第二章　第一節(jié)　第3課時　活化能 學(xué)案 （含答案）-2023-2024學(xué)年（人教版2023）高中化學(xué)選擇性必修1

第第頁第二章第一節(jié)第3課時活化能學(xué)案（含答案）—2023-2024學(xué)年（人教版2023）高中化學(xué)選擇性必修1第3課時活化能

[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]

1.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認(rèn)識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程。

2.能用簡單碰撞理論說明反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，體會理論模型的建構(gòu)過程，強(qiáng)化模型認(rèn)知意識。

一、基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程

1．基元反應(yīng)

大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才能實現(xiàn)。其中__________都稱為基元反應(yīng)。如2HI===H2＋I(xiàn)2的兩步基元反應(yīng)為__________________、____________。

2．反應(yīng)機(jī)理

先后進(jìn)行的____________反映了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)歷程，反應(yīng)歷程又稱____________。

3．飛秒化學(xué)

(1)基元反應(yīng)的整個過程一般分為：始態(tài)→過渡態(tài)→終態(tài)(或中間體、中間產(chǎn)物)。

(2)跟蹤和檢測化學(xué)反應(yīng)中某些壽命______的中間體或過渡態(tài)，必須采用________s的時間分辨技術(shù)，可以分辨分子、原子飛秒級變動圖像的________________，可以跟蹤、觀察基元反應(yīng)的整個過程。

(3)對________________的研究稱為飛秒(fs,1fs＝10－15s)化學(xué)。

(4)飛秒化學(xué)對了解________________、________________、充分利用物質(zhì)和能源等非常重要。

1．由反應(yīng)物微粒一步直接實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)稱為基元反應(yīng)。某化學(xué)反應(yīng)是通過三步基元反應(yīng)實現(xiàn)：①Ce4＋＋Mn2＋―→Ce3＋＋Mn3＋；②Ce4＋＋Mn3＋―→Ce3＋＋Mn4＋；③Ti＋＋Mn4＋―→Ti3＋＋Mn2＋。由此可知：

(1)該反應(yīng)的總反應(yīng)的方程式為________________________________。

(2)該反應(yīng)的催化劑是________。

2．甲烷氣相熱分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH4―→CH3—CH3＋H2，該反應(yīng)的機(jī)理如下：

①CH4―→·CH3＋·H；②________________________________；

③CH4＋H·―→·CH3＋H2；④·CH3＋H·―→CH4。補(bǔ)充反應(yīng)②的方程式。

3．利用某分子篩作催化劑，NH3可脫除廢氣中的NO和NO2，生成兩種無毒物質(zhì)，其反應(yīng)歷程如圖所示：

(1)X是____________。

(2)上述歷程的總反應(yīng)為____________________________________________________。

(3)由反應(yīng)歷程可知，[(NH4)(HNO2)]＋是該反應(yīng)的______________。

在催化循環(huán)反應(yīng)體系中：

催化劑首先直接和原料反應(yīng)，反應(yīng)前后存在，反應(yīng)過程中不存在，催化劑可循環(huán)再生，即“失而復(fù)得”；而中間體(中間產(chǎn)物)只在反應(yīng)過程中出現(xiàn)。

1．鹵代烴與端基炔(R′C≡CH)催化偶聯(lián)反應(yīng)的一種機(jī)理如圖所示。下列說法錯誤的是()

A．偶聯(lián)反應(yīng)中起催化作用的是M和CuI

B．R′C≡CCu為該催化過程的中間產(chǎn)物

C．該偶聯(lián)反應(yīng)的原理為R′C≡CH＋RI―→R′C≡CR＋HI

D．該催化機(jī)理改變了反應(yīng)路徑和反應(yīng)熱

2．CO與N2O在鐵催化劑表面進(jìn)行如下兩步反應(yīng)，其相對能量與反應(yīng)歷程如圖所示。

第一步：Fe*＋N2O===FeO*＋N2

第二步：FeO*＋CO===Fe*＋CO2

回答下列問題：

(1)該反應(yīng)的催化劑是______________。

(2)第一步反應(yīng)是________(填“放熱”或“吸熱”，下同)反應(yīng)，第二步反應(yīng)是________反應(yīng)。

(3)該反應(yīng)的總反應(yīng)化學(xué)方程式為____________________________________________。

二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的理論分析

1．基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件

反應(yīng)物的分子必須發(fā)生________，但是并不是每一次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

2．有效碰撞

3．活化能和活化分子

(1)活化分子：能夠發(fā)生____________的分子。

對于某一化學(xué)反應(yīng)來說，在一定條件下，反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)是________的。

