2021-2022年高考化学复习《反应机理、催化剂与活化能》(学案)

1、催化剂与活化能学习目标1、了解基元反应与反应历程；2、掌握活化能的含义，理解活化能与化学反应速率的关系；3、学会分析反应机理图与物质转化图。对接高考催化剂和活化能的研究对化学发展具有重要意义，高考命题主要从动力学角度考查反应速率问题，以提高生产效率。因此近几年催化剂和活化能的考查是高考的热点，试题常以图像为载体，从微观视角来考查反应机理，角度新颖，难度较大。知识梳理一、化学反应历程与基元反应1、化学反应历程化学动力学是研究_和_（即机理）的科学。所谓反应历程就是反应物按什么途径，经过哪些步骤，才能转化为最终产物。选择适当的反应途径，可以使热力学由预期转变为现实。2、基元反应在化学动力学中，_的

2、反应过程称为基元反应，如NO2(g)CO(g)NO(g)CO2(g)。相对而言，复杂反应含多步基元反应。实验证明，大多数反应是复杂反应。二、有效碰撞理论与活化能1、基元反应发生的先决条件：反应物分子必须发生_，但并不是每一次的_都能发生反应。2、有效碰撞：能够_的碰撞。3、活化分子：能够发生_的分子。活化分子具有比普通分子（非活化分子）更高的能量，活化分子在碰撞后有可能化学键断裂从而导致化学反应的反应。4、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_。三、过渡态理论1、基元反应的过渡态理论认为，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。如一溴甲烷

3、与NaOH溶液反应的历程可以表示为：2、过渡态是处在反应过程中具有_能量的一种分子构型。一般地，在多步反应中会出现多个过渡态，其中两个相邻过渡态之间的分子构型被称为_。3、过渡态的能量与反应物的平均能量的_相当于活化能（又称能垒）。四、决速步反应1、科学实验证明，多数化学反应是由几个基元反应组成的复杂反应，这些基元反应的速率有快有慢，其中速率最慢的反应为速率控制步骤，它决定了整个化学反应的进程。我们把这个速度最慢的反应称为控速步反应，又称决速步反应。2、活化能与化学反应速率的关系（1）_的大小决定了化学速度的快慢；（2）关系：活化能越大，反应速率_；活化能越小，反应速率_。五、催化剂在物质转化

4、过程中的一般特点1、对反应机理图的分析方法对于反应机理图的分析，最基本的是判断反应物、产物及催化剂。一般地，催化剂在机理图中多是以完整的循环出现的，反应物则是通过一个箭头进入整个历程的物质，而产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质。2、催化剂与中间体在物质转化中的判断催化剂在物质转化中具有的特点：失而复得中间体在物质转化中具有的特点：昙花一现（自生自灭）对点训练1、（2021广东19节选）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如上图所示。该历程分_步进行，其中，第_步的正反应活化能最

5、大。2、（2020全国卷11）据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是AOH参与了该催化循环 B该反应可产生清洁燃料H2C该反应可消耗温室气体CO2D该催化循环中Fe的成键数目发生变化3、（2021山东14）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能量变化如图所示。已知：为快速平衡，下列说法正确的是A反应、为决速步B反应结束后，溶液中存在18OHC反应结束后，溶液中存在CH3 18OHD反应与反应活化能的差值等于图示中总反应的焓变4、（2018海南12）炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的

6、能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法正确的是A每活化一个氧分子吸收0.29 eV的能量B水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC氧分子的活化是OO的断裂与CO键的生成过程D炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂5、（2019全国卷28节选）水煤气变换是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。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。可知水煤气变换的H_0（填“大于”、“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正_eV，写出该步骤的化学方程式_。6、（2022蚌埠一模8）对Pd氮原子催化剂（Pd/SVG）上H2还原NO的反应进行研究，发现Pd/SVG上NO被还原生成N2和NH3的路径机理如下图所示。下列说法正确的是APd/SV