高中苏教版 (2019)专题2 化学反应速率与化学平衡第一单元 化学反应速率学案

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(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。
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：反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡态。过渡态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能(如图所示)。
图中表示CH4与Cl2生成CH3Cl的反应过程中各物质的能量变化，Ea1表示第一步反应的活化能，Ea2表示第二步反应的活化能，ΔH是CH4与Cl2生成CH3Cl两步总反应的反应热。
(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取决于速率最慢的基元反应。
上述反应中Ea2较小，因而第二步为快反应，第一步是慢反应，它决定了CH4与Cl2生成CH3Cl的反应速率。
3．催化剂对化学反应速率的影响
催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率的。如图所示，没有催化剂参与的反应，活化能(Ea2)较大，则反应速率较小；而有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，则反应速率较大。
1．研究表明CO与N2O在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为：①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)；②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说法正确的是( )
A．反应①是氧化还原反应，反应②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②决定
C．Fe＋使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物
D．若转移1 ml电子，则消耗11.2 L N2O
答案 C
解析 反应②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(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一步决定，即由反应①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，不能确定气体的体积，故D项错误。
2．pH>10时，CO2与OH－的反应历程如下：
①CO2＋OH－HCOeq \\al(－,3) ΔH1(慢反应)；
②HCOeq \\al(－,3)＋OH－COeq \\al(2－,3)＋H2O ΔH2(瞬间完成)。
下列说法错误的是( )
A．①的活化能大于②的活化能
B．ΔH1一定大于0，ΔH2一定小于0
C．总反应的焓变为ΔH1＋ΔH2
D．总反应的速率由①决定
答案 B
解析 反应①的速率较慢，证明反应①需要的活化能大于反应②的活化能，故A正确；焓变大于零或者小于零与反应快慢无关，只与反应是吸热或放热有关，所以无法判断，故B错误；根据盖斯定律可知，总反应的焓变为ΔH1＋ΔH2，故C正确；总反应的速率由反应慢的一步决定，所以该反应的总反应速率由①决定，故D正确。
3．(2021·安徽芜湖单元测试)反应4HBr(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2Br2(g)的能量与反应历程的关系如图所示：
下列说法错误的是( )
A．HOOBr和HOBr均是反应的中间体
B．活化能最大的步骤反应为HBr(g)＋O2(g)===HOOBr(g)
C．三步反应中，第一步反应的速率最慢
D．用E表示键能，该反应的ΔH＝2E(Br—Br)＋4E(H—O)－4E(H—Br)－E(O==O)
答案 D
解析 由图可得HOOBr和HOBr均是反应的中间体，A项正确；第一步反应的活化能最大，发生反应4HBr(g)＋O2(g)===3HBr(g)＋HOOBr(g)，简化为HBr(g)＋O2(g)===HOOBr(g)，B项正确；第一步反应的活化能最大，反应速率最慢，C项正确；ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，D项错误。
4．(2021·湖南模拟)活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．产物的稳定性：P1>P2
C．该过程中最大正反应的活化能E正＝186.19 kJ·ml－1
D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)