学科核心素养导向下2021年高考化学二轮复习策略讲座《化学反应机理-历程、活化能-、-催化剂-》课件

学科核心素养导向下2021年高考化学二轮复习策略讲座《化学反应机理——历程、活化能、催化剂》

学科核心素养导向下2021年高考化学二轮复习策略讲座《化学反1化学反应机理——历程、活化能、催化剂2021年热门考点基于真实情境，考查学生综合运用知识的能力，与化工生产关系密切的催化剂，主要从反应历程、活化能、速率、平衡移动等，考查催化剂对反应的影响。从试题形式上看，常常融合图像、表格等信息呈现形式，考查学生吸收和整合陌生信息的能力。化学反应机理——历程、活化能、催化剂2021年热门考点2催化剂如何影响化学反应？例如：Cu催化乙醇的氧化反应：2Cu+O2=^=2CuO；CH3CH2OH+CuO=^=CH3CHO+Cu+H2O催化剂Cu先参与反应后又重新生成，它经历了Cu-CuO-Cu的变化历程。01.催化剂与反应历程［例1］用NaCIO3、H2O2

和稀硫酸制备CIO2

，反应开始时加入少量盐酸，CIO2

的生成速率大大提高(

CI-

对反应有催化作用)。该过程可能经两步反应完成，将其补充完整：①________________________（用离子方程式表示）；②H2O2+CI2=2CI—+O2+2H+解析：第②步中CI2

生成CI—,可知催化制CI—

的变化历程是:CI—___CI2

—CI—,即CI—

在第①步中变成CI2

由题给信息及氧化还原知识可知，氧化剂是CIO3—,且CIO3—反应后生成CIO2

,

离子方程式：2CIO3—+2CI—+4H+=2CIO2+CI2+2H2O催化剂如何影响化学反应？例如：Cu催化乙醇的氧化反应：3例2.在Cu/ZnO催化剂存在下，C02

和H2可发生两个平行反应：

Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)=^=CH3OH(g)+H2O(g)；

Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=^=CO(g)+H2O(g)某实验室控制C02

和H2

初始投料比为1:

2.2,在相同压强下，

经过相同时间测得实验数据如下表所示。在图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下"反应过程一能量"示意图02.催化剂与活化能、焓变催化剂通过降低反应的活化能，从而加快反应速率。催化剂的性能越好，反应的活化能越低。反应过程例2.在Cu/ZnO催化剂存在下，C02和H4解析.据表中的数据可以算出生成CH3OH的CO2

占全部C02

的百分比。543K,Cat.1作用下是：12.3%x42.3%=5.20%,Cat.2作用下是：10.9%x72.7%=7.92%。

所以Cat.2的催化选择性要好于

Cat.1,

即在Cat.2的作用下反应的活化能低。反应过程能量02.催化剂与活化能、焓变

归纳小结：作图注意：催化剂不能改变反应物、生成物的总能量、焓变，

所以曲线的起点、终点应相同。解析.据表中的数据可以算出生成CH3OH的CO25例3（2019全国I卷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小黑点标注。02.催化剂与活化能、焓变可知水煤气变换的ΔH__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__________。例3（2019全国I卷28）（3）我国学者结合实验与计算机模6

(1)根据水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]并结合水煤气变换的反应历程相对能量可知，CO(g)+H2O(g)的能量（-0.32eV）高于CO2(g)+H2(g)的能量（-0.83eV），故水煤气变换的ΔH小于0；

（2）活化能即反应物状态达到活化状态所需能量。根据变换历程的相对能量可知，最大差值为：其最大能垒（活化能）E正=1.86-(-0.16)eV=2.02eV；该步骤的反应物为：COOH*+H*+H2O*＝COOH*+2H*+OH*；因反应前后COOH*和1个H*未发生改变，也可以表述成：H2O*＝H*+OH*；02.催化剂与活化能、焓变(1)根据水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO7例4.密闭容器中发生反应：2N0(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H<0。

