資源簡介

(共25張PPT)
會當凌絕頂，一覽眾山小
---突破能壘變化圖像題
二輪復習專題
教學目標與教學重難點
1.通過分析能壘變化圖像，掌握數形結合突破能量-歷程圖像的關鍵能力。
2.通過分析能壘變化圖像中的化學鍵和能量變化，掌握從宏觀和微觀兩個角度進行問題探究的能力，培養宏觀辨識與微觀探析的核心素養。
3.結合歷年高考中對能壘變化圖像的考查，體會真實情境中能壘圖像題的破解方法，構建突破化學圖像題目的一般思維模型。
教學目標
目標
難點
重點
通過分析能壘變化圖像題，掌握從宏觀和微觀兩個角度進行解題的方法及技巧，構建數形結合的思維模型。
連續反應中能壘變化圖像的分析與突破。
教學重點
教學難點
情境導入
教學過程
高考命題探析---能壘變化圖像
2023河北
2021河北
2023廣東
2022湖南
2022廣東
2023甲卷
2023北京
2021山東
2021湖南
2021甲卷
2023浙江
山重水復疑無路—基礎回扣
01
基元反應與非基元反應
過渡態與中間體
活化能與決速步驟
活化能與反應熱
基礎
回扣
問題導入
（2023湖北卷節選）
C40H20（g） C40H18（g）+H2（g）的能量變化如圖：
問題1：基元反應與非基元反應
圖示歷程中哪些是基元反應，哪些是非基元反應？該歷程包含幾個基元反應？
分步反應為基元反應，總反應為非基元反應；該歷程包含3個基元反應。在能壘變化圖中，有幾個過渡態，就有幾個基元反應。
思考交流
問題2：過渡態、中間體、催化劑
請在圖中分別標出過渡態、中間體、催化劑。過渡態與中間體相比，誰更穩定？
過渡態(A…B…C)的舊鍵未完全斷裂，新鍵未完全形成，能量最高，不穩定；
中間體雖然很活潑、壽命很短，但中間體比過渡態的能量更低，更穩定。
思考交流
中間體1
中間體2
催化劑
問題導入
（2023湖北卷節選）
C40H20（g） C40H18（g）+H2（g）的能量變化如圖：
問題導入
（2023湖北卷節選）
C40H20（g） C40H18（g）+H2（g）的能量變化如圖：
問題3：活化能與決速步驟
圖中每步反應的活化能分別是多少？其中哪一步為決速步驟？
第3步反應的活化能最大，反應速率最慢，為決速步驟
思考交流
70.9
89.6
141.3
問題4：活化能與反應熱
總反應是吸熱反應還是放熱反應？
總反應是吸熱反應。
柳暗花明又一村—重點突破
02
能壘與單位
能壘與反應熱計算
能壘與催化劑
能壘與連續反應
典例
剖析
能壘與化學鍵變化
【例1】在Rh催化下，甲酸分解制H2反應的過程如圖所示。
其中帶“*”的物種表示吸附在Rh表面，該反應過程中決定反應速率步驟的化學方程式為_______________________；甲酸分解制H2的熱化學方程式可表示為________________________________________________ (阿伏加德羅常數用NA表示)。
HCOOH*===HCOO*＋H*
HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－0.16NA eV·mol－1
注意：如果縱坐標相對能量的單位是電子伏特(eV)，焓變應轉化成每摩爾（乘以NA）
典例剖析一：能壘與單位
【例2】我國科學家實現了在銅催化劑條件下將DMF[(CH3)2NCHO]轉化為三甲胺[N(CH3)3]。計算機模擬單個DMF分子在銅催化劑表面的反應歷程如圖所示，下列說法正確的是
A.該歷程中最小能壘的化學方程式為
(CH3)2NCH2OH*+H*===N (CH3)3＋
OH*
B.該歷程中最大能壘(活化能)為2.16 eV
C.該反應的熱化學方程式為(CH3)2NCHO(g)＋2H2(g)===N(CH3)3(g)＋H2O(g)　ΔH＝
－1.02 eV·mol－1
D.增大壓強或升高溫度均能加快反應速率，并增大DMF的平衡轉化率
√
ΔH＝－1.02NA eV·mol－1
典例剖析一：能壘與單位
典例剖析二：能壘與反應熱計算
【例3】(2022·廣東，節選) Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應歷程如圖1，X（g）→Y（g）過程的焓變為 　 　（列式表示）。
E1﹣E2+△H+E3﹣E4
典例剖析二：能壘與反應熱計算
【例4】(2023·北京，節選) 工業上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強下合成尿素。反應分兩步：
i.CO2和NH3生成NH2COONH4 ；
ii.NH2COONH4分解生成尿素。
結合反應過程中能量變化示意圖，
下列說法正確的是 　　（填序號）。
