催化剂、活化能和反应历程
化学反应中的催化剂与活化能知识点总结
化学反应中的催化剂与活化能知识点总结催化剂与活化能知识点总结化学反应中的催化剂和活化能是两个重要的概念。
催化剂可促进化学反应的进行，而活化能则表示反应参与物质在反应中所需的最小能量。
本文将对催化剂和活化能的知识点进行总结，以便更好地理解化学反应的机理和性质。
一、催化剂概述催化剂是指在化学反应中能够改变反应速率但本身并不参与化学反应的物质。
催化剂可降低反应所需的活化能，从而促进反应的进行。
催化剂在反应前后不发生永久性变化，因此在反应结束后能够被再次使用。
催化剂的作用机理可以通过活化复合物理论解释。
当催化剂与反应物相互作用时，它们形成一个活化复合物，该复合物比反应物本身更容易分解或重新组合成产物。
催化剂通过提供新的反应路径或降低反应的能垒来加速反应的进行。
二、催化剂的分类1. 催化剂可分为两类：同质催化剂和异质催化剂。
同质催化剂是指与反应物处于相同的物理状态，通常是气体或溶液中的催化剂。
一个典型的例子是酶催化反应，其中酶作为溶解在溶液中的分子参与化学反应的进行。
异质催化剂是指与反应物处于不同的物理状态。
常见的例子包括金属催化剂，如铂、钯和铑等。
这些催化剂通常以固体的形式存在，并与气体或溶液中的反应物发生反应。
2. 催化剂还可以根据其活性和特定应用进行分类。
一种常见的分类方式是酸性催化剂和碱性催化剂。
酸性催化剂通常具有较低的pH值，增加了反应的速率。
而碱性催化剂则具有较高的pH值，可以促进其他类型的反应。
另一种分类方式是金属催化剂和非金属催化剂。
金属催化剂是由金属元素组成的催化剂，如铁、镍和钯等。
非金属催化剂则主要包括氧化物、硅基催化剂等。
三、活化能概述活化能是指反应物分子在反应中具有的最低能量。
化学反应发生时，需要克服这个能垒才能完成反应，这个能垒即为活化能。
活化能的高低决定了反应的速率。
活化能可用于判断反应的速率是否快慢。
通常情况下，活化能越高，反应速率越慢。
活化能高的反应通常需要较高的温度或催化剂来加速反应。
化学反应中的活化能和催化剂
化学反应中的活化能和催化剂随着化学的发展，我们对化学反应的了解也越来越深入。
化学反应是一种能够转化原料成为新的物质的过程。
但是，许多反应需要引入能量才能进行，这个引入能量的值即为活化能。
那么，活化能的概念是如何提出的？又有哪些方法可以降低活化能？在本文中，我们将会探究活化能以及催化剂对化学反应的影响。
一、活化能：活化能是指使各组分变成激发态的一定初始能量。
当反应开始进行时，化学反应物必须吸收足够的能量才能跨越起始能垒，这个时候，化学反应物会进入到一个高能状态，然后通过中间态过渡到最终产物，化学反应过程中的这个初始能量就被称为活化能。
人们发现在化学反应中，活化能是非常重要的一个参数。
不同的反应速率有着不同的活化能。
活化能越低，反应速率就会越快。
而且，活化能在化学反应中也是一个相当普遍的现象。
二、催化剂：既然活化能对化学反应具有如此重要的影响，那么有什么方法可以降低活化能吗？答案是肯定的，这个方法就是加入催化剂。
催化剂是一种物质，它可以降低化学反应的活化能，从而加速反应速率。
催化剂的存在可以使反应物在较低的温度下就可以进行反应，从而达到节能的目的。
催化剂并不改变反应物在反应前和反应后的活化能，它的作用在于降低反应前的能垒高度，从而使火花可以引爆反应。
等到反应物浓度降低，催化剂就能被再生，可以反复利用。
这就是催化剂的魅力所在，它能让化学反应更具有效率。
三、应用：上述科学理论已经成为工业生产中的基本研究内容。
例如，当生产固体的润滑剂时，需要进行链烃分解反应，以便使其成为枝状分子，增加其润滑效果。
而这一过程主要使用ZSM-5沸石催化剂，使分子间距增大，避免相互作用而降低活化能，从而大大提高反应效率。
此外，在橡胶工业的生产中，过氧化苯甲酰催化剂是必不可少的催化剂之一。
它的作用是在加热下分解，并产生活性氧自由基，使橡胶分子中的链断裂,从而在反应中引入高分子，实现聚合反应，从而产生高质量的橡胶制品。
总而言之，活化能和催化剂在化学反应中起着不可替代的作用。
2023新教材高考化学二轮专题复习 专练2 催化剂、活化能与反应历程
专练2 催化剂、活化能与反应历程一、单项选择题1．[2022·北京市房山区一模]CO2的转化一直是世界范围内的研究热点。
利用两种金属催化剂，在水溶液体系中将CO2分别转化为CO和HCOOH的反应过程示意图如图所示，下列说法正确的是( )A.在转化为CO的路径中，只涉及碳氧键的断裂和氧氢键的形成B.在转化为HCOOH的路径中，CO2被氧化为HCOOHC.两个转化路径中均有非极性键的形成D.上述反应过程说明催化剂具有选择性2．[2022·广东省佛山市一模]利用CH3OH、CO2与H2合成CH3CH2OH的反应主要历程如图所示。
下列说法错误的是( )A.合成过程涉及C—C键和C—O键形成B.CO是合成乙醇的中间体C.第3步的反应式为CH3I＋CO＋2H2―→CH3CH2OH＋HID.若用CH3OD替代CH3OH，则可生成CH3CH2OD3．[2022·浙江1月]某课题组设计一种固定CO2的方法，原理如图。