研究表明:在使用等质量同种催化剂时，增大催化剂比表面积可提高

反应速率。

某同学设计了下表所示的三组实验。

请在图中画出三个实验中，NO随时间变化的趋势曲线，并标明编号。03.催化剂与反应速率、平衡移动催化剂——能加快反应速率，缩短到达平衡所需时间。

催化剂的活性越好，所需时间越短。

但催化剂不能使化学平衡发生移动。例4.密闭容器中发生反应：2N0(g)+2CO(g8解析：（1）先比较实验Ⅰ、Ⅱ：

实验Ⅱ的催化剂比表面积大，故实验Ⅱ的反应速率大；

因催化剂不影响平衡移动，

故达到平衡后，实验Ⅰ、Ⅱ的c(NO)相同。

（2）再比较Ⅱ、Ⅲ：

实验Ⅲ的温度高，故实验Ⅲ的反应速率大；

因温度升高,平衡左移，故平衡时dNO)较大。03.催化剂与反应速率、平衡移动解析：（1）先比较实验Ⅰ、Ⅱ：03.催化剂与反应速9催化剂具有一定范围的活化温度，过高或过低，都会导致催化剂的活性降低。如生物催化剂酶，对温度就非常敏感。04.温度与催化剂活性例5.（2017天津）H2S和SO2

会对环境和人体健康带来极大的危害，

工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放生物脱H2S的原理为H2S+Fe2(SO4)3=S+2FeSO4+H2SO4

4FeSO4+02+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O硫杆菌存在时，FeSO4

被氧化的速率是无菌时的5x105

倍，该菌的作用是___；若反应温度过高，反应速率下降，其原因是___________；解析：反应的催化剂；催化剂硫杆菌因蛋白质变性而失去了催化性能。催化剂具有一定范围的活化温度，过高或过低，都会导致催10例6.向三颈烧瓶中加入一定量的MnO2

和水，搅拌，通入SO2

和N2

混合气体，恒温下发生反应：MnO2+H2SO3=MnSO4+H2O；若将N2换成空气，测得C(Mn2+)、C(SO42—)随时间t的变化如图所示。导致C(Mn2+)、C(SO42—)变化产生明显差异的原因是________________；05.催化剂的来源问题化学中有一类特殊反应，叫自催化反应，该类反应中的生成物对反应有催化作用。它的特点之一是开始反应速率很小，随着起催化作用的产物的积累速率迅速增大。例6.向三颈烧瓶中加入一定量的MnO2和水，搅拌11解析：由图可知，"N2换成空气"发生了副反应：O2+2H2SO3=2H2SO4表示C(SO42—)的曲线斜率逐渐增大，说明SO42—

的生成速率逐渐增大，

因反应物浓度、压强、温度、接触面积等维持不变，

所以导致SO42—

的生成速率加快的因素应是催化削，

而且催化剂是某种生成物，应是Mn2+［答案］Mn2+对：O2+2H2SO3=2H2SO4的反应有催化作用05.催化剂的来源问题归纳小结：

判断一个化学反应是否是自催化反应，

先要排除温度、浓度、压强、接触面积等的影响，

然后再分析是何种生成物具有催化作用。解析：由图可知，"N2换成空气"发生了副反应：O21206.催化剂、温度对平衡的综合影响例6.NH3

催化还原氮氧化物技术是目前应用最广泛的烟气脱氮技术：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)H<0.密闭容器中，

在相同时间内，在催化剂A作用下脱氮率随温度变化如图所示。

现改用催化能力稍弱的催化剂B进行实验，

请在图中画出在催化剂B作用下的脱氮率随温度变化的曲线(不考虑温度对催化剂活性的影响)脱氮率06.催化剂、温度对平衡的综合影响例6.NH3催化13解析：(1)

先分析催化剂A作用下的脱氧率为什么会先增大后减小？低于300°C时，温度越高，反应速率越快，相同时间内消耗的NO越多，

所以脱氮率增大；高于300°C时，因为温度升高，平衡逆向移动，消耗的NO减小，所以脱氮率下降。(2)改用催化剂B，就涉及催化剂和温度两个变量：①B催化下，随着温度的升高，

脱策率也应先增大后减小；②达到曲线最高点之前，B的催化能力弱，相同温

度时的脱氛率要小于A，即所画曲线应在A的下方。③B催化下在相同时间内

达到平衡，则曲线最高点应出现在高于300°C的位置。④当A、B均达到平

衡后，平衡脱氮率只与温度有关，所以两条曲线重合。06.催化剂、温度对平衡的综合影响概括整合I催化剂通过参与化学反应，改变反应历程，从而降低活化能，加快反应速率，到达平衡所需的时间减少。

