2025届高中化学全程复习学案全套41反应历程与化学反应速率

这是一份2025届高中化学全程复习学案全套41反应历程与化学反应速率，共9页。学案主要包含了教考衔接，对点演练等内容，欢迎下载使用。
1.了解基元反应、过渡态理论，了解速率方程和速率常数。
2．掌握多因素对化学反应速率影响的分析方法。
考点一 基元反应 过渡态理论
1.基元反应
(1)概念：大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应都称为基元反应。
(2)速率方程：对于基元反应aA＋bB===gG＋hH，其速率方程可写为v＝____________(其中k称为速率常数，恒温下，k不因反应物浓度的改变而变化)。
2．过渡态理论
如图所示是两步完成的化学反应，分析并回答下列问题。
(1)该反应的反应物为A、B，中间体为C，生成物为D。
(2)由A、B生成C的反应为吸热反应，由C生成D的反应为____热反应，总反应为放热反应。
(3)第一步为____(填“快”或“慢”，下同)反应，第二步为____反应，决定总反应快慢的是慢反应。
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，使反应速率加快。
反应A＋B→AB的活化能为________。
加入催化剂K后，反应分两步进行：
①A＋K→AK 活化能为Ea1(慢反应)
②AK＋B→AB＋K 活化能为Ea2(快反应)
总反应方程式：A＋B K AB，反应活化能(能垒)为________。
(2)活化能与化学反应速率的关系
①加入催化剂后，两步基元反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。
②两步基元反应由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，决定整个反应的快慢。
【教考衔接】
典例[2023·全国甲卷，28(3)]MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＜”或“＝”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。
听课笔记


【对点演练】
考向一 反应机理——快反应与慢反应
1．已知反应：2NO(g)＋Br2(g)⇌2NOBr(g) ΔH＝－a kJ·ml－1(a＞0)，其反应机理如下：
①NO(g)＋Br2(g)⇌NOBr2(g) 快
②NO(g)＋NOBr2(g)⇌2NOBr(g) 慢
下列有关该反应的说法正确的是( )
A．该反应的速率主要取决于①的快慢
B．NOBr2是该反应的催化剂
C．正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·ml－1
D.增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率
2．据文献报道，某反应的反应历程如图所示：
下列有关该历程的说法错误的是( )
A．总反应化学方程式为4NH3＋3O2催化剂==== 2N2＋6H2O
B．Ti4＋…NH2—N===O是中间产物
C．Ti4＋是催化剂
D．Ti4＋…NH2—N===O―→Ti4＋＋N2＋H2O属于分解反应
3．[2024·九省联考贵州卷，14]叔丁基溴可与硝酸银在醇溶液中反应：
(CH3)3C—Br＋AgNO3 c2H5OH (CH3)3C—ONO2＋AgBr↓
反应分步进行：
①(CH3)3C—Br―→[(CH3)3CBr]―→(CH3)3C＋＋Br－
②CH33C++NO3-―→[(CH3)3CONO2]―→(CH3)3C—ONO2
下图是该反应能量变化图。下列说法正确的是( )
A．选用催化剂可改变反应ΔH的大小
B．图中Ⅰ对应的物质是[(CH3)3CONO2]
C．其他条件不变时，NO3-的浓度越高，总反应速率越快
D．其他条件不变时，(CH3)3C—Br的浓度是总反应速率的决定因素
考向二 速率常数与速率方程
4．工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)，该反应的逆反应速率表达式为v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：
由上述数据可得该温度下，c2＝________，该反应的逆反应速率常数k＝________ L3·ml－3·min－1。
5．300 ℃时，2NO(g)＋Cl2(g)⇌2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正＝k·cn(ClNO)，测得正反应速率和浓度的关系如下表：
n＝________；k＝________。
6．已知2N2O5(g)⇌2N2O4(g)＋O2(g)，起始时N2O5(g)为35.8 kPa，分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62 min时，测得体系中pO2＝2.9 kPa，则此时的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。
考点二 反应历程图像分析
1.常考影响化学反应速率的因素：浓度、温度、压强、催化剂的活性、接触面积、原电池原理、副反应等。
2．随着时间的推移，反应物浓度减小，反应速率减小。
3．绝大多数催化剂都有活性温度范围，温度太低时，催化剂的活性太小，反应速率太慢；随温度升高，反应速率逐渐增大，物质转化率增大，温度过高又会破坏催化剂的活性。
4．速率图像分析的一般方法
(1)看清关键点：起点、终点和变化点。
(2)看清变化趋势。
(3)综合分析反应原理，如有的反应放热造成温度升高，反应速率加快；有的反应生成的金属与原金属形成原电池，反应速率加快；有的反应物浓度减小，反应速率减慢；有的反应生成物中有催化剂，反应速率加快；有的反应温度过高，造成催化剂失去活性，反应速率减慢等。
【教考衔接】
典例1 [2023·新课标卷，29(2)]研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，N2*表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为________(填步骤前的标号)，理由是________________。
听课笔记

典例2 [2023·辽宁卷，18(3)(ⅱ)]接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)＋12O2(g)⇌SO3(g) ΔH＝－98.9 kJ·ml－1
为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是________(填标号)。
听课笔记

