2.1.3 活化能 【教学评一体化】 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 容山中学 化学科组 第一节 化学反应速率 第3课时 活化能 主讲人：郭 静 目 录 CONTENTS 1 2 有效碰撞与活化能 用碰撞理论解释影响反应速率的因素 学习目标 1、了解活化分子、活化能及有效碰撞的简单概念。 2、理解反应历程及简单碰撞理论。 3、能用碰撞理论正确解释外界条件对化学反应速率的影响。 新课导入 浓度 温度 催化剂 增大浓度，化学反应速率增大。 减小浓度，化学反应速率减小。 升高温度，化学反应速率增大。 降低温度，化学反应速率减小。 加入催化剂，化学反应速率显著增大 一般情况下， 其他条件相同时 在上节课的实验探究中，你用到了哪些科学方法？你得出了什么结论？ 对于有气体参加的反应，改变压强同样可以改变化学反应速率。 如何解释这些因素对化学反应速率的影响呢？ 对照实验法 定性观察法 变量控制法 科学归纳法 任务一 基元反应与反应历程 1918年，路易斯提出了化学反应速率的简单碰撞理论。该理论认为，反应物分子间的碰撞是化学反应的先决条件。反应物分子间有效碰撞的频率越高，化学反应速率越大。 吉尔伯特·牛顿·路易斯 简单碰撞理论 任务一 基元反应与反应历程 一、基元反应和反应历程 1、基元反应 通过碰撞一步直接转化为产物的反应。 第一步： 2HI → 2I• （自由基）+ H2 第二步： 2I• → I2 研究发现，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。如：总反应：2HI =H2 + I2 实际上是经过下列两步反应完成的 自由基：带有单电子的原子或原子团。自由基的反应活性很强。 这其中的每一步反应都称为基元反应。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。 【思考与讨论】2HI＝H2＋I2是怎么进行的呢？ 任务一 基元反应与反应历程 2、反应历程（反应机理） 基元反应构成的反应序列称为反应历程。基元反应的总和称为总反应。 注意 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 一、基元反应和反应历程 任务二 有效碰撞与活化能 【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。 为什么有的碰撞可以发生反应，而有的不能发生反应?与哪些因素有关系？ 分子无规则高速运动 彼此碰撞（每秒约1028次） 有效碰撞 无效碰撞 发生反应 不发生反应 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生有效碰撞 任务二 有效碰撞与活化能 1、有效碰撞： 二、简单碰撞理论 碰撞时 能量不足 碰撞时 取向不合适 有效碰撞 HI分解反应中分子碰撞示意图 有效碰撞发生的条件 反应物分子必须具有一定的能量 合适的取向 能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞。 任务二 有效碰撞与活化能 活化分子高出反应物分子平均能量的部分 能量 反应过程 E1 E2 反应物 生成物 2、活化分子 3、活化能 活化分子变成生成物分子放出的能量 ΔH 0 具有足够的能量 能发生有效碰撞的分子 4、反应过程 反应物分子 活化分子 有效碰撞 生成物分子 活化能 合适的取向 二、简单碰撞理论 探究课堂 有没有活化能为0的化学反应？ 案例1：AgNO3溶液与NaCl溶液混合。 离子间的反应瞬间完成 可看作活化能为0 案例2：在高空50~85Km的大气层，平均温度只有-50℃，存在大量自由原子之间的反应，不需要活化能的推动。 反应活化能为0的反应： 自由移动的原子或离子之间的反应 学习评价 1、一定温度下，反应H2＋Cl2=2HCl中的某一基元反应H2＋Cl=HCl＋H，其能量变化如下图所示。H…H…Cl表示反应物分子旧化学键没有完全断裂、新化学键没有完全形成的过渡态。该基元反应的活化能为 kJ·mol－1，ΔH为 kJ·mol－1 21.5 +7.5 学习评价 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 任务三 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 三、有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释 结合碰撞理论，探讨外因的改变影响化学反应速率的原因： 反应物本身的性质 活化能的大小 单位体积内活化分子的多少 单位时间内有效碰撞次数的多少 化学反应速率快慢 决定 决定 决定 决定 内 因 外 因 【思考】如何用碰撞理论解释化学反应速率的影响因素？ 任务三 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 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% 活化分子 百分比不变 浓度↑ 单位体积内N总↑ 单位体积内N活↑ 有效碰撞↑ v ↑ 任务三 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 2、温度对反应速率的影响 升温 温度↑ 单位体积内活化分子数↑ 活化分子百分数↑ 运动加快，碰撞频率↑ 有效碰撞次数↑ v↑ 任务三 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 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% 3、压强对反应速率的影响 活化分子 百分比不变 气体P↑，V体↓，气体浓度↑ 即单位体积内反应物分子总数↑ 单位体积内 活化分子数↑ 有效碰撞次数↑ v ↑ 任务三 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 4、催化剂对反应速率的影响 催化剂的研究是高科技领域的重要内容。 使用催化剂 活化能↓ 单位体积内N活↑ 有效碰撞↑ v ↑ 任务三 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 未使用催化剂时：反应A+B=AB的活化能为Ea 使用催化剂K后：反应分两步（历程改变） 第一步：A+K=AK， 活化能为Eal K是催化剂，前后质量不变；AK是中间产物 第二步：AK+B=AB+K 活化能为Ea2 总反应：A+B=AB 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。 又因为Ea1>Ea2,所以第一步是慢反应，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。 4、催化剂对反应速率的影响 课堂小结 碰撞理论解释影响化学反应速率的因素 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 探究课堂 其他因素对化学反应速率的影响 光辐照 电弧 放射线辐照 强磁场 超声波 高速研磨 总之，向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率 探究课堂 飞秒化学 冲刺时间分辨技术 飞秒激光器 始态、过渡态、终态 学习评价 3、下列说法不正确的是(　 ) A．增大反应物浓度，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多 B．增大压强，单位体积内气体的活化分子数增多，有效碰撞次数增多 C．升高温度，活化分子百分数增加，分子运动速度加快，有效碰撞次数增多 D．催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，有效碰撞次数增多 A　 学习评价 A.图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能 B.图乙中HI分子发生了有效碰撞 C.盐酸和氢氧化钠溶液的反应活化能接近于零 D.增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多， 单位时间内有效碰撞次数增加 4、我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞；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；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。下列说法不正确的是( ) B 图乙 Ⅰ Ⅱ 图甲 √ × √ √ 学习评价 5、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 学习评价 6、(2022·广东卷)Cr2O3催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图, X(g)→Y(g)过程的焓变为____________________(列式表示)。  E1-E2+ΔH+E3-E4 7、(2021·广东卷)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分______步进行,其中,第______步的正反应活化能最大。  4 4 ①在反应历程中，能峰数=反应步数 ②反应活化能越低，反应速率越快。E1 ＞E2 ，则v1＜v2。 ③决速步骤：最慢的一步基元反应 学习评价 8、(2019年全国I卷)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。 可知水煤气变换的ΔH_____0 (填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒（活化能）E正=　　　eV,写出该步骤的化学方程式: 　    　    　。  小于 2.02 $$