化学反应历程及机理课件

高三二轮复习物质转化微观过程探析

——化学反应历程或机理专题复习在原子、分子水平上认识物质，了解化学可以识别、改变和创造分子；了解物质的组成、结构和性质的关系；了解化学反应的本质、基本原理以及能量变化等规律。高中化学学科核心素养：宏观辨识与微观探析，变化观念与平衡思想，证据推理与模型认识，科学探究与创新意识，科学态度与社会责任。《普通高中化学课程标准(2017年版)》《化学考试大纲（2019）》物质转化微观过程探析

——化学反应历程或机理专题复习研究价值：反应历程或机理的研究在可以掌握反应的本质、指导实验的选择性从而获得较高的产率、设计新的化学反应，指导新物质合成……第1课时反应机理：反应机理是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应，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。概念解读：反应历程:反应历程是指化学反应中反应物转化为最终产物通过的途径。

例1．[2018新课标Ⅰ卷28题节选]采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：A．v（第一步的逆反应）>v（第二步反应）B．反应的中间产物只有NO3C．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（3）对于反应2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO3→2NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是__________（填标号）。考向（一）反应过程中的物质变化（3）对于反应2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO3→2NO2快反应总反应反应速率主要取决于哪一步反应？慢反应有效碰撞次数少单位体积内活化分子数少活化能大该过程中间产物有哪些？基元反应例1．[2018新课标Ⅰ卷28题节选]采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：ACA．v（第一步的逆反应）>v（第二步反应）B．反应的中间产物只有NO3C．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（3）对于反应2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO3→2NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是__________（填标号）。是因为该反应是慢反应吗？【总结提升】基元反应、多步反应的活化能及与速率的关系1.基元反应：基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应，又称为简单反应。2.活化能和速率的关系：活化能与反应速率有什么关系？总反应反应速率主要取决于快反应还是慢反应？焓变取决于什么？焓变与正、逆反应活化能有什么关系？催化剂能降低活化能吗？催化剂是怎样降低活化能的？例2.(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。下列说法错误的是()A.氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程B.每活化一个氧分子放出0.29eV的能量C.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eVD.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂考向（二）反应过程中的能量变化活化能Ea1

过渡态1中间产物过渡态2反应物ΔH=-0.29eV活化能Ea3

ΔH

产物活化能Ea2

活化能是指能量变化最大的那个吗？活化能是指反应中能垒最大的那个反应历程例2.(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。下列说法错误的是()A.氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程B.每活化一个氧分子放出0.29eV的能量C.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eVD.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂C练习1（2020山东高考题14）1，3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H+进攻1，3-丁二烯生成碳正离子()；第二步Br－进攻碳正离子完成1，2-加成或1，4-加成。反应进程中的能量变化如下图所示。已知在0℃和40℃时，1，2-加成产物与1，4-加成产物的比例分别为70:30和15:85。下列说法正确的是A.1，4-加成产物比1，2-加成产物稳定B.与0℃相比，40℃时1，3-丁二烯的转化率增大C.从0℃升至40℃，1，2-加成正反应速率增大，1，4-加成正反应速率减小D.从0℃升至40℃，1，2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度AD0℃和40℃时，1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70:30和15:85，为什么会有这种变化？过渡态1中间产物过渡态2反应物产物1ΔH<0产物2ΔH

若升温，平衡如何移动？V正、V逆如何变化？从活化能来看，谁的反应速率大？从生成物能量来看，谁更稳定？【总结提升】考察能量变化反应机理、历程类图像题解题方法：坐标物质能量微粒变化反应物生成物过渡态中间产物ΔH

活化能（能垒）催化剂主产物快反应慢反应例3.(2020·全国卷Ⅰ，10)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是()A.CH3COI是反应中间体B.甲醇羰基化反应为CH3OH＋CO===CH3CO2HC.反应过程中Rh的成键数目保持不变D.存在反应CH3OH＋HI===CH3I＋H2O考向（三）反应过程中的微粒变化催化剂总反应：CH3OH＋CO===CH3CO2H[Rh(CO)2I2]－例3.(2020·全国卷Ⅰ，10)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是()A.CH3COI是反应中间体B.甲醇羰基化反应为CH3OH＋CO===CH3CO2HC.反应过程中Rh的成键数目保持不变D.存在反应CH3OH＋HI===CH3I＋H2OC乙酰碘或1-碘乙酮练习3.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。请同学们根据题干、图像及本节课所学的内容设计出四个选项，并试着给出你这样考察的理由？五羰基铁催化剂总反应CO＋H2OCO2＋H2练习3.（2020•新课标Ⅱ卷）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()CA．OH－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CO2

