2022-2023學(xué)年蘇教版選擇性必修1 專(zhuān)題2 第一單元 微專(zhuān)題6 化學(xué)反應(yīng)歷程與化學(xué)反應(yīng)速率 學(xué)案

微專(zhuān)題6化學(xué)反應(yīng)歷程與化學(xué)反應(yīng)速率1．基元反應(yīng)、過(guò)渡態(tài)理論及活化能(1)基元反應(yīng)：研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)并不是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單碰撞就能完成，往往要經(jīng)過(guò)多個(gè)反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)。每一步反應(yīng)都稱(chēng)為基元反應(yīng)。(2)過(guò)渡態(tài)理論：過(guò)渡態(tài)理論認(rèn)為，反應(yīng)物分子并不只是通過(guò)簡(jiǎn)單碰撞直接形成產(chǎn)物，而是必須經(jīng)過(guò)一個(gè)形成活化絡(luò)合物的過(guò)渡狀態(tài)，并且達(dá)到這個(gè)過(guò)渡狀態(tài)需要一定的活化能。這與爬山類(lèi)似，山的最高點(diǎn)便是過(guò)渡態(tài)。2．多步反應(yīng)的活化能及與速率的關(guān)系(1)多步反應(yīng)的活化能：反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的過(guò)程中要經(jīng)過(guò)能量較高的過(guò)渡態(tài)。過(guò)渡態(tài)的平均能量與反應(yīng)物分子的平均能量的差為反應(yīng)的活化能(如圖所示)。圖中表示CH4與Cl2生成CH3Cl的反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的能量變化，Ea1表示第一步反應(yīng)的活化能，Ea2表示第二步反應(yīng)的活化能，ΔH是CH4與Cl2生成CH3Cl兩步總反應(yīng)的反應(yīng)熱。(2)活化能和速率的關(guān)系：基元反應(yīng)的活化能越大，反應(yīng)物到達(dá)過(guò)渡態(tài)就越不容易，該基元反應(yīng)的速率就越慢。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的速率取決于速率最慢的基元反應(yīng)。上述反應(yīng)中Ea2較小，因而第二步為快反應(yīng)，第一步是慢反應(yīng)，它決定了CH4與Cl2生成CH3Cl的反應(yīng)速率。3．催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化劑是通過(guò)降低反應(yīng)所需的活化能來(lái)增大反應(yīng)速率的。如圖所示，沒(méi)有催化劑參與的反應(yīng)，活化能(Ea2)較大，則反應(yīng)速率較??；而有催化劑參與的反應(yīng)，活化能(Ea1)較小，則反應(yīng)速率較大。1．研究表明CO與N2O在Fe＋作用下發(fā)生反應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示，兩步反應(yīng)分別為：①N2O＋Fe＋=N2＋FeO＋(慢)；②FeO＋＋CO=CO2＋Fe＋(快)。下列說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)①是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)②是非氧化還原反應(yīng)B．兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率由反應(yīng)②決定C．Fe＋使反應(yīng)的活化能減小，F(xiàn)eO＋是中間產(chǎn)物D．若轉(zhuǎn)移1mol電子，則消耗11.2LN2O答案C解析反應(yīng)②FeO＋＋CO=CO2＋Fe＋(快)，元素化合價(jià)發(fā)生變化，屬于氧化還原反應(yīng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；總反應(yīng)速率由反應(yīng)慢的一步?jīng)Q定，即由反應(yīng)①?zèng)Q定，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe＋作催化劑，使反應(yīng)的活化能減小，F(xiàn)eO＋是中間產(chǎn)物，故C項(xiàng)正確；氣體存在的條件未知，不能確定氣體的體積，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．pH>10時(shí)，CO2與OH－的反應(yīng)歷程如下：①CO2＋OH－HCOeq\o\al(－,3)ΔH1(慢反應(yīng))；②HCOeq\o\al(－,3)＋OH－COeq\o\al(2－,3)＋H2OΔH2(瞬間完成)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．①的活化能大于②的活化能B．ΔH1一定大于0，ΔH2一定小于0C．總反應(yīng)的焓變?yōu)棣1＋ΔH2D．總反應(yīng)的速率由①?zèng)Q定答案B解析反應(yīng)①的速率較慢，證明反應(yīng)①需要的活化能大于反應(yīng)②的活化能，故A正確；焓變大于零或者小于零與反應(yīng)快慢無(wú)關(guān)，只與反應(yīng)是吸熱或放熱有關(guān)，所以無(wú)法判斷，故B錯(cuò)誤；根據(jù)蓋斯定律可知，總反應(yīng)的焓變?yōu)棣1＋ΔH2，故C正確；總反應(yīng)的速率由反應(yīng)慢的一步?jīng)Q定，所以該反應(yīng)的總反應(yīng)速率由①?zèng)Q定，故D正確。3．(2021·安徽蕪湖單元測(cè)試)反應(yīng)4HBr(g)＋O2(g)=2H2O(g)＋2Br2(g)的能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖所示：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．HOOBr和HOBr均是反應(yīng)的中間體B．活化能最大的步驟反應(yīng)為HBr(g)＋O2(g)=HOOBr(g)C．三步反應(yīng)中，第一步反應(yīng)的速率最慢D．用E表示鍵能，該反應(yīng)的ΔH＝2E(Br—Br)＋4E(H—O)－4E(H—Br)－E(O=O)答案D解析由圖可得HOOBr和HOBr均是反應(yīng)的中間體，A項(xiàng)正確；第一步反應(yīng)的活化能最大，發(fā)生反應(yīng)4HBr(g)＋O2(g)=3HBr(g)＋HOOBr(g)，簡(jiǎn)化為HBr(g)＋O2(g)=HOOBr(g)，B項(xiàng)正確；第一步反應(yīng)的活化能最大，反應(yīng)速率最慢，C項(xiàng)正確；ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．(2021·湖南模擬)活潑自由基與氧氣的反應(yīng)一直是關(guān)注的熱點(diǎn)。HNO自由基與O2反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．產(chǎn)物的穩(wěn)定性：P1>P2C．該過(guò)程中最大正反應(yīng)的活化能E正＝186.19kJ·mol－1D．相同條件下，由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：v(P1)<v(P2)答案C解析根據(jù)圖像可知，此反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，故此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；物質(zhì)的能量越高越不穩(wěn)定，根據(jù)圖像可知，產(chǎn)物P1的能量高于產(chǎn)物P2的能量，故產(chǎn)物的穩(wěn)定性：P1<P2，故B錯(cuò)誤；最大的正反應(yīng)的活化能出現(xiàn)在由中間產(chǎn)物Z到過(guò)渡態(tài)Ⅳ時(shí)，即最大正反應(yīng)的活化能E正＝－18.92kJ·mol－1－(