(2)活化能：活化分子具有的____________與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差，叫做反應(yīng)的活化能。

4．反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系圖

5．有效碰撞理論影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋

(1)濃度

反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)________→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)________→化學(xué)反應(yīng)速率________；反之，化學(xué)反應(yīng)速率________。

(2)壓強(qiáng)

增大壓強(qiáng)→氣體體積縮小→反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)________→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)________→化學(xué)反應(yīng)速率________；反之，化學(xué)反應(yīng)速率________。

壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，可轉(zhuǎn)化成濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

(3)溫度

升高溫度，反應(yīng)物分子的能量________→使一部分原來能量較低的分子變成____________→活化分子的百分?jǐn)?shù)________→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)________→化學(xué)反應(yīng)速率________；反之，化學(xué)反應(yīng)速率____________。

(4)催化劑

使用催化劑→改變了反應(yīng)歷程(如下圖)，反應(yīng)的活化能________→更多的反應(yīng)物分子成為____________→活化分子的百分?jǐn)?shù)________→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)________→化學(xué)反應(yīng)速率________。

(1)當(dāng)碰撞的分子具有足夠的能量和適當(dāng)?shù)娜∠驎r才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)()

(2)活化能大的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)()

(3)催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能，ΔH也會發(fā)生變化()

(4)活化能越高，反應(yīng)越難發(fā)生，反應(yīng)速率越慢()

(5)增大反應(yīng)物的濃度，使活化分子百分?jǐn)?shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率增大()

(6)增大壓強(qiáng)，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率一定增大()

(7)升高反應(yīng)體系溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率一定增大()

(8)一般使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，化學(xué)反應(yīng)速率增大()

1．濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑四因素中，能夠改變活化分子百分?jǐn)?shù)的有哪些？

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2．基元反應(yīng)過渡狀態(tài)理論認(rèn)為，基元反應(yīng)在從反應(yīng)物到生成物的變化過程中要經(jīng)歷一個中間狀態(tài)，這個狀態(tài)稱為過渡態(tài)。例如，一溴甲烷與NaOH溶液反應(yīng)的過程可以表示為CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH

過渡態(tài)能量與反應(yīng)物的平均能量的差值相當(dāng)于活化能，基元反應(yīng)的活化能(能壘)越高，此步基元反應(yīng)速率越慢。請用有效碰撞理論解釋原因。

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1．下列說法不正確的是()

A．圖甲中曲線Ⅱ可以表示催化劑降低了反應(yīng)的活化能

B．圖乙中HI分子發(fā)生了有效碰撞

C．鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)活化能接近于零

D．增大反應(yīng)物濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增加

2．H2O2是重要的消毒劑、氧化劑，研究其分解反應(yīng)有重要意義。KI能催化H2O2的分解。

①不加KI：2H2O2===2H2O＋O2↑

②加入KI：H2O2＋I(xiàn)－===H2O＋I(xiàn)O－；H2O2＋I(xiàn)O－===H2O＋O2↑＋I(xiàn)－

H2O2分解反應(yīng)過程中能量變化如圖所示。下列判斷不正確的是()

A．加入KI后改變了反應(yīng)的歷程

B．加入KI后改變了反應(yīng)2H2O2===2H2O＋O2的反應(yīng)熱

C．H2O2＋I(xiàn)－===H2O＋I(xiàn)O－是吸熱反應(yīng)

D．KI降低了該反應(yīng)的活化能

活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系

三、催化機(jī)理與反應(yīng)歷程

1．催化劑特點

(1)催化劑具有高效性和________性，某種催化劑對某一反應(yīng)可能催化活性很強(qiáng)，但對其他反應(yīng)不一定具有催化作用，可以選用____________來調(diào)控反應(yīng)。

(2)催化劑的催化活性除了與自身成分有關(guān)外，還與粒徑、合成方法等因素以及溫度、壓強(qiáng)等條件有關(guān)，催化劑發(fā)揮作用需要維持在活性溫度范圍內(nèi)，溫度過高，催化活性____。

2．催化劑與反應(yīng)歷程

(1)催化反應(yīng)歷程可表示為擴(kuò)散→吸附→斷鍵→成鍵→脫附。

(2)催化劑通過參與反應(yīng)改變__________、________反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率?；罨茉酱?，反應(yīng)越______進(jìn)行。