D．该催化循环中Fe的成键数目发生变化【总结提升】循环型催化反应机理类历程图解题方法：明确反应物和生成物：明确催化剂和中间产物：写总反应：质量守恒定律，注意没标出的物质，氧化还原反应例4.（2020北京高考T9）硫酸盐(含SO42－、HSO4－)气溶胶是PM2.5的成分之一。近期科研人员提出了雾霾微颗粒中硫酸盐生成的转化机理，其主要过程示意图如下：下列说法不正确的是A.该过程有H2O参与 B.NO2是生成硫酸盐的氧化剂C.硫酸盐气溶胶呈酸性 D.该过程没有生成硫氧键A.该过程有H2O参与 B.NO2是生成硫酸盐的氧化剂C.硫酸盐气溶胶呈酸性 D.该过程没有生成硫氧键D练习3．某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构)。下列说法错误的是()A．过渡态是该历程中能量最高的状态B．HCHO在反应过程中，C-H键全部断裂C．CO2分子中的氧原子全部来自O2D．该反应可表示为：HCHO+O2CO2+

H2O

CA．过渡态是该历程中能量最高的状态B．HCHO在反应过程中，C-H键全部断裂C．CO2分子中的氧原子全部来自O2D．该反应可表示为：HCHO+O2CO2+

H2O

知识整合1.简化后的价键分析模型

2.简化后的有效碰撞模型

有效碰撞活化分子活化能

有效碰撞的条件：（1）对于反应：AB＋C―→A＋BCΔH<0AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC

反应物过渡态

生成物过渡态能量高极不稳定

3.基元反应过渡状态理论(2)两步完成的化学反应对于反应：A+B―→DA＋B―→第一过渡态―→C―→第二过渡态―→D

反应物过渡态1中间体过渡态2

生成物

Ea1>Ea2第一步为慢反应，第二步为快反应决定总反应快慢的是第一步反应。ΔH1>0ΔH2<0ΔH<01.（2019全国1卷28题节选）（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”），该历程中最大的能垒（活化能）E正=________ev,写出该步骤的化学方程式________________________________________。210－1小于2.02COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*课后巩固练习2．一定条件下，乙醛可发生分解：CH3CHO(l)→CH4＋COΔH>0已知该反应的活化能为190kJ·mol－1。在含有少量I2的溶液中，该反应的机理如下：反应Ⅰ：CH3CHO＋I2→CH3I＋HI＋CO(慢)反应Ⅱ：CH3I＋HI→CH4＋I2(快)下列有关该反应的叙述正确的是__________（填标号）

A.反应速率与I2的浓度有关B.HI在反应Ⅰ中是氧化产物C.反应焓变的绝对值等于190kJ·mol－1D.乙醛的分解速率主要取决于反应ⅡE.升高温度，乙醛的分解率变大F.I2能降低该反应的活化能和焓变G.反应Ⅱ的活化能比反应Ⅰ大H.CH3I和HI都是中间产物化学反应速率的影响因素AEH焓变与正、逆反应活化能有什么关系？总反应反应速率主要取决于快反应还是慢反应？焓变只取决于什么？活化能与反应速率有什么关系？如何区分催化剂与中间产物？催化剂能降低活化能吗？3．(2018·北京，7)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。下列说法不正确的是A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂C．①→②放出能量并形成了C—C键D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率D4.（福建适应性考试T5）.有研究认为，强碱性溶液中反应I－+ClO=IO－+Cl－分三步进行，其中两步如下：第一步ClO－+H2O→HOCl+OH－K1=3.3×10－10第三步HOI+OH－→IO－+H2OK3=2.3×103下列说法错误的是(