《2023年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)《反應(yīng)速率、活化能和催化機(jī)理》》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2023年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)《反應(yīng)速率、活化能和催化機(jī)理》（36頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,二級(jí),三級(jí),四級(jí),五級(jí),2023/1/6 Friday,,?#?,2023,屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí),反應(yīng)速率、活化能和催化機(jī)理,（動(dòng)力學(xué)）,資料：,N,2,(g)+3H,2,(g) 2NH,3,(g),K,θ,(298K),= 5.8,×,10,5,△,r,G,m,(298K),= -32.8kJ·mol,-1,θ,CO(g)+NO(g) CO,2,(g),＋,1/2N,2,(g),K,θ,(298K),= 2.5,×,10,60,△,r,G,m,(298K),= -344.8kJ·mol,-1,θ,H,2
2、,(g)+,1/2O,2,(g),H,2,O(g),△,r,G,m,(298K),= -228.59kJ·mol,-1,θ,三個(gè)角度認(rèn)知速率,——,燃料電池,H,2,在,O,2,中的燃燒,H,2,和,O,2,可以共存嗎？,氫氧燃料電池,三個(gè)角度認(rèn)知速率,——,燃料電池,能溶解氣體的金屬：鈀和鉑,銀白色的鈀(Palladium)和鉑(Platinum),它們的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易被氧化，然而它們卻是抓氣體的“能手”。據(jù)試驗(yàn)，,在常溫下鈀片能吸收比它體積大700倍的氫氣,。鈀不僅能吸收氫氣，還能吸收氧氣、氮?dú)?、乙烯等許多氣體。粉末狀的鉑在常溫下溶解氫氣的能力雖然比鈀差一些，但是溶解氧氣的能力
3、卻比鈀強(qiáng)。X射線研究表明，當(dāng)氫氣溶解到鈀中以后，鈀的晶格就脹大了，當(dāng)鈀中的氫氣濃度大到某一程度,鈀的晶格會(huì)轉(zhuǎn)變成另一種更疏松的形式，可見鈀的這種性質(zhì)與它的結(jié)構(gòu)是有關(guān)的。,根據(jù)鈀和鉑的這一奇妙的性質(zhì)，它們?cè)诨瘜W(xué)工業(yè)上常用作催化劑。例如，在鈀的催化下，液態(tài)的油脂可以加氫變成固態(tài);在鉑粉的催化下，常溫時(shí)氫、氧就會(huì)爆炸發(fā)生化合。目前，雖然還沒有徹底弄清鈀和鉑的催化原理，但是，人們認(rèn)為這與它們能大量溶解氣體的性質(zhì)有關(guān)。因?yàn)榇罅咳芙饬藲怏w,等于把氣體濃縮了，這樣就增加了氣體分子相互發(fā)生碰撞進(jìn)行反應(yīng)的機(jī)會(huì)。,三個(gè)角度認(rèn)知速率,——,燃料電池,自由基：活性強(qiáng)，壽命短！,若無催化劑存在，體系中沒有引發(fā)反應(yīng)的,H
4、·,，該反應(yīng)則慢得測(cè)不出其速率。,溫度,700℃,，氫氣在,催化劑,的催化作用下生成,H·,，而一個(gè),H·,通過與其他分子反應(yīng)，在,0.3s,內(nèi)就可以產(chǎn)生,10,15,個(gè),H·,三個(gè)角度認(rèn)知速率,——,速率方程,特別說明：,速率方程是由,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定,的結(jié)果，與化學(xué)方程式無確定的關(guān)系,v,=,k,c,(H,2,O,2,),c,(HI),式中比例系數(shù),k,為反應(yīng)速率常數(shù),,,與濃度無關(guān)，但受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響。通常,k,越大,,,反應(yīng)進(jìn)行得越快。,瑞典物理化學(xué)家,1859年~1927年,,三個(gè)角度認(rèn)知速率,——,速率方程,放熱反應(yīng)為例,溫度對(duì)吸熱方向影響大！,升高溫度：反應(yīng)向
