高中化学人教版 (2019)选择性必修1化学反应速率第3课时导学案

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1.基元反应
大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过多个反应步骤才能实现。如2HIH2+I2实际上是经过两步反应完成的,为2HIH2+2I·,2I·I2,其中,每一步反应都称为 ,它反映了化学反应的反应历程。
2.有效碰撞
3.活化能和活化分子
(1)活化分子:能够发生 的分子。
(2)活化能:活化分子具有的 与反应物分子具有的平均能量之差。
4.反应物、生成物的能量与活化能的关系
[微点拨] 活化能大小主要是由反应物自身的性质决定的(改变外界条件也可以改变反应的活化能,如加入催化剂),即反应物自身的性质影响着化学反应所需的活化能,从而影响化学反应速率的大小。
[题点多维训练]
1.(2025·西安质量检测)下列说法不正确的是( )
①当碰撞的分子具有足够的能量和合适的取向时,才能发生化学反应
②发生有效碰撞的分子一定是活化分子
③活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
④活化分子间每次碰撞都发生化学反应
⑤能发生有效碰撞的分子必须具有足够高的能量
A.①④ B.③④ C.④⑤ D.②⑤
2.卤代烃与端基炔(R'C≡CH)催化偶联反应的一种机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.偶联反应中起催化作用的是M和CuI
B.R'C≡CCu为该催化过程的中间产物
C.该偶联反应的原理为R'C≡CH+RIR'C≡CR+HI
D.该催化机理改变了反应路径和反应热
3.由反应物微粒一步直接实现的化学反应称为基元反应。某化学反应是通过三步基元反应实现:
①Ce4++Mn2+Ce3++Mn3+;
②Ce4++Mn3+Ce3++Mn4+;
③Ti++Mn4+Ti3++Mn2+。由此可知:
(1)该反应的总反应的方程式为 。
(2)该反应的催化剂是 。
新知探究(二)——利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响
导学设计
H2O2是重要的消毒剂、氧化剂,研究其分解反应有重要意义。KI能催化H2O2的分解。①不加KI:2H2O22H2O+O2↑;②加入KI:H2O2+I-H2O+IO-;H2O2+IO-H2O+O2↑+I-。
H2O2分解反应过程中能量变化如图所示。
1.加入KI后,化学反应速率如何变化?为什么?
2.催化剂是否参与反应?催化剂是否改变了反应热?
3.若对该反应加热,化学反应速率加快,如何用碰撞理论解释此现象?
[系统融通知能]
1.利用碰撞理论解释外界条件对反应速率的影响
[微点拨] 向反应体系输入能量,都有可能改变化学反应速率。
2.活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
[题点多维训练]
1.下列有关催化剂的说法错误的是( )
A.改变反应历程
B.改变基元反应的活化能
C.可能提高主反应选择性
D.不能提高反应物转化率
2.(2025·温州期中检测)下列关于有效碰撞理论与影响速率因素之间关系正确的是( )
A.增大反应物浓度,可以提高活化分子百分数,从而提高反应速率
B.升高温度,反应物分子的能量增加,增加了活化分子的百分数,从而提高反应速率
C.加入催化剂可以降低活化能,活化分子百分数虽然没变,但可以加快反应速率
D.只要增大压强,就可提高单位体积内活化分子数,从而提高反应速率
3.下列说法不正确的是( )
A.图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能
B.图乙中HI分子发生了有效碰撞
C.盐酸和氢氧化钠溶液的反应活化能接近于零
D.增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增加
命题热点——化学反应历程与能量变化的图像分析
1.能量历程图像
(1)在无催化剂的情况下:E1为正反应的活化能;E2为逆反应的活化能;E1-E2为此反应的焓变(ΔH)。
(2)有催化剂时,总反应分成了两个反应步骤,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。
2.能垒图像
(1)催化反应历程可表示为扩散→吸附→断键→成键→脱附。
(2)催化剂通过参与反应改变反应历程、降低反应的活化能来加快反应速率。活化能越大,反应越难进行。
(3)复杂反应中的速度控制步骤决定反应的速率,各步基元反应活化能(能垒)大的慢反应是决定整个反应速率的关键步骤。故改变温度,活化能大的反应速率改变程度大。能垒图参见下图:
3.“环式”反应图像
对于“环式”反应过程图像,位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体,如⑤、⑥、⑦和⑧,“入环”的物质为反应物,如①和④,“出环”的物质为生成物,如②和③。
[典例] (2025·武汉高二期末)在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇方面取得重要进展,该反应历程如图所示(CO、CH2O为副产物)。
上述合成甲醇的反应速率较慢,要加快其反应速率,主要需降低过程中能量变化的基元反应为( )
A.*CO+*OHCO+*H2O
B.*COOCH
C.*OCH2CH2O
D.*OCH3CH3OH
听课记录:
|思维建模|三步突破能量变化图像
[题点多维训练]
1.(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)⇌P(g)。反应历程(如图)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Ⅰ和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Ⅱ时,反应体系更快达到平衡
D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
2.(2024·安徽卷)某温度下,在密闭容器中充入一定量的X(g),发生下列反应:X(g)⇌Y(g)(ΔH1