下列说法不正确的是( )A.反应原料中的原子100%转化为产物B.该过程在化合物X和I－催化下完成C.该过程仅涉及加成反应D.若原料用，则产物为4．[2021·浙江6月]制备苯甲酸甲酯的一种反应机理如图(其中Ph—代表苯基)。
下列说法不正确的是( )A.可以用苯甲醛和甲醇为原料制备苯甲酸甲酯B.反应过程涉及氧化反应C.化合物3和4互为同分异构体D.化合物1直接催化反应的进行5．[2020·天津卷]理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)⇌HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。
下列说法错误的是( )A.HCN比HNC稳定B.该异构化反应的ΔH＝＋59.3 kJ·mol－1C.正反应的活化能大于逆反应的活化能D.使用催化剂，可以改变反应的反应热6．[2022·山东省聊城市一模]我国科学家合成了Y、Sc(Y1/NC，Sc1/NC)单原子催化剂，用于电化学催化氢气还原氮气的反应。
突破02 过渡态-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
催化剂、活化能与反应历程(2)【必备知识】1、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，化学反应速率加快，但不影响焓变的大小，不影响平衡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 【经典练习】1、某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．反应过程可表示为B．E1为反应物的能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C．正反应的热效应为ΔH=E1−E2，且E2>E1，所以正反应为放热反应D．此图中逆反应的热效应为ΔH=E1−E2，逆反应为吸热反应2、由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。
下列说法错误的是()A．使用催化剂可以降低过渡态的能量B．反应物能量之和大于生成物能量之和C．N2O(g)+NO(g)→N2(g)+NO2(g)+139kJ D．反应物的键能总和大于生成物的键能总和3、某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．该反应不一定能自发进行B．E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能4、T℃时，向某恒容密闭容器中充入2mol X(g)和2mol Y(g)发生反应：X(g)+Y(g)2Z(g)，反应历程与能量的变化如图所示，下列说法错误的是()A．Y的质量不变时，该反应达到平衡状态B．反应达到平衡时，放出的热量小于(E a2—E a1) KJC．曲线b为加入催化剂时该反应的反应历程图D．其他条件不变，平衡后再充入2mol X(g)，达到新平衡时，Z的体积分数减小5、参照反应Br＋H2→HBr＋H的能量对反应历程的示意图(图甲)进行判断。
下列叙述中不正确的是()A．正反应吸热B．加入催化剂，该化学反应的反应热不变C．加入催化剂后，该反应的能量对反应历程的示意图可用图乙表示D．加入催化剂可增大正反应速率，降低逆反应速率6、H2与N2在催化剂表面生成NH3，反应历程及能量变化示意如下。
突破08 催化剂、活化能与反应历程(4)——循环反应
催化剂、活化能与反应历程(4)——循环反应1、[2014·全国卷Ⅰ]我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。
该历程示意图如下。
下列说法不正确的是()A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B．CH4→CH3COOH过程中，有C—H键发生断裂C．①→②放出能量并形成了C—C键D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率2、甲烷直接氧化制甲醇是富有挑战性的课题，Sen等在CF3COOH水溶液中成功将甲烷转化为CF3COOCH3(水解生成CH3OH)，其反应机理如图所示，下列说法正确的是()A．上述反应的总反应式为CH4＋CF3COOH＋12O2→CF3COOCH3B．CF3COOCH3水解生成CH3OH的反应式为CF3COOCH3＋H2O→CF3COOH＋CH3OHC．Pd2＋是该反应的中间产物D．每生成1molCH3OH，消耗标准状况下O2的体积为22.4L3、碱式氯化铜［Cu a Cl b(OH)c·x H2O］是一种重要的无机杀虫剂，它可以通过以下步骤制备。
