2025年高考化学一轮复习（新高考版）大单元4 第11章　第45讲　过渡态理论　催化剂对化学反应的影响.pdf

第45讲过渡态理论催化剂对化学反应的影响

[复习目标]1.知道化学反应是有历程的，了解基元反应、过渡态理论。2.知道催化剂可以改

变反应历程，了解简单的催化机理及其对调控化学反应速率的重要意义。

考点一基元反应过渡态理论

1．基元反应

(1)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)基元反应速率方程

ab

对于基元反应aA＋bBgG＋hH，其速率方程可写为＝k·c(A)·c(B)(其中k称为速率常数，

v

恒温下，k不因反应物浓度的改变而变化)，这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与

反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。

2．反应机理

基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理)，基元反应的总和称为总反应。由几

个基元反应组成的总反应也称复杂反应。

例如H(g)＋I(g)2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应：

22

①I2I·＋I·(快)

②H＋2I·2HI(慢)

2

其中慢反应为整个反应的决速步骤。

3．过渡态理论

(1)化学反应并不是通过反应物分子的简单碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中

经过一个高能的过渡态，处于过渡态的分子叫做活化络合物。活化络合物是一种高能量的不

稳定的反应物原子组合体，它能较快地分解为新的能量较低的较稳定的生成物。

(2)活化能(E)是处在过渡态的活化络合物分子平均能量与反应物分子平均能量的差值。

a

[应用举例]

对于反应NO＋CONO＋CO，CO和NO先形成活化络合物[O—N…O…C—O]，原有的

222

N…O键部分地破裂，新的C…O键部分地形成，最后旧键完全破裂，新键形成，转变为生

成物分子。

(ⅰ)反应过程可表示为

O—N—O＋C—OO—N…O…C—O―→N—O＋O—C—O

(ⅱ)反应过程能量图

图示释义

(1)E表示正反应的活化能；

a1

(2)E表示逆反应的活化能；

a2

(3)反应的焓变ΔH＝E－E；

a1a2

(4)一般来说，E越小，反应速率越快，反应越易进行。

a

一、用基元反应序列表示反应机理

1．甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程(“·”表示电子)：

光照

①Cl―――→2Cl·(慢反应)

2

②CH＋Cl·―→·CH＋HCl(快反应)

43

③·CH＋Cl―→CHCl＋Cl·(快反应)

323

④·CH＋Cl·―→CHCl(快反应)

33

已知在一个分步反应中，较慢的一步反应控制总反应的速率。下列说法不正确的是()

光照

A．上述过程的总反应方程式为CH＋Cl―――→CHCl＋HCl

423

B．光照的主要作用是促进反应①的进行从而使总反应速率加快

C．反应②～④都是由微粒通过碰撞而发生的反应

D．反应①是释放能量的反应

答案D

解析由反应历程可知，甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，则总反应方程式

光照

为CH＋Cl―――→CHCl＋HCl，故A正确；由反应历程可知，反应②～④都是由微粒通过

423

有效碰撞而发生的反应，故C正确；反应①破坏氯气分子中的共价键吸收能量，故D错误。

2．CO和H在Cu/ZnO催化下发生反应可合成清洁能源甲醇：CO(g)＋3H(g)CHOH(g)

22