2.1.3活化能和有效碰撞 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 第3课时 活化能理论 如何解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响呢？ 需要引入活化能与简单碰撞理论从微观上分析反应过程 石油的形成 气体爆炸 Na2S2O3与H2SO4反应 研究发现大多数化学反应不是经过简单碰撞完成的，而是经过多个反应步骤。 引入新课 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 有效碰撞理论 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(反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物的反应)。 如2HI==H2＋I2的2个基元反应为 、 。 2HI―→H2＋2I· 2I·―→I2 1.基元反应 自由基特点：反应活性很强，寿命极短。 自由基 自由基：带有单电子的原子或原子团 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 2.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 思考： 甲烷气相热分解反应的化学方程式为2CH4―→CH3—CH3＋H2， 该反应的机理如下： ①CH4―→·CH3＋H·； ②___________________________； ③CH4＋H·―→·CH3＋H2；④·CH3＋H·―→CH4。 补充反应②的方程式。 ·CH3＋CH4―→CH3—CH3＋H· 自由基反应过程：链引发、链传递、链终止 链传递：有自由基和乙烷生成 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 甲烷与氯气反应机理分析 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 反应机理中间体、催化剂的判断 (1)中间体：只在过程中出现； (2)催化剂：反应前后存在，过程中不存在。 催化剂直接和原料反应，可循环再生。 归纳总结 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 反应物的分子必须发生碰撞，但每一次碰撞都能发生化学反应吗？ 3.基元反应发生的先决条件 有效碰撞理论 思考：假设2 mol H2和1 mol O2混合于1L的洁净容器内，已知常温常压下，每个氢分子和氧分子自身或它们之间每立方厘米，每秒内的碰撞3×1028次，如果每一次碰撞都能够引发反应，试想会有什么样的现象？ 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 极短时间内 如果每一次碰撞都能引发反应， 整个容器中的氢气和氧气将在极短的时间内全部变成水。 有效碰撞理论 阅读：课本27页最后一段 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 能量不够 取向不好 足够的能量和合适的取向 有效碰撞理论 有效碰撞理论 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 活化分子 具较高能量，有可能发生有效碰撞的分子。 对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。 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。 活化能的大小决定了化学反应的难易！ 活化能越小，一般分子成为活化分子越容易，则活化分子越多，则单位时间内的有效碰撞越多，则反应速率越快。 有效碰撞理论 活化能 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 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 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 同步练习 下列说法正确的是（ ） A.当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化学反应 B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子 C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 D.活化分子间每次碰撞都发生化学反应 E.能发生有效碰撞的分子必须具有较高的能量 F.活化能是指活化分子具有的平均能量与反应物分子平均能量的差值。 G.催化剂能使不起反应的物质间发生反应 √ √ √ ABEF √ × × × 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 运用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 1.浓度对反应速率的影响 分子总数:20 活化分子数:6 活化分子百分数:30% 分子总数:10 活化分子数:3 活化分子百分数:30% 增大浓度 单位体积内活化分子数增加 单位时间有效碰撞次数增加 反应速率加快 活化分子百分数不变 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 2.压强对反应速率的影响 分子总数:10 活化分子数:3 活化分子百分数:30% 分子总数:10 活化分子数:3 活化分子百分数:30% 压缩体积，压强增大 增大压强 浓度增大 单位时间有效碰撞次数增加 反应速率加快 单位体积内活化分子数增加 活化分子 百分数不变 运用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 3.温度对反应速率的影响 分子总数:10 活化分子数:3 活化分子百分数:30% 温度升高，分子能量提高 分子总数:10 活化分子数:5 活化分子百分数:50% 温度升高 活化分子百分数提高 单位时间有效碰撞次数增加 反应速率加快 运用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 4.催化剂对反应速率的影响 能量 反应过程 生成物 反应物 反应热 E1 E2 活化分子 加入 催化剂 活化分子百分数提高 单位时间有效碰撞次数增加 反应速率加快 改变反应历程，降低化学反应所需的活化能 运用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 催化剂对活化能的影响应用 以基元反应：O3 + O· → 2O2为例（臭氧分解反应） 基元反应活化能Ea 加入Cl·后： ①O3 + Cl· → O2 + ClO· ②ClO· + O· → Cl· + O2 Ea Ea1 Ea2 O3 + O· 2O2 Ea1 Ea2 Cl·身份？ ClO·身份？ 标出图中蓝线的反应物、生成物、中间体、Ea1和Ea2 催化剂：首尾出现 中间体：匆匆过客 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 18 影响化学反应速率的外因 影响 外因 活化能 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子 总数 活化分子百分数 活化分子数 增大反应物浓度 增大压强 升高温度 使用催化剂 增加 增加 不变 增加 加快 增加 增加 不变 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 小结 不变 不变 不变 降低 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 单位体积内分子总数不变，但 活化分子百分数增大 升高温度 或催化剂 单位体积内分子总数增多，但 活化分子百分数不变 增大浓度 或加压 反应速 率加快 单位体积内 活化分子数目增多 有效碰撞 次数增多 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 20 过渡态理论与飞秒化学 P28 21 (1)当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时才能发生化学反应 (2)减小反应物的浓度，使活化分子百分数减小，化学反应速率减小 (3)温度不变，减小气体的压强，单位体积内活化分子数减小，化学反应速率一定减小 (4)降低放热反应体系的温度，活化分子百分数减小，化学反应速率一定减小 × √ √ √ 正误判断 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 (5)催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，使用催化剂可增大化学反应速率 (6)在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快 (7)使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH) (8)化学反应中反应速率最慢的一步基元反应决定了整个反应速率 × √ √ × 正误判断 立志 勤奋 诚实 尚美 立志 勤奋 诚实 尚美 2.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＝________________。 (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。 E1－E2＋E3－E4 不能 C 思考题 $$