第1节 第2课时 活化能 （同步课件）-【上好课】2024-2025学年高二化学同步精品课堂（人教版2019选择性必修1）

第一节 化学反应速率 课时2 活化能 人教版2019选择性必修一 第二章 化学反应速率与化学平衡 素养目标 宏观辨识与微观探析： 了解化学反应速率的概念及其表示方法，形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。 证据推理与模型认知： 能用简单碰撞理论说明反应条件对化学反应速率的影响，体会理论模型的建构过程。 教学目标 本节重点 认识基元反应、活化能对化学反应速率的影响。 本节难点 简单碰撞理论 1.认识基元反应、活化能对化学反应速率的影响。 2.能用简单碰撞理论说明反应条件对化学反应速率的影响。 新课导入 请你思考！ 我们熟悉的氢气和氧气混合在一起会发生怎样的反应呢？ meiyangyang8602 在常温、常压下，即使经过几千年，氢气和氧气的混合气也不会发生反应生成水 在常温、常压下，氢气可以在氧气中安静地燃烧 而将混合气点燃时反应却在爆鸣声中瞬间完成发生爆炸 氢气与氧气的反应属于复杂反应,反应的历程如何？ 观看 基元反应和反应历程 壹 活化能 有效碰撞 贰 知识导航 叁 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 课堂思考 请你思考！ 为什么氢气与氧气反应会出现如此大的差别？ 氢气与氧气的反应到底经过了怎样的历程？ meiyangyang8602 反应历程研究表明，氢气与氧气的反应属于复杂反应 观看 01 基元反应和反应历程 请你思考！ 氢气与氧气的反应到底经过了怎样的历程？ meiyangyang8602 课堂思考 研究表明，氢气和氧气的混合气体在点燃或有催化剂存在的条件下，可以发生爆炸式反应生成液态水。 这个看似简单的化学反应实际上是具有历程的，大约要经历 12 步反应才能完成。以下列出主要的四步反应： 其中的每一步反应称为基元反应 观看 课堂探究 概念定义 一、基元反应和反应历程 1.基元反应：大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应。 2HI→H2+2I·2I·→I2 例如，2HI==H2+ I2实际上是经过下列两步反应完成的： 基元反应 第一步 第二步 带有单电子的原子或原子团叫自由基 反应历程是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应。 2.反应历程：这两个先后进行的基元反应反映了2HI==H2+ I2的反应历程。反应历程又称反应机理。 课堂探究 一、基元反应和反应历程 反应历程 3.大多数化学反应都是分几步完成的，基元反应的总和称为总反应。由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。 第一步： 2HI → 2I• + H2 第二步： 2I• → I2 总反应：2HI = H2 + I2 假设反应：A2＋B=A2B是分两个基元步骤完成的 第一步 A2＋c→2A (慢反应) 第二步 2A+B→A2B+c (快反应) 总反应速率的快慢由慢反应决定 一、基元反应和反应历程 课堂探究 过渡态 4.过渡态：基元反应在从反应物到产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. 过渡态 终态 始态 反应的过程 A＋B=C是分两个基元步骤完成的 第一步 A＋d→2A 第二步 2A+B→C+d AB＋C→[A…B…C]→A＋BC 反应物　 过渡态　　 产物 反应不同，反应历程就不相同；同一反应 , 在不同条件下的反应历程也可能不同，而反应历程的差别又造成了化学反应速率的不同。 11 课堂思考 你知道吗？ 你听说过飞秒化学吗？ 12 课堂探究 5.飞秒化学是物理化学的一支，研究在极小的时间内化学反应的过程和机理 一、基元反应和反应历程 飞秒化学 冲刺时间分辨技术 始态、过渡态、终态 飞秒激光器 典例精讲 【例1】一定温度下，向10 mL 0.40 mol·L－1H2O2溶液中加入适量FeCl3溶液，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表所示。资料显示，反应分两步进行： ①2Fe3＋＋H2O2 = 2Fe2＋＋O2↑＋2H＋，②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋ = 2H2O＋2Fe3＋， 反应过程中能量变化如下图所示。 t/min 0 2 4 6 V(O2)/mL 0 9.9 17.2 22.4 下列说法不正确的是(　　) A．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.33×10－2 mol·L－1·min－1 B．Fe3＋的作用是增大过氧化氢的分解速率 C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应 D．反应的总方程式为2H2O2(aq) = 2H2O(l)＋O2(g)且ΔH＝E1－E2<0 D 14 课堂思考 请你思考！ 任何一个基元反应都能发生吗？ 任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。