（高考化学专练）题型10 反应微观机理分析 速率方程及其应用 （原卷版）.docx

（高考化学专练）题型10反应微观机理分析速率方程及其应用（原卷版）

（高考化学专练）题型10反应微观机理分析速率方程及其应用（原卷版）

PAGE/NUMPAGES

（高考化学专练）题型10反应微观机理分析速率方程及其应用（原卷版）

题型10反应微观机理分析速率方程及其应用

目录

TOC\o1-2\h\u 1

【考向一】基元反应及其反应机理分析 1

【考向二】能垒图、过渡态理论及其反应机理分析 4

【考向三】催化剂、活化能及其反应机理 9

【考向四】循环反应机理图像分析 13

【考向五】速率方程与速率常数的有关计算 16

【考向六】外界条件对速率与速率常数的影响 19

【考向七】速率常数与平衡常数的转化 22

【考向一】基元反应及其反应机理分析

【典例1】某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放,一定条件下该反应经历三个基元反应阶段,反应历程如图所示(TS表示过渡态).下列说法正确的是

??

A．三个基元反应中,反应②和反应③是放热反应

B．该化学反应的速率主要由反应③决定

C．增大压强,反应物的转化率降低

D．温度过高可能导致催化剂失去活性,反应速率急剧下降,汽车尾气污染物增多

1.基元反应：

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,这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：

①H＋＋H2O2H3Oeq\o\al(＋,2)

②H3Oeq\o\al(＋,2)＋Br－===H2O＋HOBr

③HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2

2．反应历程：

由基元反应构成的反应序列,又称反应机理.

(1)总反应：2NO+2H2N2+2H2O

(2)反应历程

①2NO+H2N2O+H2O(慢)

②2N2O2N2+O2(快)

③2H2+O22H2O(更快)

(3)决速反应：在反应历程中,反应速率最慢的基元反应

(4)决速浓度：最慢反应中反应物的浓度决定总反应的反应速率

(5)特点：

a．不同的化学反应,反应历程不同.

b．同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同.

c．反应历程的差别造成了化学反应速率的快慢差异.

d．对于由多个基元反应组成的化学反应,其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定.

【变式1-1】中国科学家研究在Pd/SVG催化剂上H2还原NO生成N2和NH3的路径,各基元反应及活化能Ea(kJ·mol-1)如图所示,下列说法错误的是

??

A．生成NH3的各基元反应中,N元素均被还原

B．在Pd/SVG催化剂上,NO更容易被H2还原为NH3

C．决定NO生成NH3速率的基元反应为NH2NO→NHNOH

D．生成NH3的总反应方程式为2NO＋5H22NH3＋2H2O

【变式1-2】(2023上·新疆乌鲁木齐·高三乌鲁木齐市第九中学校考)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了CO2与H2在TiO2/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程(包含反应①~⑤,共5个基元反应)如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注.

下列说法错误的是

A．反应①为放热反应 B．反应②的活化能Ea=0.68eV

C．反应④可表示为HO*+H*=H2O* D．反应⑤为H2O从催化剂表面脱附的过程

【考向二】能垒图、过渡态理论及其反应机理分析

【典例2】(2023·河南·统考二模)某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放,其反应热.一定条件下该反应经历三个基元反应阶段,反应历程如图所示(TS表示过渡态),下列说法正确的是(????)

??

A．三个基元反应中只有③是放热反应

B．该化学反应的速率主要由反应②决定

C．该过程的总反应为

D．

1.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,再转化成生成物.这与爬山类似,山的最高点便是过渡态.

2.基元反应过渡状态理论

(1)基元反应过渡状态理论认为,基元反应在从反应物到产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

反应物过渡态产物

(2)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.如：一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为：

CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH

反应物过渡态产物

3.多步反应的活化能及与速率的关系

(1)多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成,每一个基元反应都经历一个过