5、吸熱方向進(jìn)行,降低溫度：反應(yīng)向放熱方向進(jìn)行,,三個(gè)角度認(rèn)知速率,——,速率方程,催化劑和溫度時(shí)改變速率的主要因素,非基元反應(yīng)中，活化能大的步驟為絕速步驟！,在電解質(zhì)水溶液中，三種不同催化劑,(a,、,b,、,c),上,CO,2,電還原為,CO,的反應(yīng)進(jìn)程中,(H,+,被還原為,H,2,的反應(yīng)可同時(shí)發(fā)生,),，相對(duì)能量變化如圖,.,由此判斷，,CO,2,電還原為,CO,從易到難的順序?yàn)?_______(,用,a,、,b,、,c,字母排序,),。,2022,河北高考,三個(gè)角度認(rèn)知速率,——,速率的影響因素,三個(gè)角度認(rèn)知速率,——,速率的影響因素,反應(yīng)中催化劑話性會(huì)因積碳反應(yīng)而降低，同時(shí)存在的消碳反
6、應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：,2021,年全國(guó),II,卷,,,積碳反應(yīng)CH,4,(g)= C(s)+2H,2,(g),消碳反應(yīng)CO,2,(g)+ C(s)= 2CO(g),Δ,H,/(kJ·mol,?1,),,75,172,活化能/(kJ·mol,?1,),催化劑X,33,91,,催化劑Y,43,72,①,由上表判斷，催化劑,X____Y,（填,“,優(yōu)于,”,或,“,劣于,”,），理由是,______,__________________________________,____,。,在反應(yīng)進(jìn)料氣組成、壓強(qiáng)及反應(yīng)時(shí)同相同的情況下，某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。升高溫度時(shí)，
7、下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)（,K,）和速率（,v,）的敘述正確的是,________,填標(biāo)號(hào)）,A,．,K,積,、,K,消,均增加,B,．,v,積,減小，,v,消,增加,,C,．,K,積,減小，,K,消,增加,D,．,v,消,增加的倍數(shù)比,v,積,增加的倍數(shù)大,催化劑,Y,積碳反應(yīng)活化能大，反應(yīng)速率??；,而消碳反應(yīng)的活化能較小，反應(yīng)速率快。,AD,2021,年全國(guó),II,卷,在一定溫度下，測(cè)得某催化劑上沉積碳的生成速率方,v,=,k,·,p,(CH,4,)·,（,k,為速率常數(shù)）。在,p,(CH,4,),一定時(shí)，不同,p,(CO,2,),下積碳量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖所示，則,p,a,
8、(CO,2,),、,p,b,(CO,2,),、,p,c,(CO,2,),從大到小的順序?yàn)?_____________,。,p,c,(CO,2,),、,p,b,(CO,2,),、,p,a,(CO,2,),真實(shí)情境,——,多樣速率方程,真實(shí)情境,——,多樣速率方程,（3）在溫度為,T,2,時(shí)，通入氣體分壓比為,p(C,3,H,8,),：,p(O,2,),：,p(N,2,)=10,：,5,：,85,的混合氣體，各組分氣體的分壓隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖,b,所示。,0,～,1.2s,生成,C,3,H,6,的平均速率為,__kPa·s,-1,；；在反應(yīng)一段時(shí)間后，,C,3,H,8,和,O,2,的消耗速率比小
9、于,2∶1,的原因?yàn)?_________________________________,。,（4）恒溫剛性密閉容器中通入氣體分壓比為,p(C,3,H,8,),：,p(O,2,),：,p(N,2,)=2,：,13,：,85,的混合氣體，已知某反應(yīng)條件下,只發(fā)生如下反應(yīng),(k,，,k′,為速率常數(shù),),：,反應(yīng)Ⅱ：,2C,3,H,8,(g)+O,2,(g)=2C,3,H,6,(g)+2H,2,O(g) k,反應(yīng)Ⅲ：,2C,3,H,6,(g)+9O,2,(g)=6CO,2,(g)+6H,2,O(g) k′,實(shí)驗(yàn)測(cè)得丙烯的,凈生成速率,方程為,v(C,3,H,6,)=kp(C,3,H,8