步骤1：将铜粉加入稀盐酸中，并持续通空气反应生成CuCl2。
已知Fe3+对该反应有催化作用，其催化原理如下图所示。
步骤2：在制得的CuCl2溶液中，加入石灰乳充分反应后即可制备碱式氯化铜。
下列有关说法正确的是()A．a、b、c之间的关系式为：a=b+cB．图中M、N分别为Fe2+、Fe3+C．步骤1充分反应后，加入少量CuO是为了除去Fe3+D．若制备1 mol的CuCl2，理论上消耗11.2 LO24、据报道，中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了CO2直接加氢制汽油的过程。
其转化过程如图所示。
下列说法正确的是()A. 反应①的产物中含有水B. 反应②为化合反应C. 所制得汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物D. 这种人造汽油用作汽车的燃料时，汽车尾气中不含氮氧化物5、我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下，下列说法不正确的是()A.反应①的产物中含有水B.反应②中只有碳碳键形成C.汽油主要是C5~C11的烃类混合物D.图中a的名称是2-甲基丁烷6、天然气因含有少量H2S等气体开采应用受限。
高考化学大题逐空突破系列(全国通用)化学反应原理综合题型集训之催化剂、活化能与反应历程(附答案解析)
化学反应原理综合题型研究之催化剂、活化能与反应历程1．合成氨是目前最有效工业固氮的方法，可解决数亿人口生存问题。
回答下列问题：(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示由图可知合成氨反应12N 2(g)＋32H 2(g)NH 3(g)的ΔH ＝________kJ·mol －1。
该历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为__________________(2)工业合成氨反应为N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)，当进料体积比V (N 2)∶V (H 2)＝1∶3时平衡气体中NH 3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示：①500℃时，反应平衡常数K p (30MPa)____________K p (100MPa)。
(填“<”“＝”或“>”)②500℃、30MPa 时，氢气的平衡转化率为________(保留两位有效数字)，K p ＝________(MPa)－2(列出计算式)(3)科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨，工作时阴极区的微观示意图如下，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂①阴极区生成NH 3的电极反应式为_____________________________②下列说法正确的是________(填标号)A ．三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性B ．该装置用金(Au)作催化剂的目的是降低N 2的键能C ．选择性透过膜可允许N 2和NH 3通过，防止H 2O 进入装置2．合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。
回答下列问题：(1)德国化学家F.Haber从1902年开始研究N2和H2直接合成NH3。
在1.01×105Pa、250℃时，将1mol N2和1mol H2加入a L刚性容器中充分反应，测得NH3体积分数为0.04；其他条件不变，温度升高至450℃，测得NH3体积分数为0.025，则可判断合成氨反应为________(填“吸热”或“放热”)反应(2)在1.01×105Pa、250℃时，将2mol N2和2mol H2加入a L密闭容器中充分反应，H2平衡转化率可能为________ A．＝4%B．<4%C．4%～7%D．>11.5%(3)我国科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在铁掺杂W18049纳米反应器催化剂表面上实现常温低电位合成氨，获得较高的氨产量和法拉第效率。
专题：反应机理、反应历程(2021
反应机理、反应历程【高考定位】化学反应机理试题以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，就是把一个复杂反应分解成若干个反应，然后按照一定规律组合起来，从而达到阐述复杂反应的内在联系的目的，这类试题符合新课标的理念，“源于教材而高于教材”，体现了化学核心素养中的宏观辨识与微观探析，从不同层次认识物质的多样性，以及由微观和宏观相结合的视角分析和解决实际问题，在备考过程中要给予高度重视与关注。
