1、学科核心素养导向下2021年高考化学二轮复习策略讲座化学反应机理历程、活化能、催化剂 化学反应机理历程、活化能、催化剂 2021年热门考点基于真实情境，考查学生综合运用知识的能力，与化工生产关系密切的催化剂，主要从反应历程、活化能、速率、平衡移动等，考查催化剂对反应的影响。从试题形式上看，常常融合图像、表格等信息呈现形式，考查学生吸收和整合陌生信息的能力。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。01.催化剂与反应历程 例
2、 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：_（用离子方程式表示）；H2O2 +CI2 =2CI+O2+2H+解析：第步中 CI2 生成 CI,可知催化制 CI 的变化历程是:CI_CI2 CI,即 CI 在第步中变成 CI2 由题给信息及氧化还原知识可知，氧化剂是 CIO3,且 CIO3反应后生成CIO2 ,离子方程式：2CIO3+2CI+4H+=2CIO2 +CI2 +2H2O例 2.在 Cu/ZnO 催化剂存在下，C02 和 H2 可发生两个平行反应：.
3、CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)；.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)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 02.催化剂与活化能、焓变催化剂通过降低反应的活化能，从而加快反应速率。催化剂的性能越好，反应的活化能越低。反应过程 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.
4、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。反应过程能量02.催化剂与活化能、焓变 归纳小结：作图注意：催化剂不能改变反应物、生成物的总能量、焓变，所以曲线的起点、终点应相同。例例3 3（20192019全国全国I I卷卷2828）（3 3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究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化剂表面上的物种用小黑点小黑点标注。标注
5、。02.催化剂与活化能、焓变可知水煤气变换的H_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_。(1)根据水煤气变换CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)并结合水煤气变换的反应历程相对能量可知，CO(g)+H2O(g)的能量（-0.32eV）高于CO2(g)+H2(g)的能量（-0.83eV），故水煤气变换的H小于0；（2）活化能即反应物状态达到活化状态所需能量。根据变换历程的相对能量可知，最大差值为：其最大能垒（活化能）E正=1.86-(-0.16)eV=2.02eV；该步骤的反应物为：COOH*+H*+H2O*COOH*+2
6、H*+OH*；因反应前后COOH*和1个H*未发生改变，也可以表述成：H2O*H*+OH*；02.催化剂与活化能、焓变例 4.密闭容器中发生反应：2N0(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)H 0。研究表明:在使用等质量同种催化剂时，增大催化剂比表面积可提高 反应速率。某同学设计了下表所示的三组实验。请在图中画出三个实验中，NO 随时间变化的趋势曲线，并标明编号。03.催化剂与反应速率、平衡移动催化剂能加快反应速率，缩短到达平衡所需时间。催化剂的活性越好，所需时间越短。但催化剂不能使化学平衡发生移动。解析：（1）先比较实验、：实验 的催化剂比表面积大，故实验 的反应速率大；因催化剂不
7、影响平衡移动，故达到平衡后，实验、的 c(NO)相同。（2）再比较、：实验 的温度高，故实验 的反应速率大；因温度升高,平衡左移，故平衡时 dNO)较大。03.催化剂与反应速率、平衡移动催化剂具有一定范围的活化温度，过高或过低，都会导致催化剂的活性降低。如生物催化剂酶，对温度就非常敏感。04.温度与催化剂活性例 5.（2017天津）H2S 和 SO2 会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放生物脱 H2S 的原理为 H2S+Fe2(SO4)3=S+2FeSO4+H2SO4 4FeSO4+02+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O硫杆菌存在时，FeSO4
