2.1 化学反应速率（第2课时 活化能 催化剂）-2022-2023学年高二化学同步素养目标精品讲义（人教版2019选择性必修1）

第二章 第一节 化学反应速率 第2课时 活化能 催化剂 榆次一中 李金虎 【学习目标】 1．了解有效碰撞理论。 2．知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。 3．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。 【素养目标】 1．通过理解微观分子对反应速率的影响，培养学生“宏观辨识和微观探析”的学科素养。 2．通过有效碰撞理论，理解影响化学反应速率的因素，培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。 必备知识与关键能力 知识点一：基元反应 1．基元反应 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，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＋＋H2O2===H3O； (2)H3O＋Br－===H2O＋HOBr； (3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2。 2．基元反应过渡状态理论 基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到生成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　　 　生成物 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[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH 典例1．已知反应2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－752 kJ·mol－1的反应机理如下： ①2NO(g) N2O2(g)　(快) ②N2O2(g)＋H2(g) N2O(g)＋H2O(g)　(慢) ③N2O(g)＋H2(g) N2(g)＋H2O(g)　(快) 下列有关说法错误的是(　　) A．①的逆反应速率大于②的正反应速率 B．②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效 C．N2O2和N2O是该反应的催化剂 D．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大 【答案】C 【解析】①为快反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较小，反应更容易发生；②为慢反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较大，②中正反应的活化能大于①中逆反应的活化能，因此①的逆反应速率大于②的正反应速率，A项正确；②为慢反应，反应慢说明反应的活化能大，物质微粒发生碰撞时，许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B项正确；反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，C项错误；总反应为放热反应，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，D项正确。 典例2．已知反应：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g) ΔH＝─a kJ·mol-1(a＞0)，其反应机理如下： ①NO(g)＋Br2(g)NOBr2(g)　快 ②NO(g)＋NOBr2(g)2NOBr(g)　慢 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．该反应的速率主要取决于①的快慢 B．NOBr2是该反应的催化剂 C．增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 D．正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1 【答案】D 【解析】反应速率主要取决于慢的一步，所以该反应的速率主要取决于②的快慢，故A错误；增大Br2(g)浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内的活化分子数目增多了，所以能加快反应速率，故B错误。NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，故C错误；由于该反应为放热反应，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1，故D正确。 知识点二：有效碰撞与活化能 1．有效碰撞与活化能 (1)反应历程及反应机理 2HI===H2＋I2的反应历程如下：2HI→H2＋2I·　2I·→I2 其中每一步反应称为基元反应。 (2)有效碰撞 ①定义：能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。 ②条件：反应物分子具有较高的能量和碰撞时有合适的取向。 (3)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化分子的能量较高。 (4)活化能 ①定义：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。活化能越小，反应速率越大。 ②示意图 2．理论解释影响反应速率的外界因素 (1)浓度：其他条件相同，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞的次数增加，反应速率增大。 (2)温度：其他条件相同时，升高温度，增加了反应物分子中活化分子百分数，单位时间内有效碰撞的次数增加，反应速率增大。 (3)压强：其他条件相同时，增大压强，反应物浓度增大，反应速率增大。 (4)催化剂 ①催化剂改变反应历程、活化能的示意图 ②使用催