°反应过程

A.该反应中正反应的活化能为(乙一瓦)kJ-mol-1

B.该反应的反应热为(Ei—E2)kJ-mo「

C.曲线II表示其他条件不变，升高温度时的能量变化

D.曲线III表示其他条件不变，加入催化剂时的能量变化

【答案】C

【解析】该反应中正反应的活化能为(E3—E2)kJ-mo「，故A项正确；该反应的反应热=生成物的总能量一

反应物的总能量=(Ei—E2)kJ-mo「i,故B项正确；其他条件不变，升高温度时反应物分子的总能量增加,

反应物分子中活化分子的百分数增大，但反应的活化能不变，故C项错误；加入催化剂可以降低反应的活

化能，所以曲线HI表示其他条件不变，加入催化剂时的能量变化，故D项正确。

14.