8、 被氧化的速率是无菌时的 5x105 倍，该菌的作用是_；若反应温度过高，反应速率下降，其原因是_；解析：反应的催化剂；催化剂硫杆菌因蛋白质变性而失去了催化性能。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_；05.催化剂的来源问题化学中有一类特殊反应，叫自催化反应，该类反应中的生成物对反应有催化作用。它的特点之一是开始反应速率很小，随着起催化作
9、用的产物的积累速率迅速增大。解析：由图可知，N2 换成空气发生了副反应：O2+2H2SO3=2H2SO4 表示 C(SO42)的曲线斜率逐渐增大，说明 SO42 的生成速率逐渐增大，因反应物浓度、压强、温度、接触面积等维持不变，所以导致 SO42 的生成速率加快的因素应是催化削，而且催化剂是某种生成物，应是 Mn2+答案 Mn2+对：O2+2H2SO3=2H2SO4 的反应有催化作用 05.催化剂的来源问题归纳小结：判断一个化学反应是否是自催化反应，先要排除温度、浓度、压强、接触面积等的影响，然后再分析是何种生成物具有催化作用。06.催化剂、温度对平衡的综合影响例 6.NH3 催化还原氮氧化物
10、技术是目前应用最广泛的烟气脱氮技术：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)H 0.密闭容器中，在相同时间内，在催化剂 A 作用下脱氮率随温度变化如图所示。现改用催化能力稍弱的催化剂 B 进行实验，请在图中画出在催化剂 B 作用下的脱氮率随温度变化的曲线 (不考虑温度对催化剂活性的影响)脱氮率解析：(1)先分析催化剂 A 作用下的脱氧率为什么会先增大后减小？低于300C 时，温度越高，反应速率越快，相同时间内消耗的 NO 越多，所以脱氮率增大；高于 300C 时，因为温度升高，平衡逆向移动，消耗的 NO 减小，所以脱氮率下降。(2)改用催化剂B，就涉及催化剂和温度两个变量：B
11、催化下，随着温度的升高，脱策率也应先增大后减小；达到曲线最高点之前，B的催化能力弱，相同温 度时的脱氛率要小于 A，即所画曲线应在 A 的下方。B催化下在相同时间内 达到平衡，则曲线最高点应出现在高于300C 的位置。当 A、B均达到平 衡后，平衡脱氮率只与温度有关，所以两条曲线重合。06.催化剂、温度对平衡的综合影响 概括整合I 催化剂通过参与化学反应，改变反应历程，从而降低活化能，加快反应速率，到达平衡所需的时间减少。但催化剂不能改变焓变，也不能使平衡移动，催化剂的催化性能也会受外界条件的影响，如温度、表面积等。【2020 山东】141,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H+进攻
12、1,3-丁二烯生成碳正离子（）；第二步Br-进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。反应进程中的能量变化如下图 所示。已知在0和40时，1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为 70:30和15:85。下列说法正确的是 A1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定B与0相比，40时1,3-丁二烯的转化率增大C从0升至40，1,2-加成正反应速率增大，1,4-加成正反应速率减小D从0升至40，1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度案例 反应机理的考查5.电解质的“水质5平衡”专题1水的电离Kw5沉淀溶解Ksp2弱酸电离Ka3弱碱电离Kb4盐类水解 Kh水+质十强六酸和四
13、碱，中和滴定四要点；更有平衡五常数，定义关系看温度；直接间接两条线，注意强弱会判断。HAcH+Ac-H2OH+OH-NH3 H2O NH4+OH-NH4+H2O NH3 H2O+H+AgCl(s)Ag+Cl-【20152015】MOH和ROH溶液加水稀释PH随lgV/Vo的变化图像【20152015考点】考点】MOH、ROH碱性强弱稀释前后ROH电离程度无限稀释学科思想升温度，对电离影响【20162016】盐酸滴定氨水PH与盐酸体积图像【20162016考点】考点】指示剂选择4个特殊点起点(N点)半点（1:1）中性点（M点）恰好点【20172017卷卷】NaOH滴定二元弱酸H2APH与物质的量
14、分数(x)图像【20172017卷卷考点】考点】K1(H2A)、K2(H2A)起点：起点：H H2 2A A0.5点：C(H2A)=C(HA-)1:1点：点：HAHA-1.5点：C(HA-)=C(A2-)2:12:1点：点：A A2-2-【20172017卷卷】NaOH滴定己二酸H2XpH与离子浓度图像【20172017卷卷考点】考点】Ka2、曲线N意义 NaHX离子浓度呈中性离子浓度 1 高考梳理17基本解题思路取化学规律1.找规律2.解问题溶液稀释中和滴定沉淀溶解观数学图像1.看面2.看线3.看点X+y=a直线Xy=a双曲线增函数减函数2解题思路“情境+微粒+关系+三类图像”，数学语言说化