但催化剂不能改变焓变，也不能使平衡移动，催化剂的催化性能也会受外界条件的影响，如温度、表面积等。解析：06.催化剂、温度对平衡的综合影响概14【2020山东】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[案例]反应机理的考查【2020山东】14．1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分155.《电解质的“水质5平衡”专题》1水的电离Kw5沉淀溶解Ksp2弱酸电离Ka3弱碱电离Kb4盐类水解

Kh水+质十强六酸和四碱，中和滴定四要点；更有平衡五常数，定义关系看温度；直接间接两条线，注意强弱会判断。HAcH++Ac-H2OH++OH-NH3﹒H2O

NH4++OH-NH4+

+H2O

NH3﹒H2O+H+

AgCl(s)Ag++Cl-5.《电解质的“水质5平衡”专题》15234水+质十强六酸和16【2015】MOH和ROH溶液加水稀释PH随lgV/Vo的变化图像【2015考点】MOH、ROH碱性强弱稀释前后ROH电离程度无限稀释学科思想升温度，对电离影响【2016】盐酸滴定氨水PH与盐酸体积图像【2016考点】指示剂选择4个特殊点——①起点(N点)②半点（1:1）③中性点（M点）④恰好点【2017卷Ⅱ】NaOH滴定二元弱酸H2APH与物质的量分数α(x)图像【2017卷Ⅱ考点】K1(H2A)、K2(H2A)①起点：H2A②0.5点：C(H2A)=C(HA-)③1:1点：HA-④1.5点：C(HA-)=C(A2-)⑤2:1点：A2-【2017卷Ⅰ】NaOH滴定己二酸H2XpH与离子浓度图像【2017卷Ⅰ考点】

Ka2、曲线N意义NaHX离子浓度呈中性离子浓度[1]高考梳理17【2015】【2016】【2017卷Ⅱ】【2017卷Ⅰ】[基本解题思路取化学规律1.找规律2.解问题溶液稀释中和滴定沉淀溶解观数学图像1.看面2.看线3.看点X+y=a直线Xy=a双曲线增函数减函数[2]解题思路——“情境+微粒+关系+三类图像”，数学语言说化学转化学语言1.特殊点2.找标准3.语转换起点末点1:1点恰好点中性点基本解题思路取1.找规律溶液中和沉淀观1.看面X+y=aXy18稀释相同倍数

稀释至pH相同稀释相同倍数

稀释至pH相同情境1.分别加水稀释，浓度均为0.1mol/L的HCl溶液、HAc溶液

判断强弱、ab、v1v2倍数情境2.分别加水稀释，pH均为3的HCl溶液、HAc溶液判断强弱、ab、v1v2倍数情境3.分别加水稀释，

同浓度溶液

（均为0.1mol/L）

判断强弱、弱者电离常数ab、cd浓度比较考点1：稀释NaOH、NH3﹒H2O溶液HAc、HCl稀释相同倍数稀释至pH相同稀释相同倍数19例1-2015-Ⅰ-13.浓度均为0.10mol/L、体积均为V0的MOH和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，

pH随lgV/Vo的变化如图所示，

下列叙述错误的是（

）

A.MOH的碱性强于ROH的碱性B.ROH的电离程度：b点大于a点C.若两溶液无限稀释，则它们的c(OH-)相等

D.当lgV/Vo=2时，若两溶液同时升高温度，

则c(M+)/c(R+)增大「练习」考点1——小试牛刀！例1-2015-Ⅰ-13.浓度均为0.10mol/L、体积均20考点2——一次中和情境1.在20mL0.1mol.L-1氨水中，

滴入0.1mol.L-1的盐酸，

溶液的pH与盐酸体积图。情境2.向20mL0.1mol·L－1

HAc溶液中，逐滴加入0.1mol·L－1

NaOH溶液，溶液pH的变化如图所示：情境3.

C(H+)AG表示酸度，AG＝lg————，C(OH-)

用0.1mol·L－1的盐酸滴定10mL0.1mol·L－1MOH溶液，滴定曲线如图。起点：[OH-]＞[NH4+]＞[H+]中性点：[Cl-]=[NH4+]＞[OH-]=[H+]恰好点：[Cl-]＞[NH4+]＞[H+]＞[OH-]1:1点：[NH4+]＞[Cl-]＞[OH-]＞[H+]考点2——一次中和情境1.在20mL0.1mol.L-1氨21例1—2016-Ⅰ-12.298K时，在20.0mL0.10mol.L-1氨水中滴入0.10mol.L-1的盐酸，溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10mol.L-1氨水的电离度为1.32%，下列有关叙述正确的是（）A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂B.M点对应的盐酸体积为20.0mLC.M点处的溶液中C(NH4+)=C(Cl-)=C(H+)=C(OH-)D.N点处的溶液中pH<12【练习】考点2——小试牛刀！例2.2018辽宁五校联考.

