高考化学二轮复习模块五微题型3化学反应机理分析课件(共30张PPT)
文档属性
| 名称 | 高考化学二轮复习模块五微题型3化学反应机理分析课件(共30张PPT) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-10-30 14:06:03 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
微题型3 化学反应机理分析
核心精讲
1.反应机理能垒图分析模型
模型
演变
教材中的模型图
迁移
试题中的模型图
案例
分析
图像相关内容分析如下:
(1)活化能分析。
(2)反应热分析。
①第1步基元反应ΔH1=E2-E3<0,为放热反应。
②第2步基元反应ΔH2=E1-E2<0,为放热反应。
③总反应的ΔH=E1-E3 <0,为放热反应。反应热与基元反应的活化能的大小无关,只与反应物、生成物的能量有关。
2.催化机理循环图分析模型
典例示范
类型一:催化机理循环图
C
类型二:催化机理能垒图
D
下列说法错误的是( )
[A]反应ⅰ是吸热过程
[B]反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69 eV
[C]反应ⅲ包含2个基元反应
[D]总反应的速控步包含在反应ⅱ中
【解析】 由题图可知,反应ⅰ中反应物Ga2O3(s)和NH3(g)的总相对能量为0,经TS1、TS2、TS3完成反应,生成Ga2O2NH(s)和H2O(g),产物的总相对能量为0.05 eV,因此体系能量在反应中增加,则该反应为吸热过程,A正确;反应ⅱ中因H2O(g)脱去步骤需要经过TS5,则活化能为0.70 eV与TS5的相对能量差,即3.39 eV-0.70 eV=2.69 eV,B正确;反应ⅲ从Ga2ON2H2(s)生成2GaN(s)和H2O(g)经历过渡态TS6、TS7,说明该反应分两步进行,包含2个基元反应,C正确;整个反应过程中,活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应的反应步骤(活化能为3.07 eV),所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中,D错误。
下列说法正确的是( )
[A]总反应是放热反应
[B]两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同
[C]和催化剂b相比,丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定
C
思维建模
催化剂对速率、平衡的影响
(1)对速率的影响:催化剂改变反应过程,改变反应的活化能,改变反应速率。
(2)对平衡的影响:催化剂不改变总反应的反应热,不改变化学平衡常数,不改变反应的平衡转化率。
题型验收
经典再现
1.(2025·云南卷,10)铜催化下,由CO2电合成正丙醇的关键步骤如图所示。下列说法正确的是( )
[A]Ⅰ到Ⅱ的过程中发生氧化反应
[B]Ⅱ到Ⅲ的过程中有非极性键生成
[D]催化剂Cu可降低反应热
C
B
[A]过程中Ⅱ是催化剂
[B]过程中有极性键和非极性键的断裂和形成
[C]过程中钛元素的化合价发生了变化
[D]丙烯与H2O2反应生成环氧丙烷的原子利用率为100%
【解析】 根据反应原理,Ⅰ先消耗再生成,是整个历程的催化剂,Ⅱ先生成,再消耗,是中间产物,A错误;过程中存在H2O2中O—O非极性键的断裂,以及O2中非极性键的形成,还存在O—H极性键的断裂,以及O—C极性键的形成,B正确;过程中Ti的化学键(Ti—O)始终是4个,配位键不会改变Ti的化合价,故Ti的化合价不变,C错误;反应生成了H2O,且存在H2O2的分解反应,原子利用率小于100%,D错误。
3.(2024·贵州卷,14)AgCN与CH3CH2Br可发生取代反应,反应过程中CN-的碳原子和氮原子均可进攻CH3CH2Br,分别生成腈(CH3CH2CN)和异腈(CH3CH2NC)两种产物。通过量子化学计算得到的反应过程及能量变化如图所示(TS为过渡态,Ⅰ、Ⅱ为后续物)。
由图示信息,下列说法错误的是( )
[A]从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应
[B]过渡态TS1是由CN-的碳原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的
[C]Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱
[D]生成CH3CH2CN放热更多,低温时CH3CH2CN是主要产物
D
