2.1.3 活化能与有效碰撞理论-2023-2024学年高二化学必备【考点·题型】讲与练（人教版2019选择性必修1）

2.1.3 活化能与有效碰撞理论 核心素养发展目标 1、了解基元反应与反应历程 2、掌握活化能的含义，会用活化能理论解释化学反应速率的影响因素考点梳理 一、活化能与简单碰撞理论 1、基元反应与反应历程 (1)基元反应：大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 (2)自由基：带有单电子的原子或原子团叫自由基，如 I·自由基、O·自由基。自由基反应活性很强，寿命极短。 (3)反应机理：先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理 反应历程： ①反应不同，反应历程也不相同。 ②同一反应，在不同条件下，反应历程也可能不同。 ③反应历程的差别造成了化学反应速率的不同。 ④对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定。 (4)基元反应发生的先决条件：基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应 2、有效碰撞与活化能 (1)化学反应与有效碰撞 以“打篮球”为例 HI的分解反应：2HIH2＋I2，可能有以下几种碰撞 在(1)中，运动员没有提供足够的能量，球没有落入篮筐；在(2)中，球虽然具有足够的能量，但没有合适的取向，球也没有落入篮筐；在(3)中，球具有足够的能量和合适的取向，球落入篮筐，这与导致发生反应的分子或离子间的碰撞类似 在(1)中，HI分子没有足够的能量，因此碰撞过轻，两个分子又彼此弹离；在(2)中，由于碰撞没有合适的取向，因此两个分子也彼此弹离；在(3)中，分子具有足够的能量且碰撞取向合适，因此导致H—I键的断裂及H—H键和I—I键的形成，即发生分解反应，生成了H2和I2 在某个化学反应中，那么多的反应物分子，其能量高低各不相同。并且，在通常状况下，能量相对较高的分子所占的比例较小，能量相对较低的分子所占的较大。研究证明，只有能量高度达到某一定值的分子，才能在碰撞以后有可能使原子间的化学键断裂，从而导致化学反应的发生。我们把能够发生化学反应的分子碰撞叫做有效碰撞，把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。(但是活化分子也并不是每次碰撞都能引起化学反应的发生) (2)有效碰撞 ①概念：把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞 ②条件：具有足够的能量；具有合适的取向 ③与反应速率的关系：碰撞的频率越高，则反应速率越快 (3)活化能和活化分子 ①活化分子：把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子 ②活化能：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 ③活化分子的特点：活化分子具有比普通分子(非活化分子)更高的能量，活化分子在碰撞后有可能使原子间的化学键断裂从而导致化学反应的发生 ④反应物、生成物的能量与活化能的关系图 E1：正反应的活化能 E2：活化分子变成生成物分子放出的能量，也可认为是逆反应的活化能 E1－E2：反应热，即ΔH＝E1－E2 (4)基元反应发生经历的过程 二、利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 1、影响化学速率的内因——活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率快，活化能大的反应速率慢 活化能大小主要是由反应物自身的性质决定的 2、反应物的浓度与有效碰撞次数 在其他条件不变时，对某一反应来说，增大反应物浓度可以增大化学反应速率 3、化学反应速率与分子间的有效碰撞频率有关，所有能够改变内能、运动速率，以及碰撞几率的方法，都可以用来改变、控制反应的速率，即活化分子百分数和单位体积活化分子数增大时，化学反应速率也就增大 ， 4、用图表法分析浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响 外界因素 活化能 分子 总数 活化分 子总数 活化分子百分数 单位体积 活化分子数 有效碰撞次数 反应速率 增大反应 物的浓度 不变 增多 增多 不变 增多 增多 加快 增大反应物的压强 不变 不变 不变 不变 增多 增多 加快 升高反应 物的温度 不变 不变 增多 增多 增多 增多 加快 使用催化剂 降低 不变 增多 增多 增多 增多 加快 ps：化学反应的速率常数和速率方程 1. 化学反应速率通常指一定时间内反应的平均速率。 2. 在化学反应进程中，未达平衡时，瞬时反应速率一般是不断变化的。 3. 对于基元反应，化学反应速率通常与各反应物浓度的幂之积成正比。 4. 速率常数和速率方程 对于反应： aA + bB + … → 产物 速率方程为 v = k·cx(A)·cy(B)·… ，式中的 k 称为速率常数。