通常情况下，当气体的浓度为 1 mol/L 时，在每立方厘米、每秒内反应物分子间的碰撞可达到 1028 次。如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话，任何气体的反应均可以瞬间完成。但实际并非如此。 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞 并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应 02 活化能 有效碰撞 课堂探究 观察模型 二、活化能 有效碰撞 1.有效碰撞：我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。 化学反应发生 实质 旧的化学键断裂，新的化学键形成 先决条件 反应物分子相互接触和碰撞 课堂探究 1.有效碰撞：我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。 建立模型 二、活化能 有效碰撞 探究学习 有足够的能量 和合适的取向 碰撞时的取向不合适 碰撞时的能量不足 键断裂，键形成 发生化学反应 有效碰撞 课堂探究 条件分析 二、活化能 有效碰撞 2.有效碰撞必须满足两个条件 探究学习 ①反应物分子必须具有一定能量 ②碰撞时要有合适的取向 3.发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子 4.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 课堂探究 二、活化能 有效碰撞 分析 探究学习 能量 反应过程 E1 E2 反应物 生成物 活化分子 反应热 活化分子变成生成物分子放出的能量 活化能 反应热 = E1 - E2 正反应的活化能 可认为是逆反应的活化能 课堂探究 二、活化能 有效碰撞 分析 探究学习 活化能 活化分子 普通分子 吸收 能量 活化分子 有效碰撞 生成物 放出 能量 典例精讲 【例2】ICl与H2能发生反应H2(g)+2ICl(g)=I2(g)+2HCl(g)　ΔH<0。 已知:①该反应由两个基元反应分步完成,第一步:H2+ICl=HI+HCl; ②两步反应的活化能分别为Ea1、Ea2,且Ea1>Ea2。 下列判断正确的是 (　 ) A.第一步反应不是氧化还原反应 B.已知键能:H—H>I—I,可推知键能:H—Cl>I—Cl C.第一步的化学反应速率大于第二步的化学反应速率 D.第二步的化学方程式为HI+ICl=I2+2HCl B 22 课堂思考 请你思考！ 如何用碰撞理论解释化学反应速率的影响因素？ 与铜片反应浓硝酸为什么比稀硝酸更快 食品包装袋中加入除氧剂 冷水中，产生气泡速率最慢,热水中，产生气泡速率较快 化学反应速率与活化分子、有效碰撞有什么关系? 03 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 meiyangyang8602 请你思考！ 从化学反应的过程中分析提高化学反应速率的思路 课堂思考 活化能 活化分子 meiyangyang8602 化学反应的过程 普通分子 吸收 能量 活化分子 有效碰撞 生成物 放出 能量 普通 分子 活化 能 活化 分子 合理 取向的 碰撞 有效 碰撞 新物质 能量 越小 越多 越多 越多 越小 越多 越多 越多 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析模型 有效碰撞频率 化学反应速率主要取决于 单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越快 分析模型 单位体积内活化分子数增大，活化分子百分数增大 单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多 化学反应速率增大 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 1.用简单碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响 反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的频率增加，反应速率增大。 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 n活=n总×活% 活化分子百分数：活化分子% = 活化分子数/反应物分子数）×100% 浓度增大 →单位体积内n总↑ T不变，活%不变 单位体积内 n活增大 → 单位时间 内有效碰撞↑ →V↑ 1.用简单碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 2.用简单碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响 活化分子 普通分子 升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 2.用简单碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响 其他条件不变，温度升高，反应速率加快 一般说来，温度每升高10℃，速率增加2-4倍 T↑ →普通分子变为活化分子 →单位体积活%↑ → 单位体积n活↑ →V↑ → 单位时间 内有效碰撞↑ 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 3.