化學反應歷程及機理課件

高三二輪復習物質轉化微觀過程探析

——化學反應歷程或機理專題復習在原子、分子水平上認識物質，了解化學可以識別、改變和創造分子；了解物質的組成、結構和性質的關系；了解化學反應的本質、基本原理以及能量變化等規律。高中化學學科核心素養：宏觀辨識與微觀探析，變化觀念與平衡思想，證據推理與模型認識，科學探究與創新意識，科學態度與社會責任。《普通高中化學課程標準(2017年版)》《化學考試大綱（2019）》物質轉化微觀過程探析

——化學反應歷程或機理專題復習研究價值：反應歷程或機理的研究在可以掌握反應的本質、指導實驗的選擇性從而獲得較高的產率、設計新的化學反應，指導新物質合成……第1課時反應機理：反應機理是化學中用來描述某一化學變化所經由的全部基元反應，機理詳細描述了每一步轉化的過程，包括過渡態的形成，鍵的斷裂和生成，以及各步的相對速率大小等。概念解讀：反應歷程:反應歷程是指化學反應中反應物轉化為最終產物通過的途徑。

例1．[2018新課標Ⅰ卷28題節選]采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫藥等工業中得到廣泛應用。回答下列問題：A．v（第一步的逆反應）>v（第二步反應）B．反應的中間產物只有NO3C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D．第三步反應活化能較高（3）對于反應2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應歷程：第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反應第三步NO+NO3→2NO2快反應其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是__________（填標號）。考向（一）反應過程中的物質變化（3）對于反應2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應歷程：第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反應第三步NO+NO3→2NO2快反應總反應反應速率主要取決于哪一步反應？慢反應有效碰撞次數少單位體積內活化分子數少活化能大該過程中間產物有哪些？基元反應例1．[2018新課標Ⅰ卷28題節選]采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫藥等工業中得到廣泛應用。回答下列問題：ACA．v（第一步的逆反應）>v（第二步反應）B．反應的中間產物只有NO3C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D．第三步反應活化能較高（3）對于反應2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應歷程：第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反應第三步NO+NO3→2NO2快反應其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是__________（填標號）。是因為該反應是慢反應嗎？【總結提升】基元反應、多步反應的活化能及與速率的關系1.基元反應：基元反應是指在反應中一步直接轉化為產物的反應，又稱為簡單反應。2.活化能和速率的關系：活化能與反應速率有什么關系？總反應反應速率主要取決于快反應還是慢反應？焓變取決于什么？焓變與正、逆反應活化能有什么關系？催化劑能降低活化能嗎？催化劑是怎樣降低活化能的？例2.(2018·海南，12)炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發現它可以活化氧分子，生成活化氧。活化過程的能量變化模擬計算結果如圖所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列說法錯誤的是()A.氧分子的活化是O—O鍵的斷裂與C—O鍵的生成過程B.每活化一個氧分子放出0.29eV的能量C.水可使氧分子活化反應的活化能降低0.42eVD.炭黑顆粒是大氣中二氧化硫轉化為三氧化硫的催化劑考向（二）反應過程中的能量變化活化能Ea1

過渡態1中間產物過渡態2反應物ΔH=-0.29eV活化能Ea3

ΔH

產物活化能Ea2

活化能是指能量變化最大的那個嗎？活化能是指反應中能壘最大的那個反應歷程例2.(2018·海南，12)炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發現它可以活化氧分子，生成活化氧。活化過程的能量變化模擬計算結果如圖所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列說法錯誤的是()A.氧分子的活化是O—O鍵的斷裂與C—O鍵的生成過程B.每活化一個氧分子放出0.29eV的能量C.水可使氧分子活化反應的活化能降低0.42eVD.炭黑顆粒是大氣中二氧化硫轉化為三氧化硫的催化劑C練習1（2020山東高考題14）1，3-丁二烯與HBr發生加成反應分兩步：第一步H+進攻1，3-丁二烯生成碳正離子()；第二步Br－進攻碳正離子完成1，2-加成或1，4-加成。反應進程中的能量變化如下圖所示。已知在0℃和40℃時，1，2-加成產物與1，4-加成產物的比例分別為70:30和15:85。下列說法正確的是A.1，4-加成產物比1，2-加成產物穩定B.與0℃相比，40℃時1，3-丁二烯的轉化率增大C.從0℃升至40℃，1，2-加成正反應速率增大，1，4-加成正反應速率減小D.從0℃升至40℃，1，2-加成正反應速率的增大程度小于其逆反應速率的增大程度AD0℃和40℃時，1,2-加成產物與1,4-加成產物的比例分別為70:30和15:85，為什么會有這種變化？過渡態1中間產物過渡態2反應物產物1ΔH<0產物2ΔH

若升溫，平衡如何移動？V正、V逆如何變化？從活化能來看，誰的反應速率大？從生成物能量來看，誰更穩定？【總結提升】考察能量變化反應機理、歷程類圖像題解題方法：坐標物質能量微粒變化反應物生成物過渡態中間產物ΔH

