化學(xué)反應(yīng)歷程及機(jī)理課件

高三二輪復(fù)習(xí)物質(zhì)轉(zhuǎn)化微觀過程探析

——化學(xué)反應(yīng)歷程或機(jī)理專題復(fù)習(xí)在原子、分子水平上認(rèn)識物質(zhì)，了解化學(xué)可以識別、改變和創(chuàng)造分子；了解物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系；了解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)、基本原理以及能量變化等規(guī)律。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)：宏觀辨識與微觀探析，變化觀念與平衡思想，證據(jù)推理與模型認(rèn)識，科學(xué)探究與創(chuàng)新意識，科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》《化學(xué)考試大綱（2019）》物質(zhì)轉(zhuǎn)化微觀過程探析

——化學(xué)反應(yīng)歷程或機(jī)理專題復(fù)習(xí)研究價值：反應(yīng)歷程或機(jī)理的研究在可以掌握反應(yīng)的本質(zhì)、指導(dǎo)實驗的選擇性從而獲得較高的產(chǎn)率、設(shè)計新的化學(xué)反應(yīng)，指導(dǎo)新物質(zhì)合成……第1課時反應(yīng)機(jī)理：反應(yīng)機(jī)理是化學(xué)中用來描述某一化學(xué)變化所經(jīng)由的全部基元反應(yīng)，機(jī)理詳細(xì)描述了每一步轉(zhuǎn)化的過程，包括過渡態(tài)的形成，鍵的斷裂和生成，以及各步的相對速率大小等。概念解讀：反應(yīng)歷程:反應(yīng)歷程是指化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物通過的途徑。

例1．[2018新課標(biāo)Ⅰ卷28題節(jié)選]采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問題：A．v（第一步的逆反應(yīng)）>v（第二步反應(yīng)）B．反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D．第三步反應(yīng)活化能較高（3）對于反應(yīng)2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程：第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反應(yīng)第三步NO+NO3→2NO2快反應(yīng)其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是__________（填標(biāo)號）?？枷颍ㄒ唬┓磻?yīng)過程中的物質(zhì)變化（3）對于反應(yīng)2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程：第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反應(yīng)第三步NO+NO3→2NO2快反應(yīng)總反應(yīng)反應(yīng)速率主要取決于哪一步反應(yīng)？慢反應(yīng)有效碰撞次數(shù)少單位體積內(nèi)活化分子數(shù)少活化能大該過程中間產(chǎn)物有哪些？基元反應(yīng)例1．[2018新課標(biāo)Ⅰ卷28題節(jié)選]采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：ACA．v（第一步的逆反應(yīng)）>v（第二步反應(yīng)）B．反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D．第三步反應(yīng)活化能較高（3）對于反應(yīng)2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程：第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反應(yīng)第三步NO+NO3→2NO2快反應(yīng)其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是__________（填標(biāo)號）。是因為該反應(yīng)是慢反應(yīng)嗎？【總結(jié)提升】基元反應(yīng)、多步反應(yīng)的活化能及與速率的關(guān)系1.基元反應(yīng)：基元反應(yīng)是指在反應(yīng)中一步直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的反應(yīng)，又稱為簡單反應(yīng)。2.活化能和速率的關(guān)系：活化能與反應(yīng)速率有什么關(guān)系？總反應(yīng)反應(yīng)速率主要取決于快反應(yīng)還是慢反應(yīng)？焓變?nèi)Q于什么？焓變與正、逆反應(yīng)活化能有什么關(guān)系？催化劑能降低活化能嗎？催化劑是怎樣降低活化能的？例2.(2018·海南，12)炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發(fā)現(xiàn)它可以活化氧分子，生成活化氧?；罨^程的能量變化模擬計算結(jié)果如圖所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列說法錯誤的是()A.氧分子的活化是O—O鍵的斷裂與C—O鍵的生成過程B.每活化一個氧分子放出0.29eV的能量C.水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.42eVD.炭黑顆粒是大氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的催化劑考向（二）反應(yīng)過程中的能量變化活化能Ea1

