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專題60 關于活化能的考查 一、高考題再現(xiàn) 1．（2018天津）下列敘述正確的是 A. 某溫度下，一元弱酸HA的Ka越小，則NaA的Kh(水解常數(shù))越小 B. 鐵管鍍鋅層局部破損后，鐵管仍不易生銹 C. 反應活化能越高，該反應越易進行 D. 不能用紅外光譜區(qū)分C2H5OH和CH3OCH3 【答案】B 2．（2018課標Ⅰ）采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應用。回答下列問題 （1）1840年 Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5。該反應的氧化產(chǎn)物是一種氣體，其分子式為___________。 （2）F. Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25℃時N2O5(g)分解反應： 其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示（t=∞時，N2O4(g)完全分解）： t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5. 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 ①已知：2N2O5(g)＝2N2O5(g)+O2(g) ΔH1=?4.4 kJmol?1 2NO2(g)＝N2O4(g) ΔH 2=?55.3 kJmol?1 則反應N2O5(g)＝2NO2(g)+O2(g)的ΔH =_______ kJmol?1。 ②研究表明，N2O5(g)分解的反應速率。t=62 min時，測得體系中pO2=2.9 kPa，則此時的=________ kPa，v=_______kPamin?1。 ③若提高反應溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)____63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是________。 ④25℃時N2O4(g)2NO2(g)反應的平衡常數(shù)Kp=_______kPa（Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結果保留1位小數(shù)）。 （3）對于反應2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)，R.A.Ogg提出如下反應歷程： 第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡 第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反應 第三步 NO+NO3→2NO2 快反應 其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是_______（填標號)。 A．v(第一步的逆反應)＞v(第二步反應) B．反應的中間產(chǎn)物只有NO3 C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效 D．第三步反應活化能較高 【答案】O2 53.1 30.0 6.010－2 大于 溫度提高，體積不變，總壓強提高；NO2二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高 13.4 AC ②根據(jù)方程式可知氧氣與消耗五氧化二氮的物質的量之比是1:2，又因為壓強之比是物質的量之比，所以消耗五氧化二氮減少的壓強是2.9kPa2＝5.8kPa，則此時五氧化二氮的壓強是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此時反應速率v＝2.010－330＝6.010－2（kPamin－1）； ③由于溫度升高，容器容積不變，總壓強提高，且二氧化氮二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高，所以若提高反應溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)大于63.1 kPa。 （3）A、第一步反應快，所以第一步的逆反應速率大于第二步的逆反應速率，A正確； B、根據(jù)第二步和第三步可知中間產(chǎn)物還有NO，B錯誤； C、根據(jù)第二步反應生成物中有NO2可知NO2與NO3的碰撞僅部分有效，C正確； D、第三步反應快，所以第三步反應的活化能較低，D錯誤。答案選AC。 二、考點突破 典例1下列關于化學反應速率的說法正確的是（ ） ①恒溫時，增大壓強，化學反應速率一定加快②其他條件不變，溫度越高，化學反應速率越快 ③使用催化劑可改變反應速率，從而改變該反應過程中吸收或放出的熱量④3molL﹣1s﹣1的反應速率一定比1molL﹣1s﹣1的反應速率大⑤升高溫度能使化學反應速率增大，主要原因是增大了反應物分子中活化分子的百分數(shù)⑥有氣體參加的化學反應，若增大壓強（即縮小反應容器的體積），可增加活化分子的百分數(shù)，從而使反應速率增大⑦增大反應物濃度，可增大活化分子的百分數(shù)，從而使單位時間有效碰撞次數(shù)增多⑧催化劑不參與反應，但能降低活化能增大活化分子的百分數(shù)，從而增大反應速率． A． ②⑤ B． ②⑥⑧ C． ②③⑤⑦⑧ D． ①②④⑤⑧ 【答案】A 【解析】試題分析：①氮氣與氫氣反應中，恒容下充入氬氣，壓強增大，不改變反應物或生成物的濃度，不改變化學反應速率，錯誤；②溫度增加活化分子百分數(shù)，故其他條件不變，溫度越高，活化分子百分數(shù)增加，活化分子濃度也增加，反應速率加快，正確；③催化劑只改變化學反應速率，不影響反應熱，錯誤；④用同種物質表示的同一個化學反應適用，但是化學反應改變，意義改變，3mol?L-1?s-1的反應速率不一定比1mol?L-1?s-1的反應速率大，錯誤；⑤升高溫度能使化學反應速率增大，主要原因是增大了反應物分子的能量，提高活化分子的百分數(shù)，正確；⑥氮氣與氫氣反應中，恒容下充入氬氣，壓強增大，不改變反應物或生成物的濃度，不改變化學反應速率，錯誤；⑦增大反應物濃度，增大了單位體積內的活化分子，但活化分子的百分數(shù)不變，錯誤；⑧催化劑反應前后的化學性質不變，物理性質一般會發(fā)生變化，即參與了反應，錯誤。 典例2在3種不同條件下，分別向容積為2L的恒容密閉容器中充入2 molA和1 mol B，發(fā)生反應：2A(g)+B(g)2D(g) △H=QkJmol-1。相關條件和數(shù)據(jù)見下表： 實驗編號 實驗Ⅰ 實驗Ⅱ 實驗Ⅲ 反應溫度/1C 700 700 750 達平衡時間/min 40 5 30 n(D)平衡/mol 1.5 1.5 1 化學平衡常數(shù) K1 K2 K3 下列說法正確的是（ ） A． 實驗Ⅲ達平衡后，恒溫下再向容器中通入lmolA和1molD，平衡不移動 B． 升高溫度能加快反應速率的原理是降低了活化能，使活化分子百分數(shù)提高 C． 實驗Ⅲ達平衡后容器內的壓強是實驗Ⅰ的倍 D． K3>K2>K1 【答案】A 【解析】A．實驗III中， 2A(g)+B(g)2D(g) 起始(mol/L) 1 0.5 0 反應 0.5 0.25 0.5 平衡 0.5 0.25 0.5 化學平衡常數(shù)為K===4L/mol，溫度不變，平衡常數(shù)不變，實驗Ⅲ達平衡后，恒溫下再向容器中通入1 mol A和1 mol D，則此時容器中c(A)=1mol/L，c(B)=0.25mol/L，c(D)=1mol/L，此時濃度商Qc=＝4L/mol＝K，平衡不發(fā)生移動，A正確；B．升高溫度，增大了分子的能量，增加了活化分子百分數(shù)，使反應速率加快，但反應的活化能不變，B錯誤；C．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT，反應起始時向容器中充入2mol A和1mol B，實驗III達平衡時，n(D)=1mol，根據(jù)反應方程式，則平衡時n(A)=1mol，n(B)=0.5mol，實驗I達平衡時，n(D)=1.5mol，根據(jù)反應方程式，n(A)=0.5mol，n(B)=0.25mol，則實驗III達平衡后容器內的壓強與實驗I達平衡后容器內的壓強之比為= =≠，C錯誤；D．反應為2A(g)+B(g)?2D(g)，比較實驗I和III，溫度升高，平衡時D的量減少，化學平衡向逆反應方向移動，則K3＜K1，溫度相同，平衡常數(shù)相同，則K1=K2，綜上，則平衡常數(shù)的關系為：K3＜K2=K1，D錯誤。 典例3下列說法正確的是 A． FeCl3溶液可用于銅質印刷線路板的制作，該反應是置換反應 B． 向純堿溶液中滴加醋酸，將生成的氣體通入澄清的苯酚鈉溶液中，觀察是否出現(xiàn)沉淀，由此證明醋酸、碳酸、苯酚酸性強弱 C． 反應A(g)B(g) △H，若正反應的活化能為EakJ/mol，逆反應的活化能為EbkJ/mol，則△H=-(Ea-Eb)kJ/mol D． 