10、,)-k′p(C,3,H,6,),，,可推測(cè)丙烯的濃度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)為,______________________,，,其理由是,________________________________________________,。,丙烯是一種重要的化工原料，可以在催化劑作用下，由丙烷直接脫氫,或,氧化脫氫制備。,反應(yīng),Ⅰ(,直接脫氫,),：,C,3,H,8,(g)=C,3,H,6,(g)+H,2,(g) △H,1,=+125kJ·mo1,-1,反應(yīng),Ⅱ(,氧化脫氫,),：,C,3,H,8,(g)+1/2 O,2,(g)=C,3,H,6,(g)+H,2,O(g) △H,2,=-1
11、18kJ·mo1,-1,（,2022·,湖北高考真題）,氫氣和丙烯都消耗氧氣,反應(yīng)初期主要發(fā)生反應(yīng),II,，,p(C,3,H,8,),逐漸減小，,p(C,3,H,6,),逐漸增大，主要發(fā)生反應(yīng),III,，消耗為主，,c(C,3,H,6,),逐漸減小,(4),研究表明，,SO,2,催化氧化的反應(yīng)速率方程為：,,。式中：,k,為反應(yīng)速率常數(shù)，隨溫度,t,升高而增大,；,α,為,SO,2,平衡轉(zhuǎn)化率，,α',為某時(shí)刻,SO,2,轉(zhuǎn)化率，,n,為常數(shù)。在,α'=0.90,時(shí)，將一系列溫度下的,k,、,α,值代入上述速率方程，得到,v~t,曲線，如圖所示。,,,,,,曲線上v最大值所對(duì)應(yīng)溫度稱為該α'下
12、反應(yīng)的最適宜溫度tm。,ttm后，v逐漸下降。原因是__________________________。,2020,新課標(biāo),I,卷,真實(shí)情境,——,多樣速率方程,升高溫度，,k,增大使ν逐漸提高，但是反應(yīng)△,H,＜,0,，升高溫度平衡逆移，平衡轉(zhuǎn)化率下降即,a,值減小，速率減慢。當(dāng),t,＜,tm,時(shí)，溫度對(duì),k,影響是主要因素；當(dāng),t,＞,tm,時(shí)，溫度對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率的影響是主要因素。,(2),高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：,2CH,4,?,C,2,H,6,+H,2,。反應(yīng)在,初期階段,的速率方程為：,r,=,k,×,，,其中,k,為反應(yīng)速率常數(shù)。,①,設(shè)反應(yīng)開始時(shí)的反應(yīng)速率為,r,1,，甲
13、烷的轉(zhuǎn)化率為,α,時(shí)的反應(yīng)速率為,r,2,，則,r,2,=_____,r,1,。,②,對(duì)于處于,初期,階段的該反應(yīng)，下列說法正確的是,_________,。,A,．增加甲烷濃度，,r,增大,,B,．增加,H,2,濃度，,r,增大,C,．乙烷的生成速率逐漸增大,D,．降低反應(yīng)溫度，,k,減小,真實(shí)情境,——,多樣速率方程,2CH,4,?,C,2,H,6,+H,2,1-a,AD,真實(shí)情境,——,速率方程,對(duì)于反應(yīng),2SiHCl,3(g),SiH,2,Cl,2(g),+SiCl,4(g),，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在,323 K,和,343 K,時(shí),SiHCl,3,的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)