過渡態(tài)1中間產(chǎn)物過渡態(tài)2反應(yīng)物ΔH=-0.29eV活化能Ea3

ΔH

產(chǎn)物活化能Ea2

活化能是指能量變化最大的那個嗎？活化能是指反應(yīng)中能壘最大的那個反應(yīng)歷程例2.(2018·海南，12)炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發(fā)現(xiàn)它可以活化氧分子，生成活化氧?；罨^程的能量變化模擬計算結(jié)果如圖所示?；罨蹩梢钥焖傺趸趸?。下列說法錯誤的是()A.氧分子的活化是O—O鍵的斷裂與C—O鍵的生成過程B.每活化一個氧分子放出0.29eV的能量C.水可使氧分子活化反應(yīng)的活化能降低0.42eVD.炭黑顆粒是大氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的催化劑C練習(xí)1（2020山東高考題14）1，3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步：第一步H+進(jìn)攻1，3-丁二烯生成碳正離子()；第二步Br－進(jìn)攻碳正離子完成1，2-加成或1，4-加成。反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如下圖所示。已知在0℃和40℃時，1，2-加成產(chǎn)物與1，4-加成產(chǎn)物的比例分別為70:30和15:85。下列說法正確的是A.1，4-加成產(chǎn)物比1，2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定B.與0℃相比，40℃時1，3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大C.從0℃升至40℃，1，2-加成正反應(yīng)速率增大，1，4-加成正反應(yīng)速率減小D.從0℃升至40℃，1，2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度AD0℃和40℃時，1,2-加成產(chǎn)物與1,4-加成產(chǎn)物的比例分別為70:30和15:85，為什么會有這種變化？過渡態(tài)1中間產(chǎn)物過渡態(tài)2反應(yīng)物產(chǎn)物1ΔH<0產(chǎn)物2ΔH

若升溫，平衡如何移動？V正、V逆如何變化？從活化能來看，誰的反應(yīng)速率大？從生成物能量來看，誰更穩(wěn)定？【總結(jié)提升】考察能量變化反應(yīng)機(jī)理、歷程類圖像題解題方法：坐標(biāo)物質(zhì)能量微粒變化反應(yīng)物生成物過渡態(tài)中間產(chǎn)物ΔH

活化能（能壘）催化劑主產(chǎn)物快反應(yīng)慢反應(yīng)例3.(2020·全國卷Ⅰ，10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反應(yīng)過程如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.CH3COI是反應(yīng)中間體B.甲醇羰基化反應(yīng)為CH3OH＋CO===CH3CO2HC.反應(yīng)過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變D.存在反應(yīng)CH3OH＋HI===CH3I＋H2O考向（三）反應(yīng)過程中的微粒變化催化劑總反應(yīng)：CH3OH＋CO===CH3CO2H[Rh(CO)2I2]－例3.(2020·全國卷Ⅰ，10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反應(yīng)過程如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.CH3COI是反應(yīng)中間體B.甲醇羰基化反應(yīng)為CH3OH＋CO===CH3CO2HC.反應(yīng)過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變D.存在反應(yīng)CH3OH＋HI===CH3I＋H2OC乙酰碘或1-碘乙酮練習(xí)3.據(jù)文獻(xiàn)報道：Fe(CO)5催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。請同學(xué)們根據(jù)題干、圖像及本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容設(shè)計出四個選項，并試著給出你這樣考察的理由？五羰基鐵催化劑總反應(yīng)CO＋H2OCO2＋H2練習(xí)3.（2020?新課標(biāo)Ⅱ卷）據(jù)文獻(xiàn)報道：Fe(CO)5催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。下列敘述錯誤的是()CA．OH－參與了該催化循環(huán) B．該反應(yīng)可產(chǎn)生清潔燃料H2C．該反應(yīng)可消耗溫室氣體CO2

D．該催化循環(huán)中Fe的成鍵數(shù)目發(fā)生變化【總結(jié)提升】循環(huán)型催化反應(yīng)機(jī)理類歷程圖解題方法：明確反應(yīng)物和生成物：明確催化劑和中間產(chǎn)物：寫總反應(yīng)：質(zhì)量守恒定律，注意沒標(biāo)出的物質(zhì)，氧化還原反應(yīng)例4.（2020北京高考T9）硫酸鹽(含SO42－、HSO4－)氣溶膠是PM2.5的成分之一。近期科研人員提出了霧霾微顆粒中硫酸鹽生成的轉(zhuǎn)化機(jī)理，其主要過程示意圖如下：下列說法不正確的是A.該過程有H2O參與 B.NO2是生成硫酸鹽的氧化劑C.硫酸鹽氣溶膠呈酸性 D.該過程沒有生成硫氧鍵A.該過程有H2O參與 B.NO2是生成硫酸鹽的氧化劑C.硫酸鹽氣溶膠呈酸性 D.該過程沒有生成硫氧鍵D練習(xí)3．某科研人員提出HCHO與O2在羥基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的歷程示意圖如下(圖中只畫出了HAP的部分結(jié)構(gòu))。下列說法錯誤的是()A．過渡態(tài)是該歷程中能量最高的狀態(tài)B．HCHO在反應(yīng)過程中，C-H鍵全部斷裂C．CO2分子中的氧原子全部來自O(shè)2D．該反應(yīng)可表示為：HCHO+O2CO2+