【解析】 由反应过程及能量变化图可知,两种路径生成的产物的总能量均低于反应物,故从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应,A正确;与溴原子相连的碳原子为α-C,由反应过程及能量变化图可知,过渡态TS1是由CN-的碳原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的,B正确;由反应过程及能量变化图可知,后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物,分别断开的是“N--Ag”和“C--Ag”,且后者吸收更多的能量,故Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱,C正确;由于生成CH3CH2CN所需要的活化能高,反应速率小,故低温时更容易生成CH3CH2NC,D错误。
B
[A] [B] [C] [D]
模拟预测
1.(2025·四川名校联盟一模)研究氨及其合成工艺在工、农业上有着重要意义,下图为使用铁催化剂和未使用催化剂合成氨反应历程的一部分,下列说法错误的是( )
[A]该反应历程包含6个基元反应
[B]上图反应历程中,实线表示使用了铁催化剂
A
[D]该反应为放热反应,升温会减小正反应的热力学倾向
2.(2025·宁夏银川一模)研究丙酮肟(A)以H3O+为质子源制备酰胺产物(P-A)反应过程如图所示。图中A-TS表示过渡态,A-INT表示中间体。下列说法错误的是( )
[A]过渡态中最稳定的是A-TS2
[B]制备中间体A-INT3的步骤是决速步骤
[C]该历程中H3O+是催化剂,H2O是中间产物
[D]丙酮肟(A)制备酰胺产物(P-A)属于放热反应
C
【解析】 根据题图可知,过渡态中A-TS2的能量最低,根据能量越低越稳定可知,过渡态中最稳定的是A-TS2,A正确;由各过渡态与中间体的能量可知,由A-INT2到A-TS2这一步活化能最大,根据活化能越大,反应速率越小可知,生成A-INT3的步骤为决速步骤,B正确;虽然H3O+在该反应中作催化剂,但H2O主要作为溶剂或副产物存在,在反应机理中不属于生成后又被消耗的中间产物,C错误;由题图可知,反应物丙酮肟(A)的能量高于酰胺产物(P-A)的能量,则反应属于放热反应,D正确。
3.研究化学反应的机理对于合成特定有机物具有重要意义,已知烯烃与氢卤酸(HX)加成反应分步进行:
①
②
根据如图所示的丙烯与HCl反应两种可能反应路径的势能图(TS-1与TS-2分别是两种过渡态的碳正离子),下列说法正确的是( )
[A]一级碳正离子比二级碳正离子稳定
[B]决定烯烃与HX加成反应速率的关键步骤是②
[C]相同时间内,产物中CH3CHClCH3所占比例更大
[D]含3个C以上的烯烃与HCl加成时均会有两种路径
C
4.CO2制甲醇的反应历程如图所示:
C
[B]反应中经历了In—C、In—O的形成和断裂
[C]升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性
[D]加压可以提高CO2的平衡转化率
微题型3 化学反应机理分析
核心精讲
1.反应机理能垒图分析模型
模型
演变
教材中的模型图
迁移
试题中的模型图
案例
分析
图像相关内容分析如下:
(1)活化能分析。
(2)反应热分析。
①第1步基元反应ΔH1=E2-E3<0,为放热反应。
②第2步基元反应ΔH2=E1-E2<0,为放热反应。
③总反应的ΔH=E1-E3 <0,为放热反应。反应热与基元反应的活化能的大小无关,只与反应物、生成物的能量有关。
2.催化机理循环图分析模型
典例示范
类型一:催化机理循环图
C
类型二:催化机理能垒图
D
下列说法错误的是( )
[A]反应ⅰ是吸热过程
[B]反应ⅱ中H2O(g)脱去步骤的活化能为2.69 eV
[C]反应ⅲ包含2个基元反应
[D]总反应的速控步包含在反应ⅱ中
【解析】 由题图可知,反应ⅰ中反应物Ga2O3(s)和NH3(g)的总相对能量为0,经TS1、TS2、TS3完成反应,生成Ga2O2NH(s)和H2O(g),产物的总相对能量为0.05 eV,因此体系能量在反应中增加,则该反应为吸热过程,A正确;反应ⅱ中因H2O(g)脱去步骤需要经过TS5,则活化能为0.70 eV与TS5的相对能量差,即3.39 eV-0.70 eV=2.69 eV,B正确;反应ⅲ从Ga2ON2H2(s)生成2GaN(s)和H2O(g)经历过渡态TS6、TS7,说明该反应分两步进行,包含2个基元反应,C正确;整个反应过程中,活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应的反应步骤(活化能为3.07 eV),所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中,D错误。
下列说法正确的是( )
[A]总反应是放热反应
[B]两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同
[C]和催化剂b相比,丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定
C
思维建模
催化剂对速率、平衡的影响
(1)对速率的影响:催化剂改变反应过程,改变反应的活化能,改变反应速率。
(2)对平衡的影响:催化剂不改变总反应的反应热,不改变化学平衡常数,不改变反应的平衡转化率。