用简单碰撞理论解释催化剂对化学反应速率的影响 反应过程 生成物 反应物 反应热 E1 E2 活化分子 加了催化剂 没加催化剂 能量 E3 其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程，降低反应活化能，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 改变反应历程 总反应：A+B=AB 未使用催化剂 反应A+B=AB的活化能为Ea 使用催化剂M 反应分两步（历程改变） 第一步：A+M=AM， 活化能为Eal 第二步：AM+B=AB+M 活化能为Ea2 总反应：A+B=AB M是催化剂，前后质量不变；AM是中间物 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 难点 使用催化剂K 改变反应历程 这两个分步反应的活化能都比原来的Ea要小，因此反应速率加快。 Ea1>Ea2，第一步是慢反应，第二步是快反应。而整个反应的速率是由慢反应决定的，也叫“决速步骤”。所以第一步的活化能Eal就是在催化剂条件下整个反应的活化能。 第一步：A+K=AK， 活化能为Eal 第二步：AK+B=AB+K 活化能为Ea2 典例精讲 【例3】反应A→C分两步进行：①A→B，②B→C。反应过程的能量变化曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。按要求回答下列问题： (1)整个反应中ΔH＝ 。 E1－E2＋E3－E4 (2)使用催化剂 (填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。 (3)三种化合物中 最稳定，A→C反应的活化能是( ) 不能 C E3 35 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 4.用简单碰撞理论解释压强对化学反应速率的影响 其他条件相同时，增大反应体系压强，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 5.恒温恒容，充入惰性气体 恒温恒容充惰气 体积不变 浓度c不变 反应物物质的量不变 v不变 单位体积活化分子数不变 单位时间有效碰撞次数不变 惰性气体 普通分子 活化分子 课堂探究 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 分析解释 恒温恒压充惰气 体积变大 浓度c↓ v↓ 反应物物质的量不变 惰性气体 普通分子 活化分子 单位体积活化分子数↓ 单位时间有效碰撞次数↓ 6.恒温恒压，充入惰性气体 课堂小结 单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多 单位体积内 活化分子数增大 增大反应物浓度 升高温度 增大化学反应速率 增大气体压强 催化剂 单位体积内活化分子百分数增大 meiyangyang8602 用简单碰撞理论解释影响化学反应速率的因素 大大加快化学反应速率 加快化学反应速率很快 39 随堂演练 1，下列说法错误的是（ ） ①碰撞理论认为，反应物分子间进行碰撞才可能发生化学反应 ②活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 ③催化剂加快反应速率的本质是降低了反应的活化能 ④只有增加活化分子的百分含量才能加快反应速率 ⑤对于基元反应而言，温度升高，反应速率一定增加 A．①④ B．②④ C．③⑤ D．②⑤ B 40 随堂演练 2．活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)   A．该反应为吸热反应 B．产物的稳定性：P1>P2 C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19 kJ·mol－1 D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)<v(P2) C 41 随堂演练 3，已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ,在含少量I-的溶中,H2O2的分解分两步: ⅰ.H2O2+I- →H2O+IO-　慢反应 ⅱ.H2O2+IO- → H2O+O2+I-　快反应 下列有关反应的说法正确的是 ( 　) A.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2) B.反应ⅰ比反应ⅱ的活化能小 C.H2O2分解速率与I-的浓度无关 D.H2O2(l)= H2O(l)+O2(g)　ΔH=-98 kJ·mol-1 D 42 演示完毕 感谢聆听 https://www.zxxk.com/user/13354804 Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.25(fixed_gap:False) FormatFactory : www.pcfreetime.com $$