一、知识讲解催化剂、活化能与反应历程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(2)H3O＋2＋Br－===H2O＋HOBr(3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br22.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反应物过渡态产物二、解题方法明确反应物：解答这类题图时，最重要的是看清图示中的箭头，明确哪些物质进入循环体系、哪些物质离开循环体系，进入循环体系的物质为总反应的反应物，离开循环体系的物质为总反应的生成物。
明确催化剂和中间产物：从循环图示中找出分解成的若干个反应，通过分步版应区分出哪些是催化剂，哪些是中间产物。
出总反应：依据质量守恒定律，确定循环图示中没标出的物质，利用氧化还原反应的配平方法进行配平，写出总反应，同时标出催化剂和反应条件。
题型1：能量变化机理图例1．[2020天津卷]理论研究表明，在101 kPa和298 K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。
2021届高考化学三轮复习《化学反应机理历程、活化能 、 催化剂(一)》
01.催化剂与反应历程
催化剂如何影响化学反应 ？例如： Cu 催化乙醇的氧化反应： 2Cu + O2 =^=2C u O； CH3CH2OH + CuO =^= CH3CHO + Cu + H2O 催化剂 Cu 先参与反应后又重新生成， 它经历了 Cu-CuO-Cu 的变化历程。
［ 例 1 ］ 用 NaCIO3、 H2O2 和稀硫酸制备 CIO2 ，反应开始时加入 少量盐酸 ，CIO2 的生成速率大大提高 ( CI- 对反应有催化作用 ) 。 该过程可能经两步反应完成 ， 将其补充完整 ： ① ____________________（ 用离子方程式表示 ）； ② H2O2 + CI2 =2CI— +O2 + 2H+
某实验室控制 C02 和 H2 初始投料比为 1 : 2.2 , 在相同压强下 ， 经过相同时间测得实验数据如下表所示 。 在图中分别画出反应 I 在无催化剂 、 有 Cat.1和有 Cat.2 三种情况下"反应过程一能量"示意图
反应过程
02.催化剂与活化能 、 焓变
解析.据表中的数据可以算出生成 CH 3 OH 的 CO2 占全部 C02 的百分比 。 543K, Cat.1 作用下是 ：12.3%x42.3% = 5.20%, Cat.2 作用下是：10.9%x72.7% = 7.92%。 所以 Cat.2 的催化选择性要好于 Cat.1, 即在 Cat.2的作用下反应的活化能低。 能量
例 6.向三颈烧瓶中加入一定量的 MnO2 和水 ， 搅拌 ， 通入 SO2 和 N2 混 合气体 ， 恒温下发生反应 ： MnO2 +H2SO3 =MnSO4 +H2O ；若将 N2换成空 气 ， 测得 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 随时间 t 的变化如图所示 。 导致 C(Mn2+ ) 、 C(SO42—) 变化产生明显差异的原因是________________；
2020年高考化学微专题复习《反应历程图像、基元反应、催化剂和活化能》
2020年高考化学微专题复习《反应历程图像、基元反应、催化剂和活化能》2020年高考化学微专题复：反应历程图像、基元反应、催化剂和活化能研究活化能或能垒对化学发展具有重要意义，因为它可以从动力学角度分析反应速率问题，特别是一些比较慢的反应，如何加快反应，如何优化反应条件。
合成氨工业是典型的代表，目前尤其是电催化合成氨的研究层出不穷。
最近的一些模拟题考查了模拟微观反应历程的位能变化情况。
反应历程非常复杂，包括能垒和活化能等问题。
上次我们介绍了活化能与速率常数、温度等关系，并附上了高考真题进行了例析。
活化能有几个不同的意思，但是对于化学反应来说，它通常指的是反应物到过渡态之间的能量差。
这个能量差决定了反应的速率。
如果能垒很高，反应速率就会很慢。
但是，如果有催化剂存在，能垒就会降低，反应速率就会加快。
我们可以通过一个例子来说明这个问题。
例如，铁和硫的反应速率非常缓慢，但是加入催化剂铜后，反应速率就会显著加快。
在寻找最高能垒时，我们需要注意一些问题。
首先，反应历程中可能存在多个能垒。
其次，能垒的高度取决于反应物的结构和催化剂的种类。
因此，我们需要仔细探究反应历程中的各个步骤，才能找到最高能垒。
最近一些比较火的能量图像展示了反应历程中的势能差，以及在过渡态出现的前后步骤。
这些图像可以帮助我们更好地理解活化自由能、活化能或能垒的概念。
在讨论这些图像时，我们需要注意一些问题。
例如，非均相催化中，往往存在固体催化剂吸附的过程等。