题型验收
经典再现
1.(2025·云南卷,10)铜催化下,由CO2电合成正丙醇的关键步骤如图所示。下列说法正确的是( )
[A]Ⅰ到Ⅱ的过程中发生氧化反应
[B]Ⅱ到Ⅲ的过程中有非极性键生成
[D]催化剂Cu可降低反应热
C
B
[A]过程中Ⅱ是催化剂
[B]过程中有极性键和非极性键的断裂和形成
[C]过程中钛元素的化合价发生了变化
[D]丙烯与H2O2反应生成环氧丙烷的原子利用率为100%
【解析】 根据反应原理,Ⅰ先消耗再生成,是整个历程的催化剂,Ⅱ先生成,再消耗,是中间产物,A错误;过程中存在H2O2中O—O非极性键的断裂,以及O2中非极性键的形成,还存在O—H极性键的断裂,以及O—C极性键的形成,B正确;过程中Ti的化学键(Ti—O)始终是4个,配位键不会改变Ti的化合价,故Ti的化合价不变,C错误;反应生成了H2O,且存在H2O2的分解反应,原子利用率小于100%,D错误。
3.(2024·贵州卷,14)AgCN与CH3CH2Br可发生取代反应,反应过程中CN-的碳原子和氮原子均可进攻CH3CH2Br,分别生成腈(CH3CH2CN)和异腈(CH3CH2NC)两种产物。通过量子化学计算得到的反应过程及能量变化如图所示(TS为过渡态,Ⅰ、Ⅱ为后续物)。
由图示信息,下列说法错误的是( )
[A]从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应
[B]过渡态TS1是由CN-的碳原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的
[C]Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱
[D]生成CH3CH2CN放热更多,低温时CH3CH2CN是主要产物
D
【解析】 由反应过程及能量变化图可知,两种路径生成的产物的总能量均低于反应物,故从CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应,A正确;与溴原子相连的碳原子为α-C,由反应过程及能量变化图可知,过渡态TS1是由CN-的碳原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的,B正确;由反应过程及能量变化图可知,后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物,分别断开的是“N--Ag”和“C--Ag”,且后者吸收更多的能量,故Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱,C正确;由于生成CH3CH2CN所需要的活化能高,反应速率小,故低温时更容易生成CH3CH2NC,D错误。
B
[A] [B] [C] [D]
模拟预测
1.(2025·四川名校联盟一模)研究氨及其合成工艺在工、农业上有着重要意义,下图为使用铁催化剂和未使用催化剂合成氨反应历程的一部分,下列说法错误的是( )
[A]该反应历程包含6个基元反应
[B]上图反应历程中,实线表示使用了铁催化剂
A
[D]该反应为放热反应,升温会减小正反应的热力学倾向
2.(2025·宁夏银川一模)研究丙酮肟(A)以H3O+为质子源制备酰胺产物(P-A)反应过程如图所示。图中A-TS表示过渡态,A-INT表示中间体。下列说法错误的是( )
[A]过渡态中最稳定的是A-TS2
[B]制备中间体A-INT3的步骤是决速步骤
[C]该历程中H3O+是催化剂,H2O是中间产物
[D]丙酮肟(A)制备酰胺产物(P-A)属于放热反应
C
【解析】 根据题图可知,过渡态中A-TS2的能量最低,根据能量越低越稳定可知,过渡态中最稳定的是A-TS2,A正确;由各过渡态与中间体的能量可知,由A-INT2到A-TS2这一步活化能最大,根据活化能越大,反应速率越小可知,生成A-INT3的步骤为决速步骤,B正确;虽然H3O+在该反应中作催化剂,但H2O主要作为溶剂或副产物存在,在反应机理中不属于生成后又被消耗的中间产物,C错误;由题图可知,反应物丙酮肟(A)的能量高于酰胺产物(P-A)的能量,则反应属于放热反应,D正确。
3.研究化学反应的机理对于合成特定有机物具有重要意义,已知烯烃与氢卤酸(HX)加成反应分步进行:
①
②
根据如图所示的丙烯与HCl反应两种可能反应路径的势能图(TS-1与TS-2分别是两种过渡态的碳正离子),下列说法正确的是( )
[A]一级碳正离子比二级碳正离子稳定
[B]决定烯烃与HX加成反应速率的关键步骤是②
[C]相同时间内,产物中CH3CHClCH3所占比例更大
[D]含3个C以上的烯烃与HCl加成时均会有两种路径
C
4.CO2制甲醇的反应历程如图所示:
C
[B]反应中经历了In—C、In—O的形成和断裂
[C]升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性
[D]加压可以提高CO2的平衡转化率
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