在高考化学试题中，反应速率常数（k）与活化能（Ea）的关联性是一个高频考点，涉及对化学反应动力学和热力学的综合理解。以下结合历年真题及教学资源，探究两者的核心联系及考查方向：

一、Arrhenius公式的基础关联

根据Arrhenius经验公式：

k = A·e^(-Ea/(RT))

式中，A为指前因子，R为气体常数，T为温度。活化能（Ea）越小，反应速率常数k越大，反应速率越快。

  • 活化能的物理意义：反映反应物分子达到过渡态所需的最低能量差，是反应速率的能量壁垒。
  • 温度影响：升高温度会降低活化分子占比的阈值（Ea/(RT)减小），从而显著提高k值。例如，在相同温度下，活化能较低的反应更易进行。

    • 二、高考考查方向与解题策略

    1. 催化剂对活化能和速率常数的影响

  • 催化剂作用：通过提供不同反应路径，降低反应的活化能（Ea），从而增大k值，但不改变反应的焓变（ΔH）。

    • 示例：2022年山东卷第2题中，NO催化剂改变了丙烷氧化反应的活化能，但未影响平衡转化率。

  • 图像分析：催化剂选择性可能影响反应路径的活化能差异，需结合多步反应历程图判断主副反应活化能高低。

    • 2. 基元反应与总包反应的活化能

  • 基元反应：直接一步完成的反应，其活化能为单一值。
  • 总包反应：多步基元反应的复合，表观活化能（Ea总）为各步骤活化能的代数和。例如，总反应速率由活化能最高的步骤（决速步）主导。

    • 真题应用：2018年全国Ⅰ卷第27题通过分析反应机理步骤，判断决速步的活化能大小对总反应速率的影响。

    3. 实验测定与计算

  • 实验方法：通过测定不同温度下的k值，绘制lnk vs 1/T的Arrhenius图，直线斜率为-Ea/R，可计算活化能。

    • 易错点：需注意温度单位（需用绝对温标K）及实验误差分析（如催化剂中毒、副反应干扰等）。

    4. 活化能与反应热的辨析

  • 活化能≠反应热：活化能仅影响反应速率，与反应的吸放热性质（ΔH）无关。例如，放热反应的活化能可能仍较高，需通过催化剂降低。

    • 真题示例：2021年河北卷通过燃烧热数据计算氢气燃烧的ΔH，需明确活化能不参与焓变计算。

    三、典型高考题型解析

    例题1（2022年北京卷）

    题干：CO₂与CH₄反应生成CO和H₂的历程中，实验测得CO生成速率随温度变化的曲线。

    解析：需结合活化能与温度对k的影响，判断副反应（如积碳）活化能更高，导致高温下主反应速率被抑制。

    例题2（2018年天津卷）

    选项C：“反应活化能越高，该反应越易进行”——错误，活化能越高，k越小，反应越难进行。

    四、易错点与备考建议

    1. 活化能的动态理解：需区分阿仑尼乌斯活化能（实验值）与理论模型（如碰撞理论、过渡态理论）的差异。

    2. 催化剂的选择性：催化剂可能同时降低主副反应的活化能，需结合选择性判断产物分布。

    3. 综合图像分析：关注“k-T图”“反应历程图”中活化能的隐含信息，结合斜率或能垒高度解题。

    通过以上分析，高考中反应速率常数与活化能的关联性需结合公式推导、实验数据及反应机理综合判断，重点培养对能量变化图像和速率方程的定量分析能力。