14、果如圖所示。,大于,1.3,魯科版,P79,頁：從化學(xué)平衡的角度分析，在氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比為,1:3,的平衡轉(zhuǎn)化率最高。根據(jù)反應(yīng)速率與參與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度關(guān)系式分析，提高氫氣的壓強(qiáng)似乎更有利于提高合成氨反應(yīng)的速率，但是，氮?dú)庠诖呋瘎┥系奈椒纸鉃榭偡磻?yīng)中最慢的步驟，即這是影響反應(yīng)速率的關(guān)鍵步驟。實(shí)驗(yàn)表明，適當(dāng)提高氮?dú)獾谋壤沟獨(dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比為,1:2.8,時(shí)更能加快合成氨反應(yīng)的進(jìn)行。因此，選擇合成氨生產(chǎn)的條件時(shí)，既不應(yīng)片面地追求轉(zhuǎn)化率，也不應(yīng)只追求高反應(yīng)速率，而應(yīng)該尋找以較高的反應(yīng)速率獲取適當(dāng)轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件。此外，還應(yīng)該考慮原料的價(jià)格、未轉(zhuǎn)化的合成氣（氮?dú)夂蜌錃猓┑难h(huán)使用、
15、反應(yīng)熱的綜合利用等問題。,,工業(yè)生產(chǎn)的秘密武器,——,催化劑（提速）,工業(yè)生產(chǎn)的秘密武器,——,催化劑（提速）,催,化,合,成,氨,歷,程,圖,異相催化五個(gè)環(huán)節(jié)：擴(kuò)散,→,吸附,→,表面反應(yīng),→,脫附,→,擴(kuò)散,問題,1,：,N,2,:H,2,=,1 : 2.8,，,氮?dú)膺^量的原因分析？,熱力學(xué)原因：原料氣中,N,2,容易獲得，適度過量有利于提高,H,2,轉(zhuǎn)化率,動(dòng)力學(xué)原因：,N,2,在催化劑表面吸附是決速步驟，合理占據(jù)活性位點(diǎn)有利于提高整體反應(yīng)速率。,問題,2,：,NH,3,濃度過大，為何反應(yīng)速率減慢？,熱力學(xué)原因：濃度大，分壓強(qiáng)；不利于反應(yīng)正向進(jìn)行。,動(dòng)力學(xué)原因：濃度大，不利于脫附和擴(kuò)散，
16、占據(jù)過多活性位點(diǎn)阻礙反應(yīng)進(jìn)行。,利用,NH,3,分子間氫鍵，可將其液化，從體系中不斷的分離出去。,問題,3,：,為什么在周期表的過渡金屬元素中尋找催化劑？,物理吸附（分子間作用力）,→,化學(xué)吸附（化學(xué)鍵,——,催化劑表面活性中心與反應(yīng)物分子）,工業(yè)生產(chǎn)的秘密武器,——,催化劑（提速）,2022,原料氣中,N,2,的相對(duì)易得，適度過量有利于提高,H,2,的轉(zhuǎn)化率；,N,2,在,Fe,催化劑上的吸附是決速步驟，適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率。,工業(yè)生產(chǎn)的秘密武器,——,催化劑（提速）,,工業(yè)生產(chǎn)的秘密武器,——,催化劑（提速,+,選擇性）,流速,=,流量＋速度,氫氣流速過低氫氣供給不足，二氧化碳轉(zhuǎn)
17、化率低，甲烷選擇性差，不利于甲烷化反應(yīng)；氫氣流速過高，導(dǎo)致氫氣停留的時(shí)間過段，與催化劑接觸不充分，導(dǎo)致催化效果不佳，轉(zhuǎn)化率和選擇性降低。,最高點(diǎn)是否為平衡態(tài)？,抓主要矛盾，解決速率與平衡的,“,拋物線問題,”,最高點(diǎn)代表了什么含義？,生產(chǎn)效率：速率與平衡的權(quán)衡,碳酸鈣與鹽酸的反應(yīng),生產(chǎn)效率：速率與平衡的權(quán)衡,改編自 20,22,年天津卷6 題,（1）反應(yīng)在 c 點(diǎn)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？,,,（2）反應(yīng)物濃度：a 點(diǎn),,,,,b 點(diǎn),,,（3）反應(yīng)物的總能量,,,,生成物的總能量,抓主要矛盾，解決速率與平衡的,“,拋物線問題,”,不是,大于,大于,抓主要矛盾，解決速率與平衡的,“,拋物線問題,”,生