活化能（能壘）催化劑主產物快反應慢反應例3.(2020·全國卷Ⅰ，10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反應過程如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.CH3COI是反應中間體B.甲醇羰基化反應為CH3OH＋CO===CH3CO2HC.反應過程中Rh的成鍵數目保持不變D.存在反應CH3OH＋HI===CH3I＋H2O考向（三）反應過程中的微粒變化催化劑總反應：CH3OH＋CO===CH3CO2H[Rh(CO)2I2]－例3.(2020·全國卷Ⅰ，10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反應過程如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.CH3COI是反應中間體B.甲醇羰基化反應為CH3OH＋CO===CH3CO2HC.反應過程中Rh的成鍵數目保持不變D.存在反應CH3OH＋HI===CH3I＋H2OC乙酰碘或1-碘乙酮練習3.據文獻報道：Fe(CO)5催化某反應的一種反應機理如下圖所示。請同學們根據題干、圖像及本節課所學的內容設計出四個選項，并試著給出你這樣考察的理由？五羰基鐵催化劑總反應CO＋H2OCO2＋H2練習3.（2020?新課標Ⅱ卷）據文獻報道：Fe(CO)5催化某反應的一種反應機理如下圖所示。下列敘述錯誤的是()CA．OH－參與了該催化循環 B．該反應可產生清潔燃料H2C．該反應可消耗溫室氣體CO2

D．該催化循環中Fe的成鍵數目發生變化【總結提升】循環型催化反應機理類歷程圖解題方法：明確反應物和生成物：明確催化劑和中間產物：寫總反應：質量守恒定律，注意沒標出的物質，氧化還原反應例4.（2020北京高考T9）硫酸鹽(含SO42－、HSO4－)氣溶膠是PM2.5的成分之一。近期科研人員提出了霧霾微顆粒中硫酸鹽生成的轉化機理，其主要過程示意圖如下：下列說法不正確的是A.該過程有H2O參與 B.NO2是生成硫酸鹽的氧化劑C.硫酸鹽氣溶膠呈酸性 D.該過程沒有生成硫氧鍵A.該過程有H2O參與 B.NO2是生成硫酸鹽的氧化劑C.硫酸鹽氣溶膠呈酸性 D.該過程沒有生成硫氧鍵D練習3．某科研人員提出HCHO與O2在羥基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的歷程示意圖如下(圖中只畫出了HAP的部分結構)。下列說法錯誤的是()A．過渡態是該歷程中能量最高的狀態B．HCHO在反應過程中，C-H鍵全部斷裂C．CO2分子中的氧原子全部來自O2D．該反應可表示為：HCHO+O2CO2+

H2O

CA．過渡態是該歷程中能量最高的狀態B．HCHO在反應過程中，C-H鍵全部斷裂C．CO2分子中的氧原子全部來自O2D．該反應可表示為：HCHO+O2CO2+

H2O

知識整合1.簡化后的價鍵分析模型

2.簡化后的有效碰撞模型

有效碰撞活化分子活化能

有效碰撞的條件：（1）對于反應：AB＋C―→A＋BCΔH<0AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC

反應物過渡態

生成物過渡態能量高極不穩定

3.基元反應過渡狀態理論(2)兩步完成的化學反應對于反應：A+B―→DA＋B―→第一過渡態―→C―→第二過渡態―→D

反應物過渡態1中間體過渡態2

生成物

Ea1>Ea2第一步為慢反應，第二步為快反應決定總反應快慢的是第一步反應。ΔH1>0ΔH2<0ΔH<01.（2019全國1卷28題節選）（3）我國學者結合實驗與計算機模擬結果研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面的物種用*標注可知水煤氣變換的△H_____________0（填“大于”，“等于”或“小于”），該歷程中最大的能壘（活化能）E正=________ev,寫出該步驟的化學方程式________________________________________。210－1小于2.02COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*課后鞏固練習2．一定條件下，乙醛可發生分解：CH3CHO(l)→CH4＋COΔH>0已知該反應的活化能為190kJ·mol－1。在含有少量I2的溶液中，該反應的機理如下：反應Ⅰ：CH3CHO＋I2→CH3I＋HI＋CO(慢)反應Ⅱ：CH3I＋HI→CH4＋I2(快)下列有關該反應的敘述正確的是__________（填標號）

A.反應速率與I2的濃度有關B.HI在反應Ⅰ中是氧化產物C.反應焓變的絕對值等于190kJ·mol－1D.乙醛的分解速率主要取決于反應ⅡE.升高溫度，乙醛的分解率變大F.I2能降低該反應的活化能和焓變G.反應Ⅱ的活化能比反應Ⅰ大H.CH3I和HI都是中間產物化學反應速率的影響因素AEH焓變與正、逆反應活化能有什么關系？總反應反應速率主要取決于快反應還是慢反應？焓變只取決于什么？活化能與反應速率有什么關系？如何區分催化劑與中間產物？催化劑能降低活化能嗎？3．(2018·北京，7)我國科研人員提出了由CO2和CH4轉化為高附加值產品CH3COOH的催化反應歷程。該歷程示意圖如下。下列說法不正確的是A．生成CH3COOH總反應的原子利用率為100%B．CH4→CH3COOH過程中，有C—H鍵發生斷裂C．①→②放出能量并形成了C—C鍵D．該催化劑可有效提高反應物的平衡轉化率D4.（福建適應性考試T5）.有研究認為，強堿性溶液中反應I－+ClO=IO－+Cl－分三步進行，其中兩步如下：第一步ClO－+H2O→HOCl+OH－K1=3.3×10－10第三步HOI+OH－→IO－+H2OK3=2.3×103下列說法錯誤的是(