突破01 基元反应-备战2021年高考化学《催化剂、活化能与反应历程图像题》专题突破系列

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催化剂、活化能与反应历程

【必备知识】

1、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：

(1)H＋＋H2O2H3O

(2)H3O＋Br－===H2O＋HOBr

(3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2

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、正确理解活化能与反应热的关系

a、催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小

b、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，即：E1＝E2＋ΔH

4、影响化学反应速率的内因——活化能

(1)相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因——活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率快，

活化能大的反应速率慢

(2)活化能是指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量，即

活化分子比普通分子所多出的那部分能量

(3)化学反应速率与分子间的有效碰撞频率有关，所有能够改变内能、运动速率，以及碰撞几率的方法，都可以

用来改变、控制反应的速率，即：活化分子百分数和单位体积活化分子数增大时，化学反应速率也就增大

外界因素活化能分子

总数

活化分

子总数

活化分子

百分数

单位体积活化

分子数

有效碰

撞次数反应速率

增大反应

物的浓度不变增多增多不变增多增多加快

增大反应物

的压强不变不变不变不变增多增多加快

升高反应

物的温度不变不变增多增多增多增多加快

使用催化剂降低不变增多增多增多增多加快

【经典练习】

1、[2018·海南卷·节选] 炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能

量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法正确的是(　　)

A．每活化一个氧分子吸收 0.29 eV 的能量

B．水可使氧分子活化反应的活化能降低 0.42 eV

C．氧分子的活化是 O—O 键的断裂与 C—O 键的生成过程

D．炭黑颗粒不是大气中二氧化碳转化为三氧化硫的催化剂

2、(多选)水煤气变换反应为：CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金

催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用●标注。下列说法正

确的是

A．水煤气变换反应的△H<0

B．步骤③的化学方程式为：CO·+OH·+H2O(g)═COOH·+H2O·

C．步骤⑤只有非极性键 H H﹣ 键形成

D．该历程中最大能垒(活化能)E 正＝1.70eV

3、研究发现 Pd2团簇可催化 CO 的氧化，在催化过程中路径不同可能生成不同的过渡态和中间产物(过渡态已标

出)，下图为路径 1和路径 2催化的能量变化。下列说法错误的是

A．CO 的催化氧化反应为 2CO+O2=2CO2

B．反应路径 1的催化效果更好

C．路径 1和路径 2第一步能量变化都为 3.22 eV

D．路径 1 中最大能垒（活化能）E正 =1.77 eV

4、合成氨反应 N2(g)+ H2(g) NH3(g) H △的反应机理如图所示,图中“吸”表示各气态物质在催化剂表面

吸附。下列说法错误的是

A．该反应的△H = -46 kJ·mol- 1 B．该反应机理中最大活化能为 79 kJ·mol- 1

C．升高温度，该反应过渡态的能量会增大 D．该反应达到平衡后增大压强反应正向进行

5、(多选)乙炔在 Pd 表面选择加氢的反应机理如图所示。其中吸附在 Pd 表面上的物种用*标注。下列有关说法正

确的是

A．吸附反应为放热反应

B．该正反应历程中最大能垒(活化能)为85kJ·mol-1

C．Pd 为固体催化剂，其表面积大小对催化效果无影响

D．C2H +H*→C2H只有化学键的形成过程

6、我国科学家以 MoS2为催化剂，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计

算结果如图。下列说法错误的是（）

A．Li2SO4溶液利于 MoS2对N2的活化

B．两种电解质溶液环境下从 N2→NH3的焓变不同

C．MoS2(Li2SO4溶液)将反应决速步(*N2→*N2H)的能量降低

D．N2的活化是 N≡N 键的断裂与 N—H 键形成的过程

7、科研工作者结合实验与计算机模拟来研究钌催化剂表面不同位点上合成氨反应历程，如图所示，其中实线表

示位点 A上合成氨的反应历程，虚线表示位点 B上合成氨的反应历程，吸附在催化剂表面的物种用*标注。

下列说法错误的是

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