2.1.3活化能课件-2025-2026学年人教版高二上学期化学选择性必修一

第一节 化学反应速率 第三课时 活化能 第二章 化学反应速率与化学平衡 “冰火两重天的双氧水分解” 1.展示两瓶相同浓度的H₂O₂溶液（3%或6%）； 2.实验1（无催化剂）： 取5mL H₂O₂倒入试管，插入带火星，观察现象； 3.实验2（加催化剂）： 另取5mL H₂O₂倒入试管，加入少量MnO₂粉末， 观察现象。 同样的H₂O₂，为什么一个“躺平”，一个“炸裂”？  今天，我们就来揭开这个让化学反应“启动”的关键钥匙——活化能！ MnO₂没参与反应（质量不变），它到底“做了什么”让反应突然变快？ 反应物分子要“跨过”什么“障碍”才能发生反应？这个“障碍”是什么？ 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? 【思考】那分子间发生化学反应的必要条件是什么呢？ 1918年，美国化学家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发生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。 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 反应物分子一般总是经过若干个简单的反应步骤才最终转化为产物分子的 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，反应历程又称反应机理。 一、基元反应 如：2HI＝H2＋I2 二、反应历程 自由基，带有单电子的原子或原子团。 第一步：2HI H2 ＋ 2I· 第二步：2I· I2 通过碰撞一步直接转化为产物的反应；每一个简单的反应都称为一个基元反应 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。说明并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。 No collision No reaction 8 8 collision May Not reaction 9 9 HI 分解反应中分子碰撞示意图 能量不足 (碰撞无法发生反应) HI HI HI HI 取向不对 (碰撞无法发生反应) HI HI HI HI 有效碰撞 (发生反应) H2 I2 HI HI 三、有效碰撞 能够发生化学反应的碰撞 力道不足 (进不去球) 取向不对 (进不去球) 力道、取向恰好 (进球) 类比投篮 发生碰撞的分子具有较高的能量 活化分子 分子在一定方向上发生碰撞 合理取向 有效碰撞必须满足两个条件 反应物 生成物 能量 反应过程 活化能 E1 E2 活化分子变成生成物分子放出的能量 活化分子具有的平均能量与反应物分子平均具有的能量之差 具有足够高的能量，能发生有效碰撞的分子 活化分子 反应物分子 平均能量 ΔH 浓度对化学反应速率的影响 01 14 解释浓度对化学反应速率的影响 本质原因 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 (活化分子百分数不变) 单位时间有效碰撞次数增加 反应速率加快 浓度加倍 Effect of concentration on the rate of reaction When the concentration of hydrochloric acid increases, the number of particles per unit volume also increases and the particles are closer together. Same volume 压强对化学反应速率的影响 02 18 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% 压强增大 本质原因 浓度增大 单位体积内活化分子数增加 (活化分子百分数不变) 单位时间有效碰撞次数增加 反应速率加快 Effect of pressure on the rate of reaction This means that at high pressures, (a) the number of gaseous molecules per unit volume is increased, and (b) the gaseous molecules are packed closer together. Number of particles same 温度对化学反应速率的影响 03 21 分子总数:10 活化分子数:7 活化分子百分数:70% 分子总数:10 活化分子数:3 活化分子百分数:30% 升高温度 单位体积内活化分子数增加 (活化分子百分数增大) 单位时间有效碰撞次数增加 反应速率加快 升温 22 影响规律 其它条件相同时，升高温度，化学反应速率增大 降低温度，化学反应速率减小 ①无论吸热反应、还是放热反应，升高温度，速率都加快，只是加快的程度不一样 ②反应若是可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都加快，只是加快的程度不一样 ③实验测定，温度每升高10K，化学反应速率通常增大到原来2～4倍 特别提醒 升温 降温 催化剂对化学反应速率的影响 04 24 使用催化剂 单位体积内活化分子数增加 (活化分子百分数增大) 单位时间有效碰撞次数增加 反应速率加快 改变反应历程，降低活化能 有效碰撞模型解释 趣味实验:比较稀硫酸和唾液对淀粉水解反应速率的影响 思考：淀粉水解反应，即淀粉水解生成葡萄糖的反应，此反应现象明显吗？受前面实验的启发，你能否设计次实验，并说出需要测量的物理量 5mL淀粉溶液和2滴碘水 1mL 2mol/LH2SO4 1mL唾液 实验说明：唾液对淀粉水解反应的催化效果更好，即酶催化有高效性 思考：我们在咀嚼馒头时，为什么口腔会感觉到微微的甜味？ 影响规律 在其它条件不变时，使用适当催化剂可较大程度地加快反应速率 特别说明 ③使用催化剂同等程度的增大正逆反应速率，从而改变反应到达平 衡所需时间 ①没特别指明一般指正催化剂 ②催化剂只能改变反应速率，不能将不能发生的反应变成发生的 ④催化剂具有一定的选择性，催化剂不能改变反应热的大小 ⑤催化剂中毒：催化剂的活性因接触少量的杂质而明显下降甚至遭 到破坏，这种现象叫催化剂中毒 催化剂的特性 催化剂具有选择性，不同反应有不同的催化剂 01 可逆反应中催化剂对正、逆反应的速率改变程度相同 02 不同催化剂的活化温度不同 03 总之，向反应体系输人能量，都有可能改变化学反应速率 光辐照 电弧 放射线辐照 强磁场 超声波 高速研磨 其他因素对化学反应速率的影响 飞秒化学 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。这一领域涉及的时间间隔短至约千万亿分之一秒，即1飞秒(fs， 1 fs=10-15 s) 。在这个极小的时间段里，产生的飞秒激光可以用于检测分子、原子、离子的结构、组成、运动等形成飞秒检测范畴。 始态、过渡态、终态 飞秒激光器 冲刺时间分辨技术 课堂练习 1.下列说法错误的是 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相当高的能量 F.活化能指活化分子多出反应物分子能量的那部分能量 G.使用催化剂能改变分子的活化能 × × 2.在体积可变的容器中发生反应N2(g)＋3H2(g)　　 2NH3(g)，当增大压强使容器体积缩小时，化学反应速率加快，其主要原因是（ ） A.分子运动速率加快，使反应物分子间的碰撞机会增多 B.反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多 C.活化分子百分数未变，但单位体积内活化分子数增加，有效碰撞次数增多 D.分子间距离减小，使所有的活化分子间的碰撞都成为有效碰撞 C (1)增大反应物的浓度使反应速率加快的主要原因（ ） (2)对于气体参与体系增大压强使反应速率加快的主要原因是（ ） (3)升高温度使反应速率加快的主要原因是（ ） (4)使用催化剂使反应速率加快的主要原因是（ ） A.活化分子百分数不变，但提高单位体积内活化分子的总数 B.增大分子的运动速率而使有效碰撞增加 C.升高反应物分子的能量，使活化分子的百分数增加 D.降低反应所需的能量，使活化分子百分数增加 A A C D 3.选择对应的选项 4.已知反应2HI(g) ⇌ H2(g)＋I2(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A.常温下，向体积为V L的容器中充入2 mol HI(g)充分反应，可吸收12.5 kJ的热量 B.加入催化剂，分子的能量不变，但单位体积内活化分子数增多，反应速率加快 C.使用催化剂，Ea的数值减小，ΔH也减小 D.H2(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)的活化能为12.5 kJ·mol－1 B 35 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 本节课到此结束 $