【对点演练】
考向一 浓度与温度对化学反应速率的影响
1．把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 ml·L－1盐酸的烧杯中，该铝片与盐酸反应生成氢气的速率v与反应时间t可用如图的坐标曲线来表示。
回答下列问题：
(1)O→a段不生成氢气的原因是___________________________________________。
(2)b→c段生成氢气的速率增加较快的主要原因可能是_____________________________。
(3)t＞c时生成氢气的速率降低的主要原因是______________________。
考向二 温度与选择性的双重影响
2．汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下[Pt(s)表示催化剂，右上角带“*”表示吸附状态]：
Ⅰ.NO＋Pt(s)===NO*
Ⅱ.CO＋Pt(s)===CO*
Ⅲ.NO*===N*＋O*
Ⅳ.CO*＋O*===CO2＋Pt(s)
Ⅴ.N*＋ N*===N2＋Pt(s)
Ⅵ.NO*＋N*===N2O＋Pt(s)
经测定汽车尾气中反应物浓度及生成物浓度随温度T变化关系如图1和图2所示。
(1)图1中温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是________________________________________________________________________。
(2)图2中T2 ℃时反应Ⅴ的活化能________(填“”或“＝”)反应Ⅵ的活化能；T3 ℃时发生的主要反应为________(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)。
3．NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应（装置见图1）。
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示，在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
当反应温度高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
温馨提示：请完成课时作业41
第41讲 反应历程与化学反应速率
考点一
夯实·必备知识
1．(2)k·ca(A)·cb(B)
2．(2)放 (3)慢 快
3．(1)Ea Ea1
突破·关键能力
教考衔接
典例 解析：(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ；
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线c；
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量CH2DOD＜CHD2OH；根据反应机理可知，若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD和CD3OH，共2种。
答案：(ⅰ)Ⅰ (ⅱ)c (ⅲ)＜ 2
对点演练
1．解析：反应速率主要取决于慢的一步，所以该反应的速率主要取决于②的快慢，故A错误；NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，故B错误；由于该反应为放热反应，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·ml－1，故C正确；增大Br2(g)浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内的活化分子数目增多，所以能加快反应速率，故D错误。
答案：C
2．解析：根据反应历程，参加反应的物质有NH3、NO、O2，生成物有N2和H2O，因此总反应化学方程式为4NH3＋2NO＋2O2 eq \(=====,\s\up7(催化剂)) 3N2＋6H2O，故A错误；根据题中信息得到Ti4＋…NH2—N===O是中间产物，故B正确；Ti4＋在整个反应过程中参与了反应，但反应前后质量和化学性质未变，因此Ti4＋是催化剂，故C正确；分解反应是一种物质反应生成两种或两种以上新物质，因此Ti4＋…NH2—N===O―→Ti4＋＋N2＋H2O属于分解反应，故D正确。
答案：A
3．答案：D
4．解析：根据v逆＝k·c（CO）·c3（H2），由表中数据可得：（c1 ml·L－1）3＝ eq \f(8.0 ml·L－1·min－1,0.1 ml·L－1×k) ，c2 ml·L－1＝ eq \f(6.75 ml·L－1· min－1,（0.15 ml·L－1）3×k) ，所以有k× eq \f(8.0 ml· L－1·min－1,0.1 ml·L－1×k) × eq \f(6.75 ml·L－1·min－1,（0.15 ml·L－1）3×k) ＝16.0 ml·L－1·min－1，解得k＝1.0×104 L3·ml－3·min－1，代入c2的等式可得c2＝0.2。
答案：0.2 1.0×104
5．解析：根据表格①②中的数据，代入正反应速率表达式然后做比值：3.60×10-91.44×10-8＝k×0.30nk×0.60n，解得n＝2，将n和①或②或③中数据代入正反应速率表达式得k＝4.0×10－8 L·ml－1·s－1。
答案：2 4.0×10－8 L·ml－1·s－1
6．解析： 2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)
起始/kPa 35.8 0 0
变化/kPa 2.9×2 2.9×2 2.9
62 min时/kPa 30.0 5.8 2.9
v＝2×10－3×30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2 kPa·min－1。
答案：30.0 6.0×10－2
考点二
突破·关键能力
教考衔接
典例1 解析：由图1中信息可知，12N2(g)===N(g)的ΔH＝＋473 kJ·ml－1，则N≡N的键能为946 kJ·ml－1；32H2(g)===3H(g)的ΔH＝＋654 kJ·ml－1，则H—H键的键能为436 kJ·ml－1。在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于N≡N的键能比H—H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)。
答案：(ⅱ) 在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于N≡N的键能比H—H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)
典例2 解析：为了提高催化剂的综合性能，科学家对催化剂进行了改良，从图中可以看出标号为d的催化剂V­K­Cs­Ce对SO2的转化率最好，产率最佳，故答案选d。
答案：d
对点演练
1．答案：(1)铝的表面有一层致密的Al2O3薄膜，能与H＋反应得到盐和水，无氢气放出
(2)反应放热，溶液温度升高，反应速率加快(或反应产生的铝离子是该反应的催化剂)
(3)随着反应的进行，溶液中氢离子的浓度逐渐降低
2．解析：(1)由图1可知，温度升高，反应物的消耗量增大，说明催化剂的活性增强，反应速率加快。
(2)由图2可知，T2 ℃时，N2的浓度小于N2O的浓度，说明反应Ⅴ的反应速率小于反应Ⅵ的反应速率，则反应Ⅴ的活化能大于反应Ⅵ的活化能；T3 ℃时，生成物二氧化碳的浓度最大，说明发生的主要反应为反应Ⅳ。
答案：(1)温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快 (2)> Ⅳ
3．答案：迅速上升段是催化剂活性随温度升高而增大，与温度升高共同使 NOx 去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高，催化剂活性下降，反应速率上升较慢 催化剂活性下降；NH3 与 O2 反应生成了 NO
CO浓度
/(ml·L－1)
H2浓度
/(ml·L－1)
逆反应速率
/(ml·L－1·min－1)
0.1
c1
8.0
c2
c1
16.0
c2
0.15
6.75
序号
c(ClNO)/(ml·L－1)
v正/(ml·L－1·s－1)
①
0.30
3.60×10－9
②
0.60
1.44×10－8
③
0.90
3.24×10－8