此外，在解读文献时，我们需要注意文献的来源和准确性。
最后，这些图像给我们带来了一些启示，例如如何寻找活性位点等。
通过更深入地研究反应历程，我们可以更好地理解化学反应的本质，并为新材料和新反应的开发提供有力支持。
催化剂改变反应历程
催化剂改变反应历程随着科技的不断发展，催化剂在化学反应中的作用越来越受到人们的关注。
在许多化学反应中，催化剂可以改变反应历程，从而提高反应速率和选择性。
本文将介绍催化剂如何改变反应历程，以及其在现代工业生产中的应用。
一、催化剂与反应历程催化剂是一种物质，它可以参与化学反应，但反应前后它的质量和化学性质均保持不变。
催化剂的作用是降低化学反应的活化能，从而加速反应速率。
而催化剂改变反应历程的方式，主要是通过与反应物分子形成中间化合物，从而改变了反应的途径和能量变化。
二、催化剂如何改变反应历程1.形成中间化合物催化剂与反应物分子结合，形成一种中间化合物。
这种中间化合物的形成，使得反应物分子间的化学键转移更加容易，从而加速了反应速率。
例如，在烷基化反应中，催化剂可以与一个反应物分子结合，形成正碳离子中间体，从而加速烷基的转移。
2.改变反应途径催化剂不仅可以改变反应速率，还可以改变反应的途径。
在某些反应中，催化剂可以使得反应物分子通过更加稳定、更加容易的途径进行反应，从而提高反应的选择性。
例如，在异构化反应中，催化剂可以使重键化合物通过更加稳定的过渡态进行异构化。
三、催化剂在现代工业生产中的应用1.石油化工在石油化工中，许多重要的化学反应都需要使用催化剂。
例如，在石油裂化过程中，催化剂可以加速长链烃的断裂，从而提高汽油等燃料的产量。
而在烯烃的聚合和芳烃的烷基化等反应中，催化剂也是必不可少的。
2.制药工业在制药工业中，许多药物的生产都需要使用催化剂。
例如，在药物的合成过程中，催化剂可以提高化学反应的选择性和速率，从而提高药物的产量和质量。
催化剂反应机理历程
催化剂反应机理历程
催化剂在化学反应中起着至关重要的作用，它能够降低活化能，加速反应速率，并且在反应结束后不参与反应本身。
催化剂反应机
理的历程可以从多个角度来分析和理解。
首先，我们可以从催化剂的作用机理来讨论。
催化剂通常通过
提供新的反应路径来降低活化能。
这可以通过吸附反应物分子并使
其更容易发生反应，或者通过提供新的反应途径来实现。
例如，金
属催化剂可以通过提供活性位点来促进氧化还原反应，而酶催化剂
则可以通过与底物特异性结合来实现对特定反应的加速作用。
因此，催化剂反应机理的历程可以从催化剂如何与反应物相互作用来加速
反应这一角度来分析。
其次，我们可以从反应动力学的角度来讨论催化剂反应机理的
历程。
催化剂可以影响反应速率，而反应速率又可以通过反应物浓度、温度和催化剂浓度等因素来描述。
因此，我们可以通过分析反
应速率随时间的变化以及催化剂对反应速率的影响来理解催化剂反
应机理的历程。
此外，我们还可以从催化剂的种类和结构特征来讨论催化剂反
应机理的历程。
不同类型的催化剂可能具有不同的反应机理，而催化剂的结构特征也会影响其催化性能。
因此，通过研究催化剂的种类和结构特征以及其对反应的影响，我们可以更全面地理解催化剂反应机理的历程。
总之，催化剂反应机理的历程涉及到催化剂的作用机理、反应动力学以及催化剂的种类和结构特征等多个方面。
通过从这些不同角度来分析和理解，我们可以更全面地认识催化剂在化学反应中的作用和机理。
反应历程的名词解释
反应历程的名词解释一、引言反应历程（Reaction Process）是指化学反应发生时所经历的一系列过程的总称。
它包括了反应的起始、中间和最终阶段，涵盖了反应的速率、机理和环境因素等多个方面。
本文将通过对反应历程相关术语的解释，来全面理解反应历程的含义和重要性。
二、反应动力学反应动力学（Reaction Kinetics）是研究反应历程中各个步骤的速率和机制的科学。
它通过实验和理论模型来描述反应速率与反应物浓度、温度、压力和催化剂等因素之间的关系。
反应动力学的研究有助于我们理解反应过程中的分子相互作用，从而预测反应的速率和产物分布。
三、化学平衡化学平衡（Chemical Equilibrium）是指在反应历程中反应物和生成物的浓度达到一个恒定值的状态。
在化学平衡下，虽然反应仍在进行，但是反应物和生成物的浓度比例保持不变。
化学平衡的理论基础是勒夏特列原理，它描述了反应历程中的物质转化过程。
四、速率方程反应历程中的速率方程（Rate Equation）描述了反应速率与各个反应物浓度之间的关系。
速率方程通常采用反应物浓度的指数来表示，这些指数被称为反应级次。
速率方程的推导和研究可以帮助我们理解反应步骤中的速率限制步骤和反应机制。
五、过渡态理论过渡态（Transition State）是指反应历程中的一个高能量中间态，具有临时形成的键和破裂的键。
过渡态理论认为，反应物在反应历程中会达到一个激活能峰值，形成过渡态后才能成功进入生成物状态。
过渡态理论的研究有助于我们理解反应速率和反应机制的基本原理。