15、学转化学语言1.特殊点2.找标准3.语转换起点末点1:1点恰好点中性点稀释相同倍数 稀释至pH相同稀释相同倍数 稀释至pH相同情境情境1.1.分别加水稀释，浓度均为0.1mol/L的 HCl溶液、HAc溶液 判断强弱、判断强弱、ab、v1v2倍数倍数情境情境2 2.分别加水稀释，pH均为3的 HCl溶液、HAc溶液判断强弱、判断强弱、ab、v1v2倍数倍数情境情境3.3.分别加水稀释，同浓度溶液 （均为0.1mol/L）判断强弱、判断强弱、弱者电离常数弱者电离常数ab、cd浓度比较浓度比较考点1：稀释NaOH、NH3H2O溶液HAc、HCl例1-2015-13.浓度均为0.10mol/L、体积
16、均为V0的MOH和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，pH随lgV/Vo的变化如图所示，下列叙述错误的是（）A.MOH的碱性强于ROH的碱性 B.ROH的电离程度：b点大于a点 C.若两溶液无限稀释，则它们的c(OH-)相等 D.当lgV/Vo=2时，若两溶液同时升高温度，则c(M+)/c(R+)增大练习考点1小试牛刀！考点2一次中和情境1.在20mL 0.1mol.L-1氨水中，滴入0.1mol.L-1的盐酸，溶液的pH与盐酸体积图。情境2.向20 mL 0.1 molL1 HAc溶液中，逐滴加入0.1 molL1 NaOH溶液，溶液pH的变化如图所示：情境3.C(H+)AG表示酸度，AGlg
17、 ，C(OH-)用0.1 molL1的盐酸滴定 10 mL 0.1 molL1MOH溶液，滴定曲线如图。起点：OH-NH4+H+中性点：Cl-=NH4+OH-=H+恰好点：Cl-NH4+H+OH-1:1点：NH4+Cl-OH-H+例12016-12.298K时，在20.0mL 0.10mol.L-1氨水中滴入0.10mol.L-1的盐酸，溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10mol.L-1氨水的电离度为1.32%，下列有关叙述正确的是（）A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂B.M点对应的盐酸体积为20.0mLC.M点处的溶液中C(NH4+)=C(Cl-)=C(H+)=C(OH-)
18、D.N点处的溶液中pH C(H2A)=C(A2-)D.pH=4.2时，C(HA-)=C(A2-)=C(H+)【练习】考点3小试牛刀！2.2017-13.常温下将NaOH溶液添加到己二酸（H2X）溶液中，混合溶液的pH 与离子浓度变化的关系如图所示。下述错误的是（）AKa2（H2X）的数量级为10-6 B曲线N表示pH与 的变化关系 CNaHX溶液中c(H)c(OH)D当混合溶液呈中性时，c(Na)c(HX-)c(X2-)c(H+)=c(OH-)考点4沉淀溶解平衡情境3.一定温度，用0.100 molL-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.0500 molL-1 Cl-溶液的滴定曲线如图。情境
19、1.一定温度，AgCl(s)=Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中，C(Ag+)和C(Cl-)的关系图。情境2.一定温度，AgCl与AgI的饱和溶液中关系图情境4.向Cl溶液同时加入Cu和CuSO4，发生：CuCu22Cl=2CuCl生成CuCl沉淀从而除去Cl。溶液中平衡时相关离子浓度的关系图。2018-III-12用0.100 molL-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.0500molL-1 Cl-溶液的滴定曲线，如图所示。下列有关描述错误的是【】A根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10B曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)c(Cl-)=Ksp(AgCl)C相同条
20、件下，若改为0.0400 molL-1 Cl-，反应终点c移到aD相同条件下，若改为0.0500 molL-1 Br-，反应终点c向b方向移动26【练习】考点4小试牛刀！2019-海南-9.一定温度下，AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中，C(Ag+)和C(Cl-)的关系如图所示。下列说法正确的是()A.abc三点对应的Kw相等B.AgCl在c点的溶解度比b点的大C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中，C(Ag+)=C(Cl-)D.b点的溶液中加入AgNO3固体，C(Ag+)沿曲线向c点方向变化变式变式3在一定温度下，在一定温度下，AgCl与与AgI的饱和溶液中存在如图所示关系，的饱