H2O

CA．過渡態(tài)是該歷程中能量最高的狀態(tài)B．HCHO在反應(yīng)過程中，C-H鍵全部斷裂C．CO2分子中的氧原子全部來自O(shè)2D．該反應(yīng)可表示為：HCHO+O2CO2+

H2O

知識整合1.簡化后的價鍵分析模型

2.簡化后的有效碰撞模型

有效碰撞活化分子活化能

有效碰撞的條件：（1）對于反應(yīng)：AB＋C―→A＋BCΔH<0AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC

反應(yīng)物過渡態(tài)

生成物過渡態(tài)能量高極不穩(wěn)定

3.基元反應(yīng)過渡狀態(tài)理論(2)兩步完成的化學(xué)反應(yīng)對于反應(yīng)：A+B―→DA＋B―→第一過渡態(tài)―→C―→第二過渡態(tài)―→D

反應(yīng)物過渡態(tài)1中間體過渡態(tài)2

生成物

Ea1>Ea2第一步為慢反應(yīng)，第二步為快反應(yīng)決定總反應(yīng)快慢的是第一步反應(yīng)。ΔH1>0ΔH2<0ΔH<01.（2019全國1卷28題節(jié)選）（3）我國學(xué)者結(jié)合實驗與計算機(jī)模擬結(jié)果研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面的物種用*標(biāo)注可知水煤氣變換的△H_____________0（填“大于”，“等于”或“小于”），該歷程中最大的能壘（活化能）E正=________ev,寫出該步驟的化學(xué)方程式________________________________________。210－1小于2.02COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*課后鞏固練習(xí)2．一定條件下，乙醛可發(fā)生分解：CH3CHO(l)→CH4＋COΔH>0已知該反應(yīng)的活化能為190kJ·mol－1。在含有少量I2的溶液中，該反應(yīng)的機(jī)理如下：反應(yīng)Ⅰ：CH3CHO＋I(xiàn)2→CH3I＋HI＋CO(慢)反應(yīng)Ⅱ：CH3I＋HI→CH4＋I(xiàn)2(快)下列有關(guān)該反應(yīng)的敘述正確的是__________（填標(biāo)號）

A.反應(yīng)速率與I2的濃度有關(guān)B.HI在反應(yīng)Ⅰ中是氧化產(chǎn)物C.反應(yīng)焓變的絕對值等于190kJ·mol－1D.乙醛的分解速率主要取決于反應(yīng)ⅡE.升高溫度，乙醛的分解率變大F.I2能降低該反應(yīng)的活化能和焓變G.反應(yīng)Ⅱ的活化能比反應(yīng)Ⅰ大H.CH3I和HI都是中間產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素AEH焓變與正、逆反應(yīng)活化能有什么關(guān)系？總反應(yīng)反應(yīng)速率主要取決于快反應(yīng)還是慢反應(yīng)？焓變只取決于什么？活化能與反應(yīng)速率有什么關(guān)系？如何區(qū)分催化劑與中間產(chǎn)物？催化劑能降低活化能嗎？3．(2018·北京，7)我國科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3COOH的催化反應(yīng)歷程。該歷程示意圖如下。下列說法不正確的是A．生成CH3COOH總反應(yīng)的原子利用率為100%B．CH4→CH3COOH過程中，有C—H鍵發(fā)生斷裂C．①→②放出能量并形成了C—C鍵D．該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率D4.（福建適應(yīng)性考試T5）.有研究認(rèn)為，強(qiáng)堿性溶液中反應(yīng)I－+ClO=IO－+Cl－分三步進(jìn)行，其中兩步如下：第一步ClO－+H2O→HOCl+OH－K1=3.3×10－10第三步HOI+OH－→IO－+H2OK3=2.3×103下列說法錯誤的是(