六、反应速率常数反应速率常数（Rate Constant）是指在给定温度下，描述反应物转化率和浓度之间关系的常数。
反应速率常数反映了反应历程中的速率限制步骤和反应机制。
它的计算通常基于实验数据和理论模型。
反应速率常数的研究可以帮助我们预测反应速率和发展更有效的催化剂。
七、活化能活化能（Activation Energy）是指反应历程中反应物转化为过渡态所需要的能量差。
化学反应的活化能与过程
化学反应的活化能与过程化学反应是物质之间发生的转化过程，包括物质的分解、组合、氧化还原等多种类型。
在化学反应中，有一个重要的概念叫做活化能。
活化能是指化学反应需要克服的能量障碍，也是反应发生的最低能量要求。
本文将探讨化学反应的活化能与反应过程的关系。
首先，化学反应的活化能是决定反应速率的重要因素之一。
在反应开始时，反应物分子需要克服一定的能量障碍才能形成中间体，然后进一步发生反应，形成产物。
这个能量障碍就是活化能。
活化能越高，反应物分子越难以克服能量障碍，反应速率越慢。
活化能越低，反应物分子越容易克服能量障碍，反应速率越快。
因此，活化能的大小直接影响着反应的速率。
其次，活化能的大小与反应的类型和条件有关。
不同类型的反应具有不同的能垒高度。
例如，分子间的化学反应常常具有较高的活化能，因为分子间的距离较远，需要克服更大的能垒才能使反应发生。
而原子间的化学反应则往往具有较低的活化能，因为原子间的距离较近，能量障碍较低。
此外，温度、压力和催化剂等条件也会影响活化能的大小。
提高温度可以增加分子的平均动能，使其更容易克服能量障碍，降低活化能。
增加压力会使反应物分子更加接近，增加反应发生的机会，也会降低活化能。
催化剂可以提供反应路径上的新途径，降低整个反应过程的能量要求，从而降低活化能。
最后，了解活化能对于控制化学反应具有重要意义。
在实际应用中，我们可以利用活化能的概念来控制反应速率和选择性。
通过调节反应条件，如温度和催化剂的选择，可以降低或提高反应的活化能，从而控制反应速率。
此外，活化能还可以解释为什么某些反应需要提供外部能量才能发生。
例如，我们在燃烧中添加点火源，是为了提供充足的能量来克服活化能，使反应开始。
综上所述，化学反应的活化能是决定反应速率的重要因素，与反应的类型、条件和控制有关。
了解活化能对于理解反应过程、控制反应速率和提高化学反应的效率具有重要意义。
通过研究活化能，我们可以更好地理解化学反应的本质，并在实际应用中做出合理的控制和调节。
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2020高考热点训练活化能与催化剂机理一、活化能和有效碰撞理论1.有效碰撞：使分子间发生化学反应的碰撞。
2.有效碰撞的条件：发生碰撞的分子具有足够的能量（活化分子）；有合适的取向。
特别提醒：不是所有的活化分子之间的碰撞是有效碰撞。
3.活化分子：具有较高能量，能够发生有效碰撞的分子。
4.活化能：活化能是指化学反应中，由反应物分子到达活化分子所需的最小能量。
即活化分子高出反应物分子平均能量的部分。
如图：E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即E1-E2＝ΔH。
结论：5.活化能对反应速率的影响化学反应速率方程是由实验测定的。
例如aA+bB=cC的速率公式可表示为：v=kc m（A）c n（B），式中k为反应速率常数，瑞典的阿伦尼乌斯创立了化学反应速率常数经验公式k=Ae-Ea/RT，由次可以得出以下结论：（1）活化能Ea的高低对反应速率的影响极大。
催化剂通过降低活化能而影响到速率常数，进而影响反应速率。
（2）活化能越低，单位体积活化分子数越多，单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越快。
（3）k值的大小与浓度无关，浓度的大小能影响化学反应速率的大小，但对速率常数没有影响。
（4）k值随温度升高而增大，这与平衡常数不同，速率常数对温度非常敏感，每升高10度，速率会增加2-4倍。
（5）速率方程是由实验测定的经验方程，不一定和反应计量系数呈对应关系。
（6）多步反应中，决定总反应速率的是慢反应（决速步骤），其反应物浓度影响总反应的速率。
二、催化剂1.催化剂：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。
催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。
特别提醒：催化剂同等程度的改变正、逆反应速率。
2.催化机理：（1）催化剂通过参与化学反应，改变反应历程，降低反应的活化能（能垒），提高活化分子百分数，增加单位体积内有效碰撞次数，从而加快反应速率。
如图：（2）催化剂参与反应的形式：①均相催化（催化剂和反应物同为气体或液体）时，通常催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间态即活化络合物。