18、產(chǎn)效率：速率與平衡的權(quán)衡,20,22,年 江 蘇 卷20 題 (4) 問,生產(chǎn)效率：速率與平衡的權(quán)衡,（1）A~E 五點(diǎn)中，尚未達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是,,,,。,（2）此可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是,,反應(yīng),（3）AC 段的曲線是增函數(shù)，CE 段曲線是減函數(shù)，試從反應(yīng)速率,和,平衡角度,說明理由。,生產(chǎn)效率：速率與平衡的權(quán)衡,探究 CH,3,OH 合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高 CH,3,OH 的產(chǎn)率。以 CO,2,、H,2,為原料合成 CH,3,OH 涉及的主要反應(yīng)如下：,202,2,年山東新高考卷，18 題（3）,不 同 壓 強(qiáng) 下， 按 照 n（CO,2,）:n（H,2,）=1:3 投 料
19、， 實(shí) 驗(yàn) 測(cè) 定 CO,2,的平衡轉(zhuǎn)化率和CH,3,OH 的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。,其中縱坐標(biāo)表示 CO,2,平衡轉(zhuǎn)化率的是圖,,（填“甲”或“,乙,”）；壓強(qiáng) p1、p2、 p3 由大到小的順序?yàn)?；,圖乙中 T1 溫度時(shí)，三條曲線幾乎交于一點(diǎn)的原因是,,,,。,溫度較低時(shí)，主要發(fā)生反應(yīng),I,和,II,，溫度較高時(shí)主要發(fā)生反應(yīng),III,，且,III,為等體積反應(yīng)，壓強(qiáng)不影響平衡,高考題如何實(shí)現(xiàn)碳中和,探討如何利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳合成甲醇,利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳合成甲醇，還需要尋找氫源。如果選取常見的氫氣或水作為氫源，可能設(shè)計(jì)出以下兩個(gè)反應(yīng)。你認(rèn)為哪個(gè)反應(yīng)更適宜于甲醇的工業(yè)
20、生產(chǎn)?請(qǐng)說明理由。,首先干什么？,注:1)反應(yīng)溫度為298K，各氣體分壓為100kPa。在相同溫度下，當(dāng)氣體混合物中的某一組分占據(jù)與該氣體混合物相同的體積時(shí)，所形成的壓強(qiáng)為該組分的分壓。,,2)假設(shè)反應(yīng)的焓變和熵變不隨溫度的改變而變化。,高考題如何實(shí)現(xiàn)碳中和,方程式理論可行之后，做什么？,某觀點(diǎn)：,理論上反應(yīng)物濃度越大、總壓越高、溫度越低，越有利于平衡正向移動(dòng)。因此，應(yīng)盡可能增大反應(yīng)物濃度，并在低溫、高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)物中氫氣較難獲得，因此最好增大二氧化碳的濃度；高壓對(duì)設(shè)備要求比較高，還存在安全問題，在實(shí)際生產(chǎn)中壓強(qiáng)不宜太高。,某觀點(diǎn)：,工業(yè)廢氣中二氧化碳的濃度是有一個(gè)大致固定范圍的。增
21、大氫氣的濃度對(duì)提高產(chǎn)率是比較有效的。低溫確實(shí)有利于限度，但是速率的減慢也會(huì)影響反應(yīng)的效率。,理論過后，開始實(shí)踐,【不同反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比，對(duì)轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率的影響】,二氧化碳轉(zhuǎn)化率,甲醇產(chǎn)率,高考題如何實(shí)現(xiàn)碳中和,確定合理進(jìn)料比之后做什么？,【選擇和優(yōu)化反應(yīng)熱力學(xué)條件】,高考題如何實(shí)現(xiàn)碳中和,最后研究選擇合適的催化劑,提速,+,選擇性,二輪復(fù)習(xí)建議,多講命題者的,設(shè)問邏輯,，少講必須按照“標(biāo)準(zhǔn)答案”,多講試題信息的,提取方式,，少講“快速閱讀”;,多講問題之間的,內(nèi)在關(guān)聯(lián),，少講單個(gè)點(diǎn)問題;,多講試題中蘊(yùn)含的,學(xué)科本質(zhì)(原理),，少講所謂的“技巧”;,多講如何切入命題人“,核心指向,”，少講“套路”和“規(guī)律”,THANKS,
2023年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)《反應(yīng)速率、活化能和催化機(jī)理》