(3)復(fù)雜反應(yīng)中的速度控制步驟決定反應(yīng)的速率，各步基元反應(yīng)活化能(能壘)______的慢反應(yīng)是決定整個反應(yīng)速率的關(guān)鍵步驟。故改變溫度，活化能______的反應(yīng)速率改變程度大。

1．反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低，同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

積碳反應(yīng)：CH4(g)===C(s)＋2H2(g)消碳反應(yīng)：CO2(g)＋C(s)===2CO(g)

ΔH/(kJ·mol－1)＋75＋172

活化能/(kJ·mol－1)催化劑X3391

催化劑Y4372

由上表判斷，催化劑X________(填“優(yōu)于”或“劣于”)Y，理由是_____________

________________________________________________________________________。

2．生物催化劑——酶對反應(yīng)速率的影響如圖所示：

根據(jù)酶促反應(yīng)速率曲線說明酶的催化活性：__________________________________

________________________________________________________________________。

對催化劑的選擇性的理解

(1)同一反應(yīng)，不同催化劑對該反應(yīng)的催化效果不同。

(2)同一催化劑，對不同反應(yīng)催化效果也不同。

(3)催化劑的催化活性還與溫度、酸堿度等因素有關(guān)，使用催化劑時需選擇適宜條件。

1．甲酸被認(rèn)為是理想的氫能載體，我國科技工運(yùn)用DFT計算研究單分子HCOOH在催化劑表面分解產(chǎn)生H2的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。

回答下列問題：

(1)該歷程中決定正反應(yīng)速率步驟的能壘(活化能)E正＝________eV，該步驟的反應(yīng)方程式為

________________________________________________________________________。

(2)該歷程中甲酸分解制氫氣的熱化學(xué)方程式為________________________________。

2．(2022·沈陽高二檢測)氧化亞氮在碘蒸氣存在時的熱分解反應(yīng)：2N2O―→2N2＋O2，其反應(yīng)機(jī)理包含以下步驟：

第一步：I2(g)??2I(g)(快反應(yīng))；

第二步：I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋I(xiàn)O(g)(慢反應(yīng))；

第三步：IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(xiàn)(g)(快反應(yīng))。

下列說法錯誤的是()

A．第二步對分解反應(yīng)速率起決定作用

B．I2的濃度與N2O的分解速率無關(guān)

C．慢反應(yīng)的活化能大于快反應(yīng)的活化能

D．第二步反應(yīng)中I(g)作還原劑

3．平流層中氟氯烴對臭氧層的破壞是由于含氯化合物的催化作用改變了臭氧分解反應(yīng)的歷程，其反應(yīng)過程的能量變化如圖?？偡磻?yīng)：O3＋O―→2O2。催化反應(yīng)：①O3＋Cl―→O2＋ClO；②ClO＋O―→Cl＋O2。下列說法正確的是()

A．Ea＝Ea1＋Ea2

B．反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，因此反應(yīng)速率：反應(yīng)①＜反應(yīng)②

C．對于加了催化劑的反應(yīng)：反應(yīng)速率主要由反應(yīng)①決定

D．對于總反應(yīng)，反應(yīng)物的鍵能之和大于生成物的鍵能之和

第3課時活化能

[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認(rèn)識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程。2.能用簡單碰撞理論說明反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，體會理論模型的建構(gòu)過程，強(qiáng)化模型認(rèn)知意識。

一、基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程

1．基元反應(yīng)

大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才能實現(xiàn)。其中每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)。如2HI===H2＋I(xiàn)2的兩步基元反應(yīng)為2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2。

2．反應(yīng)機(jī)理

先后進(jìn)行的基元反應(yīng)反映了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)歷程，反應(yīng)歷程又稱反應(yīng)機(jī)理。

3．飛秒化學(xué)

(1)基元反應(yīng)的整個過程一般分為：始態(tài)→過渡態(tài)→終態(tài)(或中間體、中間產(chǎn)物)。

(2)跟蹤和檢測化學(xué)反應(yīng)中某些壽命極短的中間體或過渡態(tài)，必須采用10－15～10－12s的時間分辨技術(shù)，可以分辨分子、原子飛秒級變動圖像的激光脈沖技術(shù)，可以跟蹤、觀察基元反應(yīng)的整個過程。

(3)對超快速化學(xué)反應(yīng)的研究稱為飛秒(fs,1fs＝10－15s)化學(xué)。

(4)飛秒化學(xué)對了解化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、控制反應(yīng)進(jìn)程、充分利用物質(zhì)和能源等非常重要。

