【2025人教版化学复习讲义】大单元四　第十一章　第45讲　过渡态理论　催化剂对化学反应的影响.docx

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____________都称为基元反应。

(2)基元反应速率方程

对于基元反应aA＋bB===gG＋hH，其速率方程可写为v＝k·ca(A)·cb(B)(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)，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H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应：

①I2I·＋I·(快)

②H2＋2I·===2HI(慢)

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(Ea)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。

[应用举例]

对于反应NO2＋CO===NO＋CO2，CO和NO2先形成活化络合物[O—N…O…C—O]，原有的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—OO—N…O…C—O―→N—O＋O—C—O

(ⅱ)反应过程能量图

图示释义

(1)______表示正反应的活化能；

(2)______表示逆反应的活化能；

(3)反应的焓变ΔH＝____________；

(4)一般来说，Ea越____，反应速率越快，反应越易进行。

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)：

①Cl2eq\o(―――→,\s\up7(光照))2Cl·(慢反应)

②CH4＋Cl·―→·CH3＋HCl(快反应)

③·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋Cl·(快反应)

④·CH3＋Cl·―→CH3Cl(快反应)

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()

A．上述过程的总反应方程式为CH4＋Cl2eq\o(―――→,\s\up7(光照))CH3Cl＋HCl

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

2．CO2和H2在Cu/ZnO催化下发生反应可合成清洁能源甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，该反应实际上分两步进行。

第一步：Cu/ZnO*＋H2===Cu/Zn*＋H2O

第二步：________________________________________________________________________

(写出化学方程式)。

二、基元反应速率方程的理解

3．已知2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)的速率方程为v＝k·cn(N2O)(k为速率常数，只与温度、催化剂有关)。实验测得，N2O在催化剂X表面反应的变化数据如下：

t/min

0

10

20

30

40

50

60

70

c(N2O)/(mol·L－1)

0.100

0.080

c1

0.040

0.020

c2

c3

0

下列说法正确的是()

A．n＝1，c1c2＝c3

B．t＝10min时，v(N2O)＝2.0×10－3mol·L－1·s－1

C．相同条件下，增大N2O的浓度或催化剂X的表面积，都能加快反应速率

D．保持其他条件不变，若N2O起始浓度为0.200mol·L－1，当浓度减至一半时共耗时50min

4．300℃时，2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正＝k·cn(ClNO)，测得速率和浓度的关系如表：

序号

c(ClNO)/(mol·L－1)

v正/(mol·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

n＝________；k＝________________________________________________________。

三、反应过程能量变化图分析

5．反应物(X)转化为产物(Y)时的能量变化与反应过程的关系如