a.活化能：反應i＜反應ii
b.i為放熱反應，ii為吸熱反應
c.CO2（1）+2NH3（1）═CO（NH2）2（1）+H2O（1）ΔH＝E1﹣E4
ab
小結
總反應ΔH的計算方法
蓋斯定律
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+……
1
2
分步反應ΔH的計算方法
總反應ΔH的計算方法
ΔH=Ea正－Ea逆
【例5】(2023·廣東，15)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應R(g) P(g)。反應歷程(下圖)中，M為中間產物。其他條件相同時，下列說法不正確的是
A.使用Ⅰ和Ⅱ，反應歷程都分4步進行
B.反應達平衡時，升高溫度，R的濃度增大
C.使用Ⅱ時，反應體系更快達到平衡
D.使用Ⅰ時，反應過程中M所能達到的最高濃
度更大
√
典例剖析三：能壘與催化劑
由圖可知兩種催化劑均出現四個波峰，所以
使用Ⅰ和Ⅱ，反應歷程都分4步進行，A正確；
該反應是放熱反應，升高溫度平衡向左移動，
R的濃度增大，B正確；
由圖可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ時反應速率更快，反應體系更快達到平衡，C錯誤；
在前兩個歷程中使用Ⅰ活化能較低反應速率較快，后兩個歷程中使用Ⅰ活化能較高反應速率較慢，所以使用Ⅰ時，反應過程中M所能達到的最高濃度更大，D正確。
【例6】(2022·湖南，12改編)反應物(S)轉化為產物(P或P·Z)的能量與反應進程的關系如圖所示：
下列有關四種不同反應進程的說法正確的是
A.進程Ⅰ是吸熱反應 B.平衡時P的產率：Ⅱ>Ⅰ
C.生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D.進程Ⅳ中，Z沒有催化作用
√
典例剖析三：能壘與催化劑
小結
催化劑
不能改變化學反應焓變
不能改變化學平衡常數
不能影響化學平衡移動
不能改變平衡轉化率
能改變化學反應的歷程
能降低反應活化能
能加快化學反應速率
能改變原料的轉化率
非平衡狀態
典例剖析四：能壘與連續反應
【例7】(2021河北，節選)在電解質水溶液中，三種不同催化劑（a、b、c）上CO2電還原為CO的反應進程中（H+電還原為H2的反應可同時發生），相對能量變化如圖。由此判斷，CO2電還原為CO從易到難的順序為 　 　（用a、b、c字母排序）。
c、a、b
主反應：CO2電還原為CO
副反應： H+電還原為H2
a b c
Ea 0.51 0.76 0.46
a b c
Ea 0.27 0.22 0.6
a
b
c
b
a
c
典例剖析四：能壘與連續反應
【例8】(2023河北，節選)我國科學家研究了水溶液中三種催化劑（a、b、c）上N2電還原為NH3（圖1）和H2O電還原為H2（圖2）反應歷程中的能量變化，則三種催化劑對N2電還原為NH3的催化活性由強到弱的順序為 　 　（用字母a、b、c排序）。
b、a、c
主反應： N2電還原為NH3
副反應： H2O電還原為H2
a b c
Ea 0.7 0.5 0.9
a b c
Ea 0.22 0.34 0.18
c:0.9eV
a:0.7eV
b:0.5eV
b:0.34eV
a:0.22eV
c:0.18eV
總反應活化能
總反應的活化能是各步基元反應Ea經復雜數學處理之后得到，不能由各分步反應Ea直接加和求算。
1
3
連續反應活化能
連續反應（連續爬坡）中，決速步驟的活化能為總反應的活化能。
最佳催化劑選擇
催化主反應時Ea最小，催化副反應時Ea最大，
為最佳催化劑
2
小結
典例剖析五：能壘與化學鍵變化
【例9】(2023全國甲卷，節選)MO+分別與CH4、CD4反應，體系的能量隨反應進程的變化如圖所示（兩者歷程相似，圖中以CH4示例）。
（i）步驟Ⅰ和Ⅱ中涉及氫原子成鍵變化的是 　 　（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
（ii）直接參與化學鍵變化的元素被替換為更重的同位素時，反應速率會變慢，則MO+與CD4反應的能量變化應為圖中曲線 　 　（填“c”或“d”）。
（iii）MO+與CH2D2反應，氘代甲醇的產量CH2DOD 　 　CHD2OH（填“＞”“＝”或“＜”）。若MO+與CHD3反應，生成的氘代甲醇有 　 　種。
Ⅰ
c
＜
2
總結
總結
03
能壘
圖像
能壘與單位
能壘與催化劑
能壘與反應熱計算
能壘與連續反應
能壘與化學鍵變化
能壘與... ...
本課結束
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