1．由反應(yīng)物微粒一步直接實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)稱為基元反應(yīng)。某化學(xué)反應(yīng)是通過三步基元反應(yīng)實現(xiàn)：①Ce4＋＋Mn2＋―→Ce3＋＋Mn3＋；②Ce4＋＋Mn3＋―→Ce3＋＋Mn4＋；③Ti＋＋Mn4＋―→Ti3＋＋Mn2＋。由此可知：

(1)該反應(yīng)的總反應(yīng)的方程式為________________________________。

(2)該反應(yīng)的催化劑是________。

答案(1)2Ce4＋＋Ti＋===2Ce3＋＋Ti3＋(2)Mn2＋

解析催化劑是在化學(xué)反應(yīng)里能改變反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)速率(既能提高也能降低)，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有發(fā)生改變的物質(zhì)。從三個反應(yīng)可以看出Ce4＋最終變?yōu)镃e3＋，Ti＋變?yōu)門i3＋，Mn2＋沒變，故為催化劑。

2．甲烷氣相熱分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH4―→CH3—CH3＋H2，該反應(yīng)的機(jī)理如下：

①CH4―→·CH3＋·H；②________________________________；

③CH4＋H·―→·CH3＋H2；④·CH3＋H·―→CH4。補(bǔ)充反應(yīng)②的方程式。

答案·CH3＋CH4―→CH3—CH3＋H·

解析烷烴的熱解反應(yīng)，是典型的自由基反應(yīng)，自由基反應(yīng)一般經(jīng)歷鏈引發(fā)、鏈傳遞、鏈終止的過程，故第二步反應(yīng)屬于鏈傳遞環(huán)節(jié)，產(chǎn)物中還有自由基生成，且生成物有乙烷，故確定其反應(yīng)原理為·CH3＋CH4―→CH3—CH3＋H·。

3．利用某分子篩作催化劑，NH3可脫除廢氣中的NO和NO2，生成兩種無毒物質(zhì)，其反應(yīng)歷程如圖所示：

(1)X是________。

(2)上述歷程的總反應(yīng)為________________________________。

(3)由反應(yīng)歷程可知，[(NH4)(HNO2)]＋是該反應(yīng)的________。

答案(1)N2、H2O(2)2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O(3)中間產(chǎn)物

解析(1)圖示反應(yīng)可以生成X的反應(yīng)為[(NH4)2(NO2)]2＋＋NO===[(NH4)(HNO2)]＋＋X＋H＋，由原子守恒判斷X為N2和H2O。(2)由反應(yīng)歷程圖可知，氨氣、二氧化氮和一氧化氮是反應(yīng)物，氮氣與水是生成物，所以總反應(yīng)為2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O。(3)由反應(yīng)歷程可知，[(NH4)(HNO2)]＋是該反應(yīng)的中間產(chǎn)物。

在催化循環(huán)反應(yīng)體系中：

催化劑首先直接和原料反應(yīng)，反應(yīng)前后存在，反應(yīng)過程中不存在，催化劑可循環(huán)再生，即“失而復(fù)得”；而中間體(中間產(chǎn)物)只在反應(yīng)過程中出現(xiàn)。

1．鹵代烴與端基炔(R′C≡CH)催化偶聯(lián)反應(yīng)的一種機(jī)理如圖所示。下列說法錯誤的是()

A．偶聯(lián)反應(yīng)中起催化作用的是M和CuI

B．R′C≡CCu為該催化過程的中間產(chǎn)物

C．該偶聯(lián)反應(yīng)的原理為R′C≡CH＋RI―→R′C≡CR＋HI

D．該催化機(jī)理改變了反應(yīng)路徑和反應(yīng)熱

答案D

解析由轉(zhuǎn)化圖可知，偶聯(lián)反應(yīng)中起催化作用的是M和CuI，故A正確；由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，R′C≡CCu產(chǎn)生后又被消耗，為該催化過程的中間產(chǎn)物，故B正確；由流程可知，該偶聯(lián)反應(yīng)的原理為R′C≡CH＋RI―→R′C≡CR＋HI，故C正確；催化劑改變反應(yīng)路徑，不改變反應(yīng)熱，故D錯誤。