AG表示溶液的酸度，其表达式为：AG＝lg

C(H+)/C(OH-)室温下，实验室里用0.1mol·L－1的盐酸滴定10mL0.1mol·L－1MOH溶液，滴定曲线如图所示。下列说法正确的是(

)A．该滴定过程可选择酚酞作为指示剂B．若B点加入的盐酸体积为5mL，所得溶液中：c(M＋)＋2c(H＋)＝c(MOH)＋2c(OH－)C．水的电离程度：A＜C＜DD．MOH的电离平衡常数为1×10－17例1—2016-Ⅰ-12.298K时，在20.0mL0.122考点3——二次中和情境2.将NaOH溶液，

添加到己二酸（H2X）溶液中，

pH与离子浓度变化的关系图。情境1.向0.1mol·L-1二元弱酸H2A溶液中，滴加NaOH溶液，溶液中H2A、HA-、A2-微粒的物质的量分数α(x)随pH变化图H2A+OH-===HA-+H2OHA-+OH-===A2-+H2OK1(H2A)、K2(H2A)①起点：H2A②0.5点：C(H2A)=C(HA-)③1:1点：HA-④1.5点：C(HA-)=C(A2-)⑤2:1点：A2-情境3．NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾（H2A的Ka1=1.1×10−3，Ka2=3.9×10−6）溶液，混液导电能力变化如图，其中b点为反应终点。考点3——二次中和情境2.将NaOH溶液，情境1.向0.1m231.2017-II-12．改变0.1mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数α（x）随pH的变化如图所示，

已知：下列叙述错误的是A.pH=1.2时，C(H2A)=C(HA-)B.lg[K2(H2A)]=-4.2C.pH=2.7时，C(HA-)>C(H2A)=C(A2-)D.pH=4.2时，C(HA-)=C(A2-)=C(H+)【练习】考点3——小试牛刀！2.2017-Ⅰ-13.常温下将NaOH溶液添加到己二酸（H2X）溶液中，混合溶液的pH

与离子浓度变化的关系如图所示。下述错误的是（）

A．Ka2（H2X）的数量级为10-6

B．曲线N表示pH与的变化关系C．NaHX溶液中c(H＋)＞c(OH－)

D．当混合溶液呈中性时，c(Na＋)＞c(HX-)＞c(X2-)＞c(H+)=c(OH-)1.2017-II-12．改变0.1mol·L-1二元弱酸H24考点4——沉淀溶解平衡情境3.一定温度，用0.100mol·L-1AgNO3滴定50.0mL0.0500mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线如图。情境1.一定温度，AgCl(s)===Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中，C(Ag+)和C(Cl-)的关系图。情境2.一定温度，AgCl与AgI的饱和溶液中关系图情境4.向Cl－溶液同时加入Cu和CuSO4，发生：Cu＋Cu2＋＋2Cl－==2CuCl生成CuCl沉淀从而除去Cl－。溶液中平衡时相关离子浓度的关系图。考点4——沉淀溶解平衡情境3.一定温度，情境1.一定温度，情252018-III-12．用0.100mol·L-1AgNO3滴定50.0mL0.0500mol·L-1Cl-溶液的滴定曲线，如图所示。下列有关描述错误的是【】A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)C．相同条件下，若改为0.0400mol·L-1Cl-，反应终点c移到aD．相同条件下，若改为0.0500mol·L-1Br-，反应终点c向b方向移动26【练习】考点4——小试牛刀！

2019-海南-9.一定温度下，AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中，C(Ag+)和C(Cl-)的关系如图所示。下列说法正确的是()A.abc三点对应的Kw相等B.AgCl在c点的溶解度比b点的大C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中，C(Ag+)=C(Cl-)D.b点的溶液中加入AgNO3固体，C(Ag+)沿曲线向c点方向变化2018-III-12．用0.100mol·L-1AgN变式3．在一定温度下，AgCl与AgI的饱和溶液中存在如图所示关系，