21、和溶液中存在如图所示关系，下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A向向0.1 molL1 KI溶液中加入溶液中加入AgNO3溶液，当溶液，当 I恰好完全沉淀时，恰好完全沉淀时，c(Ag)21012 molL1B向向AgI的饱和溶液中加入的饱和溶液中加入HI溶液，溶液，可使溶液由可使溶液由A点移到点移到B点点CAgCl(s)I(aq)=AgI(s)Cl(aq)，在该温度下的平衡常数在该温度下的平衡常数K2.5106D向向2 mL 0.01 molL1 AgNO3溶液中加几滴溶液中加几滴0.01 molL1 NaCl溶液，溶液，静置片刻，再向溶液中加几滴静置片刻，再向溶液中加几滴0.01 molL
22、1 KI溶液，有黄色沉淀生成，溶液，有黄色沉淀生成，说明说明Ksp(AgCl)Ksp(AgI)2017-6.在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl会腐蚀阳极会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和和CuSO4，生成，生成CuCl沉淀从而除去沉淀从而除去Cl。根据。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是下列说法错误的是()AKsp(CuCl)的数量级为107 B除Cl反应为CuCu22Cl=2CuCl C加入Cu越多，Cu浓度越高，除Cl效果越好 D2Cu=Cu2C
23、u平衡常数很大，反应趋于完全【练习】考点4小试牛刀！问题一问题一已知已知Cu(OH)2的的Ksp为为210-20，则要，则要使含使含c(Cu2+)=0.1mol/L的溶液中的溶液中Cu2+开始生成开始生成沉淀应调节溶沉淀应调节溶液的液的PH为多为多少？少？5.2已知已知Cu(OH)2的的Ksp为为210-20，则要，则要使含使含c(Cu2+)=0.1mol/L的溶液中的溶液中Cu2+沉淀完全沉淀完全应调节溶液的应调节溶液的PH为多少？为多少？6.4 已知已知Cu(OH)2和和Fe(OH)3的的Ksp分别为分别为210-20，110-36，则要则要实现实现c(Cu2+)、c(Fe3+)均均0.1
24、mol/L的混合的混合溶液中溶液中Cu2+与与Fe3+完全分离应完全分离应调节溶液的调节溶液的PH范围是？范围是？3.7-5.2问题四问题四采用沉淀采用沉淀分离法分分离法分离离Cu2+、Fe 3+应该应该选用什么选用什么物质物质调节溶液调节溶液的的pH呢？呢？CuO、Cu(OH)2、等等则要从则要从0.1mol/L CuCl2的溶液的溶液中除去中除去Fe3+、Fe2+杂质应如杂质应如何操作？何操作？Fe2+转化为转化为Fe3+加加入入CuO调节调节pH3.7-5过滤过滤第考点4小试牛刀！突破Ksp的“五连环”易错点2019-11.NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾（邻苯二甲酸氢钾H2A的Ka1=1
25、.1103，Ka2=3.9106）溶液，混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示，其中b点为反应终点。下列叙述错误的是（）A混合液导电能力与离子浓度和种类有关 BNa+与A2导电能力之和大于HA Cb点的混合溶液pH=7Dc点的混合溶液中，c(Na+)c(K+)c(OH)2019-12绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是 A图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)=Ksp(n)Ksp(p)c(H)c(H+),),即即 c(HA)c
26、(H c(HA)c(H+)，故，故 D D 错误。错误。【模考14】电解质的“水质5平衡”专题 的考查【案例】电解质的“水质5平衡”专题 的考查【2020山东高考】1525时，某混合溶液中1gc(CH3COOH)、1gc(CH3COO-)、lgc(H+)和lgc(OH-)随pH变化的关系如下图所示。Ka为CH3COOH的电离常数，下列说法正确的是DpH由7到14的变化过程中，CH3COO-的水解程度始终增大BN点时，C该体系中，AO点时，STEMSTEM教育模式教育模式科学科学（SCIENCESCIENCE）技术技术（TECHNOLOGYTECHNOLOGY）工程工程（ENGINEERINGE
27、NGINEERING）数学数学（MATHEMATICSMATHEMATICS）；）；以项目（以项目（PBLPBL）为引领，）为引领，基于基于真实任务的问题设计真实任务的问题设计，通过通过跨学科统整的方法，跨学科统整的方法，参与参与体验探究，体验探究，聚焦聚焦科学应用与创新科学应用与创新，着眼着眼综合知识和能力，综合知识和能力，培养培养创新精神和实践能力创新精神和实践能力。36（三）（C卷）能力测试5大题，5核心一一选择题（选择题（2分分1010个个=20分分，单选），单选）二二选择题（选择题（4分分5 5个个=20分分，复选），复选）三三非选择题（非选择题（5小题，共小题，共60分）分）16综合化学实验17物质结构18无机工艺流程19化学原理20有机工艺流程
