鲁科版高中化学选择性必修1化学反应原理精品课件 第2章 化学反应的方向、限度与速率 教考衔接5 能量— 反应过程图示分析及应用.pptVIP

深挖教材1.教材模型及分析教材模型图2-3-7臭氧分解反应以及氯自由基催化臭氧分解反应过程中的能量变化示意图模型分析图为O3在有催化剂和无催化剂两种情况下的分解反应。(1)在无催化剂的情况下:Ea为正反应的活化能;ΔH为此反应的焓变。(2)有催化剂时,总反应分成了两步反应,包括催化剂参与的反应和使催化剂再生成的反应。反应①为吸热反应,产物为总反应的中间产物,反应②为放热反应,总反应为放热反应。两步反应的活化能分别为Ea1和Ea2,Ea1Ea2,因此第一步反应为决速步。(3)催化剂的作用:降低反应的活化能,加快反应速率,但不影响ΔH,反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(反应产物)能量的相对大小。2.模型应用与指导根据反应中能量的相对高低可以定性分析吸热反应和放热反应,比较物质的稳定性,定量计算ΔH的数值;根据各步反应中最大的活化能,确定反应历程中的决速步。链接高考模型应用1——反应历程中焓变的计算(简单应用)1.(2021·重庆卷)“天朗气清,惠风和畅。”研究表明,利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO,简化中间反应历程后,相对能量变化如图所示。已知CO(g)的燃烧热(即摩尔燃烧焓)ΔH=-283kJ·mol-1,则2N2O(g)═2N2(g)+O2(g)的反应热ΔH(kJ·mol-1)为()A.-152 B.-76C.+76 D.+152A解析已知CO(g)的燃烧热ΔH=-283kJ·mol-1,可得CO(g)+O2(g)═CO2(g)ΔH=-283kJ·mol-1①,由图可得N2O(g)+CO(g)═N2(g)+CO2(g)ΔH=123kJ·mol-1+77kJ·mol-1-330kJ·mol-1-229kJ·mol-1=-359kJ·mol-1②,由盖斯定律,(反应②-①)×2可得反应2N2O(g)═2N2(g)+O2(g),反应热ΔH=(-359kJ·mol-1+283kJ·mol-1)×2=-152kJ·mol-1,答案选A。关键信息(1)图中为利用Ir+可催化消除大气污染物N2O和CO,简化中间反应历程后的相对能量变化;(2)吸收能量的过程为中间体Ⅰ→N2(g)+IrO++CO(g)、中间体Ⅱ→N2(g)+Ir++CO2(g),放出能量的过程为N2O(g)+Ir++CO(g)→中间体Ⅰ、N2(g)+IrO++CO(g)→中间体Ⅱ。模型应用2——反应最快或最慢步骤(决速步骤)的判断(复杂应用)下列说法正确的是()A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步B.反应结束后,溶液中存在18OH-C.反应结束后,溶液中存在D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变B模型应用3——相同反应物的不同反应历程(复杂应用)3.(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)P(g)。反应历程(下图)中,M为中间产物。其他条件相同时,下列说法不正确的是()A.使用催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ,反应历程都分4步进行B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大C.使用催化剂Ⅱ时,反应体系更快达到平衡D.使用催化剂Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大C关键信息(1)使用催化剂Ⅰ和Ⅱ,均存在4个能垒;(2)R的能量高于P;(3)使用催化剂Ⅰ时,决速步为第三步反应;使用催化剂Ⅱ时,决速步为第一步反应。解析由图可知,使用催化剂Ⅰ和Ⅱ,均存在4个能垒,故反应历程都分为4步进行,A正确;由图可知,该反应是放热反应,平衡后升高温度,平衡逆向移动,R的浓度增大,B正确;使用催化剂Ⅱ时,R→M转化的活化能更大,反应速率比使用催化剂Ⅰ更慢,故反应体系达到平衡所需时间更长,C错误;使用催化剂Ⅰ时,决速步为第三步反应,容易得到较多的M,使用催化剂Ⅱ时,决速步为第一步反应,得到的M浓度较小,故使用催化剂Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大,D正确。