1、微专题化学反应历程的能量探析1.基元反应、过渡态理论及活化能(1)基元反应：研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。 (2)过渡态理论：过渡态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。这与爬山类似，山的最高点便是过渡态。化学反应历程的能量探析2.多步反应的活化能及与速率的关系(1)多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，及达到该过渡态所需要的活化能(如图E1、E2)，而该复合反应的活化能只是由
2、实验测算的表观值，没有实际物理意义。(2)活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。化学反应历程的能量探析3.催化剂与活化能(1)催化剂的催化机理：催化剂参与化学反应，生成能量更低的中间产物，降低了达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，速率加快。这就是我们经常说的催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。(2)催化反应一般过程(简化的过程)：反应物扩散到催化剂表面；反应物被吸附在催化剂表面；被吸附的反应物发生化学反应生成产物；产物的解吸。化学反应历程的能量探析例研究表明CO与N2O在Fe作用下发生
3、反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为：N2OFe=N2FeO(慢)；FeOCO=CO2Fe(快)。下列说法正确的是A.反应是氧化还原反应，反应是非氧化还原反应B.两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应决定C.Fe使反应的活化能减小，FeO是中间产物D.若转移1 mol电子，则消耗11.2 L N2O化学反应历程的能量探析解析反应FeOCO=CO2Fe(快)，元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故A项错误；总反应速率由反应慢的决定，即由反应决定，故B项错误；Fe作催化剂，使反应的活化能减小，FeO是中间产物，故C项正确；气体存在的条件未知，则不能确定气体的体积，故D项错误
4、。化学反应历程的能量探析1.(2018海南，12改编)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SO2。下列说法正确的是A.每活化一个氧分子吸收0.29 eV能量B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eVC.氧分子的活化是CO的断裂与OO的生成 过程D.炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂跟踪训练解析由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放出能量，故A不符合题意；由图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18 eV，故B不符合题意；由图可知，氧分子的活化是OO的断裂与CO的生成过程，故
5、C不符合题意；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中SO2转化为SO3的催化剂。跟踪训练2.(2018北京，7改编)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.CH4CH3COOH过程中，有CH发生断裂C.放出能量并形成了CCD.该催化剂可改变反应的反应热跟踪训练解析CH4CO2 CH3COOH，反应的原子利用率为100%，A对；由题图可知，CH4CH3COOH有CH发生断裂，B对；反应物总能量高于生成物总能量，反应放出能量，形
6、成了CC，C对；催化剂只改变反应的途径，不改变反应的反应热，D错。跟踪训练3.(2019北京月考)N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O表面转化为无害气体，其反应原理为N2O(g)CO(g)=CO2(g)N2(g)H，有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是A.HH1H2B.H226 kJmol1C.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能D.为了实现转化，需不断向反应器中补充Pt2O和Pt2O跟踪训练由图示分析可知，反应物总能量高于生成物总能量，反应为放热反应，反应焓变H134 kJmol1360 kJmol1226 kJmol1，故B正确；跟踪训练正
7、反应的活化能Ea134 kJmol1小于逆反应的活化能Eb360 kJmol1，故C正确；跟踪训练4.(2020山东等级模拟考，15改编)热催化合成氨面临的两难问题是：釆用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了TiHFe双温区催化剂(TiH区域和Fe区域的温度差可超过 100 )。TiHFe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是A.为氮氮三键的断裂过程B.在低温区发生C.为N原子由Fe区域向TiH区域的传递过程D.使用TiHFe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应跟踪训练由题中图示可知，过程完成了TiHFe
8、*N 到TiH*NFe两种过渡态的转化，N原子由Fe区域向TiH区域传递，C正确；化学反应不会因加入催化剂而改变吸放热情况，所以D错误。解析 经历过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，所以A错误；为催化剂吸附N2的过程，为形成过渡态的过程，为N2解离为N的过程，以上都需要在高温时进行，所以B错误；跟踪训练_。5.2019全国卷，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*标注。可知水煤气变换的H_0 (填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正_eV，写出该步骤的化学方程式_小于2.02H2O*=COOH*2H*OH*(或H2O*=H*OH*)COOH*H*跟踪训练解析观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质的相对能量低于始态物质的相对能量，说明该反应是放热反应，H小于0。过渡态物质的相对能量与起始态物质的相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV，该步起始物质为COOH*H*H2O*，产物为COOH*2H*OH*。跟踪训练敬请各位老师提出宝贵意见！