下列说法正确的是(

)A．向0.1mol·L－1KI溶液中加入AgNO3溶液，当

I－恰好完全沉淀时，

c(Ag＋)＝2×10－12mol·L－1B．向AgI的饱和溶液中加入HI溶液，

可使溶液由A点移到B点C．AgCl(s)＋I－(aq)==AgI(s)＋Cl－(aq)，

在该温度下的平衡常数K＝2.5×106D．向2mL0.01mol·L－1AgNO3溶液中加几滴0.01mol·L－1NaCl溶液，

静置片刻，再向溶液中加几滴0.01mol·L－1KI溶液，有黄色沉淀生成，

说明Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)2017-Ⅲ-6.在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl－会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl－。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是(

)A．Ksp(CuCl)的数量级为10－7B．除Cl－反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－==2CuClC．加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好D．2Cu＋===Cu2＋＋Cu平衡常数很大，反应趋于完全【练习】考点4——小试牛刀！变式3．在一定温度下，AgCl与AgI的饱和溶液中存在如图所27问题一已知Cu(OH)2的Ksp为2×10-20，则要使含c(Cu2+)=0.1mol/L的溶液中Cu2+开始生成沉淀应调节溶液的PH为多少？5.2问题二已知Cu(OH)2的Ksp为2×10-20，则要使含c(Cu2+)=0.1mol/L的溶液中Cu2+沉淀完全应调节溶液的PH为多少？6.4

问题三已知Cu(OH)2和Fe(OH)3的Ksp分别为2×10-20，1×10-36，则要实现c(Cu2+)、c(Fe3+)均0.1mol/L的混合溶液中Cu2+与Fe3+完全分离应调节溶液的PH范围是？3.7-5.2问题四采用沉淀分离法分离Cu2+、Fe3+应该选用什么物质调节溶液的pH呢？CuO、Cu(OH)2、等问题五则要从0.1mol/LCuCl2的溶液中除去Fe3+、Fe2+杂质应如何操作？Fe2+转化为Fe3+加入CuO调节pH3.7-5过滤第考点4——小试牛刀！突破Ksp的“五连环”易错点问题一已知Cu(OH)2的Ksp为2×10-20，则要使含c282019-Ⅰ-11.NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾（邻苯二甲酸氢钾H2A的Ka1=1.1×10−3，Ka2=3.9×10−6）溶液，混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示，其中b点为反应终点。下列叙述错误的是（）A．混合液导电能力与离子浓度和种类有关

B．Na+与A2−导电能力之和大于HA−

C．b点的混合溶液pH=7D．c点的混合溶液中，c(Na+)>c(K+)>c(OH−)

2019-Ⅱ-12．绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是

A．图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B．图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)C．向m点的溶液中加入少量Na2S固体，

溶液组成由m沿mpn线向p方向移动D．温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动[典题归类]高考梳理2019-Ⅰ-11.NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾（邻苯二29表达式只与温度和难溶电解质本身性质有关只与温度有关，升温K增大水解吸热只与温度有关，升温K增大电离吸热只与温度有关，升温K增大电离吸热影响因素溶度积常数

Ksp水解平衡常数

Kh电离常数Ka、Kb水的离子积Kw类别【小结】理解“5K”，明确概念30表达式只与温度和难溶电解质本身性质有关只与温度有关，升温K增

电离常数常考题型1.直接求电离平衡常数2.将Ka或Kb与溶液中的“守恒关系”相结合的计算3.将Ka与方程式的书写和判断相结合4.将Ka与图像相结合的计算对策1.熟练应用电离平衡常数表达式，明确电离平衡常数只与温度有关，与酸碱浓度无关。2.Ka的大小可以反映弱酸的电离程度，K越大电离程度越大，弱酸酸性越强。【小结】理解“5K”，明确考点电离3113.某温度下，向一定体积0.1mol/L的醋酸溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液，溶液中POH与PH的变化关系，如图所示，则【】A.M点所示溶液的导电能力强于Q点B.N点所示溶液中，C(CH3COO-）＞C(Na+）C.M点和N点所示溶液中，H2O的电离程度相同D.Q点消耗NaOH溶液的体积等于醋酸溶液的体积【模考13】《电解质的“水质5平衡”专题》的考查13.某温度下，向一定体积0.1mol/L的醋酸溶液中逐滴加32本题考查的是有