这一过程的活化能通常比较低，因此反应速率快，然后中间物又跟另一反应物迅速作用(活化能也较低)生成最终产物，并再生出催化剂。
该过程可表示为：A＋B=AB(慢) A＋C=AC(快) AC＋B=AB＋C(快)式中A、B为反应物，AB为产物，C为催化剂。
②非均相催化（催化剂是固体物质）时，固体催化剂的表面存在一些能吸附反应物分子的特别活跃中心，称为活化中心。
反应物在催化剂表面的活性中心形成不稳定的中间化合物，从而降低了原反应的活化能，使反应能迅速进行。
催化剂表面积越大，其催化活性越高。
特别提醒：①催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
②使用催化剂和升温都是通过提高活化分子百分数，从而提高单位体积内活化分子数目，增加有效碰撞次数来加快反应速率的，而增大浓度和压强，也提高单位体积内活化分子数目，增加有效碰撞次数来加快反应速率，但不能提高活化分子百分数。
3.催化剂的特征：(1)高效性：催化剂可以极大地加快反应速率。
催化剂的催化能力成为催化活性，催化活性受温度影响，一定温度范围内，催化活性随温度升高而升高，但温度继续升高，催化活性降低。
催化剂由于接触到某些杂质而降低或失去催化活性的现象较，称为催化剂中毒（失活）。
催化剂表面积越大，其催化活性越高。
(2)专一性：可以理解为一种催化剂对某一种反应具有催化作用，但对另外的反应就没有催化作用。
酶是具有高专一性的催化剂，无机催化剂一般没有专一性。
(3)选择性：当相同的反应物有两个或两个以上不同的方向反应时，一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应。
因此，一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用；但是，某些化学反应并非只有唯一的催化剂。
催化剂的选择性可以从两方面理解：一是不同的反应物应选择不同的催化剂；二是同样的反应物选择不同的催化剂可获得不同的产物。
特别提醒：(1)催化剂只能加速热力学上可能发生的反应（△G<0），而不能加速热力学上无法进行的反应。
只有自发反应使用催化剂才有作用。
催化剂对反应方向（△G）无影响。
(2)催化剂只能加速反应趋于平衡，不能改变反应的平衡位置。
即：催化剂只影响反应速率，不影响反应的限度（化学平衡），也就不影响平衡常数K、反应的转化率和产率、。
(3)催化剂选择性地加快了目标反应的速率，从而提高了目标反应在众多副反应中的比率，因而提高了反应物的利用率。
(4)催化剂可以大幅度提高生产效率。
小结：催化剂能影响活化能Ea、速率常数k、反应速率v；催化剂不影响反应焓变△H、反应方向△G、反应限度（平衡常数K、转化率a）。
跟踪练习1.（2020山东模考）某醇解反应化学方程式为：CH3COOCH2CH3+CH3OHCH3COOCH3+CH3CH2OH，该反应使用离子交换树脂作催化剂，下列关于该催化剂的说法正确的是（）A.参与了醇解反应，但并不改变反应历程B.使k正和k逆增大相同倍数C.降低了醇解反应的活化能D.提高乙酸乙酯的平衡转化率3．【2018届石家庄一模】2SO2(g)十O2(g)=2SO3(g) △H =-198kJ·mol-1，在V2O3存在时，该反应机理为:V2O3+SO2→+2VO3+SO3(快) 4VO2+O2→2V2O3(慢)。
下列说法正确的是A．反应速率主要取决于V2O3的质量B．VO2是该反应的催化剂C．该反应逆反应的活化能大于198kJ/mol D．升高温度，该反应的△H增大6.最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。
反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中，CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程7．[2019·四川省攀枝花三模]我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，在低温下获得高转化率与高反应速率。
反应过程示意图如下：下列说法正确的是A．图示显示：起始时的2个H2O最终都参与了反应B．过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程C．过程Ⅲ只生成了极性共价键D．使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH8.【2018北京卷】我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。
该历程示意图如下。