3x%的A物質的溶液與x%的A物質的溶液等體積混合后，溶液的質量分數(shù)小于2x%，則A物質可能為乙醇 【答案】D 典例4已知SO3在催化劑作用下分解速率會加快，其能量隨反應進程的變化如圖所示。下列說法正確的是 A． 降低溫度，SO3的分解速率加快 B． 加入催化劑，可提高SO3的平衡轉化率 C． 加入催化劑，減小了反應的活化能 D． 反應物的總能量大于生成物的總能量 【答案】C 典例5已知化學反應A2(g)+B2(g)=2AB(g) △H=+100kJ/mol 的能量變化如圖所示，判斷下列敘述中正確的是 A． 加入催化劑，該反應的反應熱△H 將減小 B． 每生成2molA-B鍵，將吸收bkJ能量 C． 每生成2分子AB吸收(a-b) kJ能量 D． 該反應正反應的活化能大于100kJ/mol 【答案】D 【解析】A、反應熱△H=反應物能量總和-生成物能量總和，催化劑不能改變反應熱的大小，A錯誤；B、每生成2molA-B鍵，將放出bkJ能量，B錯誤；C、每生成2mol分子AB吸收(a-b) kJ能量，C錯誤；D、(a-b) =100kJ，a=100kJ+b，該反應正反應的活化能大于100kJ/mol，D正確。 典例6在其他條件相同時，反應N2+O22NO分別在有、無催化劑時的能量變化與反應進程如下圖所示：下列說法中正確的是 A． 該反應為放熱反應 B． 加入催化劑可以改變反應的焓變 C． 加入催化劑可以改變反應的活化能 D． 0.1mol N2和0.1molO2充分反應吸熱18.26 kJ 【答案】C 典例7在Ag+催化作用下，Cr3+被S2O82-氧化為Cr2O72-的機理如下： S2O82-+2Ag+=2SO42-+2Ag2+ 慢 2Cr3++6Ag2++7H2O=6Ag++14H++Cr2O72- 快 下列有關說法正確的是 A． 反應速率與Ag+的濃度有關 B． Ag2+也是該反應的催化劑 C． Ag+能降低該反應的活化能和焓變 D． v(Cr3+ ) = K(S2O82-) 【答案】A 【解析】A．Ag+濃度越大，反應速率越大，A正確；B．Ag2+為中間產(chǎn)物，不是催化劑，B錯誤；C．Ag+能降低該反應的活化能，但不改變焓變，C錯誤；D．反應總方程式為 3S2O82-+2Cr3++7H2O=2SO42-++14H++Cr2O72-，反應速率等于化學計量數(shù)之比，D錯誤。 典例8下列對“改變反應條件,導致化學反應速率改變”的原因描述不正確的是 A．增大反應物的濃度，活化分子百分數(shù)增加，反應速率加快 B．增大氣體反應體系的壓強，單位體積中活化分子數(shù)增多，氣體反應速率加快 C．升高反應的溫度，活化分子百分數(shù)增加，有效碰撞的幾率提高，反應速率增大 D．催化劑通過改變反應路徑，使反應所需的活化能降低，反應速率增大 【答案】A 【解析】 試題分析：增大反應物的濃度，活化分子百分數(shù)不變，A錯誤；增大氣體反應體系的壓強，濃度增大，單位體積中活化分子數(shù)增多，B正確；升高反應的溫度，分子能量增大，活化分子百分數(shù)增加，有效碰撞的幾率提高，反應速率增大，C正確；催化劑降低活化能，反應速率增大，D正確。 典例9已知，H2和I2反應的歷程為：①I2+M2I+M慢 ②H2+2I→2HI快，式中M是指反應器壁或其他惰性分子，不參與反應，只具有傳遞能量的作用。下列關于該反應的說法正確的是 A．反應速率與I的濃度有關 B．M是該反應的催化劑 C．反應①與②的活化能相等 D． v(H2)=v（I2)=v（HI） 【答案】A 典例10在化學反應中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應物分子發(fā)生碰撞時才能發(fā)生化學反應。能引發(fā)化學反應的碰撞稱之為有效碰撞，這些分子稱為活化分子。使普通分子變成活化分子所需提供的最低 限度的能量叫活化能，其單位用kJ?mol-1表示。請認真觀察下圖，然后回答問題。 （1）圖中反應是 （填“吸熱”或“放熱”）反應，該反應 （填“需要”或“不需要”）提供能量，該反應的△H= （用含E1、E2的代數(shù)式表示）。 （2）已知熱化學方程式：H2(g)+1/2O2(g) === H2O(g) △H=－241.8kJ?mol-1，該反應的活化能為167.2 kJ?mol-1，則其逆反應的活化能為 。 （3）對于同一反應，圖中虛線(II)與實線(I)相比，活化能大大降低，活化分子的百分數(shù)增多，反應速率加快，你認為最可能的原因是 。 【答案】（1）放熱 需要 E2－E1 （2）409.0kJmol-1 （3）使用了催化劑