2023届高三化学二轮复习 之催化剂对反应历程的影响说课 课件

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人教版人教版（2019）选择性必修1 1.催化剂的定义 2.催化剂对反应速率的影响 3.反应历程的分析，活化能的计算 了解催化剂对化学反应速率的影响
1.知识上：学习了化学反应与能量的变化，吸热反应，放热反应的知识体系，了解了催化剂对反应速率的影响。2.能力上：具备一定自主学习能力，观察实验现象，总结现象的能力。
高考考查知识点较多为多步反应历程的分析，通过多步反应活化能，找出这一反应的活化能，而学生对活化能，催化剂的理解都停留在老师讲的层面上，并未真正理解其中的知识，因此也就欠缺了解决这类问题的能力。
掌握反应是由多步小反应完成的变化，形成知识网络图
1.通过对实验现象的分析掌握反应历程图的反应原理2.通过讨论探究研究高考题型完成这一类问题的解决方法
应用已建立的模型进行同一类型问题的探究，掌握方法。
氯化铁和硫代硫酸钠的实验
没错，通过加入催化剂来加快了化学反应速率
第一步的反应很快，但是第二步的反应很慢，我们应该怎么办呢？
硫酸铜（Cu2+）作为催化剂
2Cu2+ + 2S2O32- 2Cu+ + S4O62-
如果不加催化剂，原来的反应速度很慢，加了催化剂后，反应速度变得很快。催化剂变成中间体，中间体又恢复变成催化剂，如果我们把1个慢速反应变成2个连续的快速反应，结果是一样的，但是反应速度变快了，这是为什么呢？
因为每一个反应都有一个活化能
活化能：指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量，即活化分子的平均能量与反应物分子平均能量的差值即为活化能。
过渡态1.以量子力学对反应过程中能量的变化的研究为依据，认为从反应物到生成物之间形成了势能较高的活化络合物，活化络合物所处的状态叫做过渡态。
对于反应A+BC→AB+C，其实际过程是:当A与B发生反应时，A与B接近并产生一定的作用力，同时B与C之间的键减弱;生成不稳定的[A···B···C]，称为过渡态，或者活性化合物。如右图，反应物A+BC和生成物AB+C均是能量低的稳定状态，过渡态是能量高的不稳定状态。在反应物能量很高的壁垒，过渡态是反应历程中能量最高的点。第一步反应的活化能比第二步反应大得多(ΔE1>ΔE2)，因此，第一步反应需要更大的能量，第一步反应也比第二步反应慢得多。第一步反应是总反应速率的关键，称为反应速率决定步骤，第一步的过渡态称为速率决定过渡态。
任务：（1）由A到C一共经历两步反应，其中哪步反应活化能较大？哪步反应较快？总反应速率由哪步反应决定？（2）找出过渡态和中间体，并比较 其稳定性？
1.催化剂参与了反应，改变了反应路径，使反应变成了几个反应。2.催化剂转变为中间体，中间体最后又恢复为催化剂，催化剂本身的质量和性质最后没有发生变化。3.一个反应的活化能越低，反应速率越快，而催化剂的加入可以降低活化能。4.一个反应的速率是由慢反应决定的，所以加快慢反应的速率，有助于增大整个反应的反应速率。
A．①是氧化还原反应，②不是氧化还原反应B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反 应①决定C．Fe+使反应的活化能减小，增大反应速率D．FeO+在该反应过程中作催化剂
1.（不定项CO与N2O是汽车尾气中污染大气的成分，研究表明CO与N2O在Fe+作用下生成无害气体，发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分別为：① N2O+Fe+＝N2+FeO+(慢)；② FeO++CO＝CO2+Fe+(快)。下列说法不正确的是（ ）
考点：反应类型判断 活化能判断 催化剂的判断
考点：稳定性比较 观察图像判断反应热催化剂作用正逆活化能大小比较
3.已知丙烯与发生加成反应有两种可能，如图1所示；其中丙烯加H+的位能曲线图如图2所示。下列说法错误的是（ ） A．过渡态（Ⅰ）比过渡态（Ⅱ）稳定B．生成①的过程所需活化能较低，速率快C．①②③④中碳原子的杂化方式相同D．丙烯与HCl发生加成反应，主要生成产物③
考查过渡态以及活化能大小比较
4.“接触法制硫酸”的主要反应是2SO2+O22SO3在催化剂表面的反应历程如下：下列说法正确的是A．使用催化剂只能加快正反应速率B．反应②的活化能比反应①大C．该反应的催化剂是V2O4D．过程中既有V—O键的断裂，又有V—O键的形成
5.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。
可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式____________________________________________。
考查活化能的计算以及反应历程方程式书写
6.铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是A．CH3COI是反应中间体B．甲醇羰基化反应为CH3OH+CO=CH3CO2HC．反应过程中Rh的成键数目保持不变D．存在反应CH3OH+HI=CH3I+H2O
7.据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是A．OH-参与了该催化循环 B．该反应可产生清洁燃料H2C．该反应可消耗温室气体CO2D．该催化循环中Fe的成键数目发生变化
考查反应机理循环图像，包含中间产物的分析，参与反应的循环物质等
(3)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，提出如下反应历程：第一步　N2O5 NO2＋NO3　快速平衡第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2　慢反应第三步　NO＋NO3―→2NO2　快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_____(填标号)。A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高
第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡，A项正确；第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO，B项错误；反应快，说明反应的活化能较低，D项错误。
[典例分析2]　8.CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如右：下列说法不正确的是A.合成气的主要成分为CO和H2B.①→②既有碳氧键的断裂，又有 碳氧键的形成C.①→②吸收能量D.Ni在该反应中作催化剂
9.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SO2。下列说法正确的是A．每活化一个氧分子吸收0.29eV能量B．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eVC．氧分子的活化是O－O的断裂与C－O键的生成过程D．炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂
多步反应理清分步反应活化能与总反应活化能。
总反应：最大能垒与起始态能量差
10.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。
1、已知分解 1 ml H2O2 放出热量 98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2的分解机理为：H2O2＋ I－ →H2O ＋IO－ 慢 H2O2＋ IO－→H2O ＋O2＋ I－ 快下列有关反应的说法正确的是（ ）A．反应的速率与I－的浓度有关 B． IO－也是该反应的催化剂C．反应活化能等于 98 kJ·ml－1 D．v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
1.与原本的教材实验有所不同，课本中是用双氧水和二氧化锰的实验来验证催化剂对反应速率的影响，但是这一实验并不能让学生了解有些反应是由连续多个的反应过程，本节课采用氯化铁和硫代硫酸钠溶液反应的实验演示，非常直观的看到一个反应有两步，第一步很快，第二步很慢，然后引入本节课重点。2.通过实验分析，继续对催化剂理论进行深度分析，让学生了解催化剂降低了反应的活化能，同时知道活化能的高低决定了反应的快慢，问题层层递进，结合高考试题分析， 学生能够把本专题的知识掌握。