2．CO與N2O在鐵催化劑表面進(jìn)行如下兩步反應(yīng)，其相對能量與反應(yīng)歷程如圖所示。

第一步：Fe*＋N2O===FeO*＋N2

第二步：FeO*＋CO===Fe*＋CO2

回答下列問題：

(1)該反應(yīng)的催化劑是______________。

(2)第一步反應(yīng)是________(填“放熱”或“吸熱”，下同)反應(yīng)，第二步反應(yīng)是________反應(yīng)。

(3)該反應(yīng)的總反應(yīng)化學(xué)方程式為____________________________________________。

答案(1)Fe*(2)放熱放熱(3)CO＋N2O===N2＋CO2

解析(1)由題意可知，第一步Fe*被消耗，第二步又生成，說明Fe*是反應(yīng)的催化劑。(2)根據(jù)反應(yīng)歷程圖可知，兩步反應(yīng)的生成物的總能量均低于反應(yīng)物的總能量，則兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。(3)根據(jù)蓋斯定律：第一步反應(yīng)＋第二步反應(yīng)＝總反應(yīng)，則總反應(yīng)為CO＋N2O===N2＋CO2。

二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的理論分析

1．基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件

反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞，但是并不是每一次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

2．有效碰撞

3．活化能和活化分子

(1)活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。

對于某一化學(xué)反應(yīng)來說，在一定條件下，反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)是一定的。

(2)活化能：活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差，叫做反應(yīng)的活化能。

4．反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系圖

5．有效碰撞理論影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋

(1)濃度

反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→化學(xué)反應(yīng)速率增大；反之，化學(xué)反應(yīng)速率減小。

(2)壓強(qiáng)

增大壓強(qiáng)→氣體體積縮小→反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→化學(xué)反應(yīng)速率增大；反之，化學(xué)反應(yīng)速率減小。

壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，可轉(zhuǎn)化成濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

(3)溫度

升高溫度，反應(yīng)物分子的能量增加→使一部分原來能量較低的分子變成活化分子→活化分子的百分?jǐn)?shù)增大→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→化學(xué)反應(yīng)速率增大；反之，化學(xué)反應(yīng)速率減小。

(4)催化劑

使用催化劑→改變了反應(yīng)歷程(如下圖)，反應(yīng)的活化能降低→更多的反應(yīng)物分子成為活化分子→活化分子的百分?jǐn)?shù)增大→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→化學(xué)反應(yīng)速率增大。

(1)當(dāng)碰撞的分子具有足夠的能量和適當(dāng)?shù)娜∠驎r才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)()

(2)活化能大的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)()

(3)催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能，ΔH也會發(fā)生變化()

(4)活化能越高，反應(yīng)越難發(fā)生，反應(yīng)速率越慢()

(5)增大反應(yīng)物的濃度，使活化分子百分?jǐn)?shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率增大()

(6)增大壓強(qiáng)，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率一定增大()

(7)升高反應(yīng)體系溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率一定增大()

(8)一般使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，化學(xué)反應(yīng)速率增大()

答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)√(8)×

1．濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑四因素中，能夠改變活化分子百分?jǐn)?shù)的有哪些？

提示溫度、催化劑能夠改變活化分子百分?jǐn)?shù)。

2．基元反應(yīng)過渡狀態(tài)理論認(rèn)為，基元反應(yīng)在從反應(yīng)物到生成物的變化過程中要經(jīng)歷一個中間狀態(tài)，這個狀態(tài)稱為過渡態(tài)。例如，一溴甲烷與NaOH溶液反應(yīng)的過程可以表示為CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH

過渡態(tài)能量與反應(yīng)物的平均能量的差值相當(dāng)于活化能，基元反應(yīng)的活化能(能壘)越高，此步基元反應(yīng)速率越慢。請用有效碰撞理論解釋原因。

提示活化能大時，反應(yīng)物分子不易成為活化分子，很少發(fā)生有效碰撞，反應(yīng)不易發(fā)生。

1．下列說法不正確的是()

A．圖甲中曲線Ⅱ可以表示催化劑降低了反應(yīng)的活化能

B．圖乙中HI分子發(fā)生了有效碰撞

C．鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)活化能接近于零

D．增大反應(yīng)物濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增加

答案B

解析催化劑可降低反應(yīng)的活化能，A正確；能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞才是有效碰撞，由圖乙可知碰撞后沒有生成新物質(zhì)，即沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不是有效碰撞，B錯誤；鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實質(zhì)是氫離子與氫氧根離子反應(yīng)生成水，在溶液中氫離子與氫氧根離子已經(jīng)處于活躍狀態(tài)，因此鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的活化能接近于零，C正確；增大反應(yīng)物濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增加，D正確。

