高考化学一轮复习讲义（全国版） 第7章 第37讲　热点强化12　化学反应历程、机理的分析应用.docxVIP

热点强化12化学反应历程、机理的分析应用

1．大多数的化学反应不能一步完成，在微观上是分几步完成的，每一步反应都叫一个基元反应。

如反应：H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O，通过大量实验提出它们微观过程如下：

(1)H＋＋H2O2H3Oeq\o\al(＋,2)；

(2)H3Oeq\o\al(＋,2)＋Br－===H2O＋HOBr；

(3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2。

2．基元反应过渡状态理论

基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到生成物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。

AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC

反应物过渡态生成物

过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH

3．活化能与反应机理

使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且均比总反应的活化能低，故一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示：

E1为总反应的活化能，E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。

1．已知反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－752kJ·mol－1的反应机理如下：

①2NO(g)N2O2(g)(快)

②N2O2(g)＋H2(g)N2O(g)＋H2O(g)(慢)

③N2O(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O(g)(快)

下列有关说法错误的是()

A．①的逆反应速率大于②的正反应速率

B．②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效

C．N2O2和N2O是该反应的催化剂

D．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大

答案C

解析①为快反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较小，反应更容易发生；②为慢反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较大，②中正反应的活化能大于①中逆反应的活化能，因此①的逆反应速率大于②的正反应速率，A项正确；②为慢反应，反应慢说明反应的活化能大，物质微粒发生碰撞时，许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B项正确；反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，C项错误；总反应为放热反应，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，D项正确。

2．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．CH4→CH3COOH过程中，有C—H发生断裂

C．①→②放出能量并形成了C—C

D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率

答案D

解析根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4＋CO2eq\o(――――→,\s\up7(催化剂))CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；CH4选择性活化变为①过程中，有1个C—H断裂，B项正确；根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成了C—C，C项正确；催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡转化率，D项错误。

3．(2022·哈尔滨质检)已知：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.0kJ·mol－1。以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下：

过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)ΔH＝＋313.2kJ·mol－1

过程Ⅱ：……

下列说法不正确的是()

A．过程Ⅰ中每消耗232gFe3O4转移2mol电子

B．过程Ⅱ的热化学方程式为3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)ΔH＝＋128.9kJ·mol－1

C．过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是太阳能→化学能→热能

D．铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点

答案C

解析过程Ⅰ中每消耗232gFe3O4反应生成0.5molO2，转移电子0.5×4mol＝2mol，故A正确；由盖斯定律可知，总反应×eq\f(1,2)－过程Ⅰ反应×eq\f(1,2)得过程Ⅱ反应及焓变，故B正确；过程Ⅰ和过程Ⅱ都是吸热反应，过程Ⅰ是将光能转化为热能，热能转化为化学能，过程Ⅱ中能量转化的形式还是热能转化为化学能，故C错误；铁氧化合物循环制H2以太阳能为热源分解Fe3O4，以水和Fe3O4为原料，具有成本低的优点，氢气和氧气分步生成，具有产物易分离的优点，