下列说法不正确．．．的是A．生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B．CH4→CH3COOH过程中，有C―H键发生断裂C．①→②放出能量并形成了C―C键D．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率9.对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)，R.A．Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2+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（)。
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10.11.热催化合成氨面临的两难问题是：釆用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3 产率降低。
我国科研人员研制了Ti-H-Fe双温区催化剂（Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100°C）。
Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
下列说法正确的是A.①为氮氮三键的断裂过程B.①②③在高温区发生，④⑤在低温区发生C.④为N原子由Fe区域向Ti-H区域的传递过程D.使用Ti-H-Fe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应12．【2018届太原五中三模】当1，3-丁二烯和溴单质1：1加成时，其反应机理及能量变化如下：不同反应条件下，经过相同时间测得生成物组成如下表：下列分析不合理的是A．产物A、B互为同分异构体，由中间体生成A、B的反应互相竞争B．相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快C．实验1测定产物组成时，体系己达平衡状态D．实验1在t min时，若升温度至25℃，部分产物A会经活性中间体C转化成产物B 13．[2019·北京市顺义三模]研究表明，在催化剂a(或催化剂b)存在下，CO2和H2能同时发生两个平行反应，反应的热化学方程式如下：① CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH1= − 53.7 kJ/mol② CO2(g)+ H2(g)CO(g)+ H2O(g) ΔH2= + 41.2 kJ/mol某实验小组控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2。
在相同压强下，经过相同反应时间测得的实验数据如下：（备注）甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比。
下列说法不正确．．．的是A．相同温度下，在该时刻催化剂b对CO2转化成CH3OH有较高的选择性B．其他条件不变，升高温度反应①中CO2转化为CH3OH平衡转化率增大C．其他条件不变，增大反应体系压强反应②中平衡常数不变D．反应①在无催化剂、有催化剂a和有催化剂b三种情况下能量示意图如下：14、（2018·海南卷，T12）炭黑是雾霾中和重要颗粒物，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右图所示。
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0.29eV的能量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．炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂15.（2018北京）I－可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。
将ii补充完整。
i．SO2+4I－+4H+S↓+2I2+2H2Oii．I2+2H2O+__________________+_______+2 I－16.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_______________________。
17．[2019江苏节选]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。
CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH =41.2 kJ·mol−1反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH =﹣122.5 kJ·mol−1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。