2．H2O2是重要的消毒劑、氧化劑，研究其分解反應(yīng)有重要意義。KI能催化H2O2的分解。

①不加KI：2H2O2===2H2O＋O2↑

②加入KI：H2O2＋I(xiàn)－===H2O＋I(xiàn)O－；H2O2＋I(xiàn)O－===H2O＋O2↑＋I(xiàn)－

H2O2分解反應(yīng)過程中能量變化如圖所示。下列判斷不正確的是()

A．加入KI后改變了反應(yīng)的歷程

B．加入KI后改變了反應(yīng)2H2O2===2H2O＋O2的反應(yīng)熱

C．H2O2＋I(xiàn)－===H2O＋I(xiàn)O－是吸熱反應(yīng)

D．KI降低了該反應(yīng)的活化能

答案B

解析由反應(yīng)歷程圖可知，不加KI時反應(yīng)一步完成，加入KI后分兩步進(jìn)行，并且KI是催化劑，即加入KI后改變了反應(yīng)的歷程，故A項正確；KI是該反應(yīng)的催化劑，但催化劑不能改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，即不能改變反應(yīng)的反應(yīng)熱，故B項錯誤；加入KI后反應(yīng)分兩步進(jìn)行：H2O2＋I(xiàn)－===H2O＋I(xiàn)O－、H2O2＋I(xiàn)O－===H2O＋O2↑＋I(xiàn)－，由圖可知，H2O2和I－具有的能量小于H2O和IO－具有的能量，所以該步反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故C項正確；催化劑能降低反應(yīng)的活化能，KI是該反應(yīng)的催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，故D項正確。

活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系

三、催化機(jī)理與反應(yīng)歷程

1．催化劑特點

(1)催化劑具有高效性和選擇性，某種催化劑對某一反應(yīng)可能催化活性很強(qiáng)，但對其他反應(yīng)不一定具有催化作用，可以選用合適的催化劑來調(diào)控反應(yīng)。

(2)催化劑的催化活性除了與自身成分有關(guān)外，還與粒徑、合成方法等因素以及溫度、壓強(qiáng)等條件有關(guān)，催化劑發(fā)揮作用需要維持在活性溫度范圍內(nèi)，溫度過高，催化活性降低。

2．催化劑與反應(yīng)歷程

(1)催化反應(yīng)歷程可表示為擴(kuò)散→吸附→斷鍵→成鍵→脫附。

(2)催化劑通過參與反應(yīng)改變反應(yīng)歷程、降低反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率?；罨茉酱?，反應(yīng)越難進(jìn)行。

(3)復(fù)雜反應(yīng)中的速度控制步驟決定反應(yīng)的速率，各步基元反應(yīng)活化能(能壘)大的慢反應(yīng)是決定整個反應(yīng)速率的關(guān)鍵步驟。故改變溫度，活化能大的反應(yīng)速率改變程度大。

1．反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低，同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

積碳反應(yīng)：CH4(g)===C(s)＋2H2(g)消碳反應(yīng)：CO2(g)＋C(s)===2CO(g)

ΔH/(kJ·mol－1)＋75＋172

活化能/(kJ·mol－1)催化劑X3391

催化劑Y4372

由上表判斷，催化劑X________(填“優(yōu)于”或“劣于”)Y，理由是______________________

_______________________________________________________________________________。

提示劣于催化劑X較催化劑Y，積碳反應(yīng)時，活化能低，反應(yīng)速率大，消碳反應(yīng)時，活化能高，反應(yīng)速率小，綜合考慮，催化劑X較催化劑Y更利于積碳反應(yīng)，不利于消碳反應(yīng)，會降低催化劑活性

2．生物催化劑——酶對反應(yīng)速率的影響如圖所示：

根據(jù)酶促反應(yīng)速率曲線說明酶的催化活性：_________________________________________。

提示由曲線說明在最適的溫度和pH條件下，酶的活性最高

對催化劑的選擇性的理解

(1)同一反應(yīng)，不同催化劑對該反應(yīng)的催化效果不同。

(2)同一催化劑，對不同反應(yīng)催化效果也不同。

(3)催化劑的催化活性還與溫度、酸堿度等因素有關(guān)，使用催化劑時需選擇適宜條件。

1．甲酸被認(rèn)為是理想的氫能載體，我國科技工運(yùn)用DFT計算研究單分子HCOOH在催化劑表面分解產(chǎn)生H2的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。

回答下列問題：

(1)該歷程中決定正反應(yīng)速率步驟的能壘(活化能)E正＝________eV，該步驟的反應(yīng)方程式為________________________________________________________________________。

(2)該歷程中甲酸分解制氫氣的熱化學(xué)方程式為__________________________