2-1-3 活化能 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

如何解释浓度、压强、温度及催化剂等因素的影响？ ①基元反应与反应历程 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。基元反应构成的反应序列称为反应历程（又称反应机理），基元反应的总和称为总反应。 当然，也有一些化学反应是反应物一步直接转化为反应产物的，其总反应就是基元反应，这类反应又称为简单反应，如： H＋ ＋OH－ = H2O (活化能几乎为0） 2 例1. 由反应物微粒一步直接实现的化学反应称为基元反应。 某化学反应是通过三步基元反应实现： ①Ce4＋＋Mn2＋―→Ce3＋＋Mn3＋； ②Ce4＋＋Mn3＋―→Ce3＋＋Mn4＋； ③Ti＋＋Mn4＋―→Ti3＋＋Mn2＋。 (1)Mn2＋反应前后都存在，是该反应的_______。 (2)该反应的中间体有_____________。 (3)该反应的总反应的方程式为__________________________。 催化剂 Mn3＋、Mn4＋ 2Ce4＋＋Ti＋===2Ce3＋＋Ti3＋ 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。 当气体的浓度为1mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子的碰撞可达到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，反应只需10-5就可以完成。但实际并非如此。这就说明并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。 a.力量不够 b. 取向不好 c.好球，有效碰撞 分子不停运动 接触 碰撞 有效碰撞 无效碰撞 发生有效碰撞的条件：（1）发生碰撞的分子必须有足够高的能量；（2）分子发生碰撞时必须有合适的取向。 二、碰撞理论 1、有效碰撞: 能够发生化学反应的碰撞。 HI HI 能量（活化能） 普通分子 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。 ①活化分子：具有足够的能量，能够发生 有效碰撞的分子。 化学 反应 碰撞 有效碰撞 无效碰撞 普通分子 活化分子 新物质 能量 活化能 合适取向 5 三、活化能与有效碰撞理论 过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态（活化分子）能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。如：一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为： CH3Br＋OH－ [Br…CH3…OH] Br－＋CH3OH 反应物 过渡态 产物 活化能 （正反应活化能） 活化分子变成生成物分子放出的能量 即逆反应的活化能） 活化能（能垒）越低，该反应进行得越容易，速率越快，称快反应。催化剂之所以能成千上万倍加快反应速率，就是降低了活化能，改变反应路径。 催化剂改变反应历程 实质：降低反应活化能 1、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___3____步决定整个反应速率的快慢。  4 3 理解应用 正反应活化能最大 2.该反应的方程式为： C40H20→C40H18+H2 整个反应的速率是由慢反应决定的，也叫“决速步”。 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 活化分子百分数 = ×100% 活化分子数 反应物分子总数 P28 对某一化学反应来说，在一定条件下，活化分子在反应物分子中所占的百分数是固定不变的，单位时间内活化分子数与反应物分子数成正比，即与反应物浓度成正比。 活化分子百分数越大/单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数就越多，化学反应速率就越快。 单位体积内 有效 碰撞次数 化学反应 的速率 分子总数 活化分子数 活化分子百分数 增大反应物 浓度 增大压强（减少容积） 升高温度 使用正催化剂 影响 结果 外界 条件改变 对某一反应来说，活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的。 单位时间内活化分子数与反应物分子数成正比，即与反应物浓度成正比。 增大 增大 不变 增大 加快 增大 增大 不变 增大 加快 不变 增大 增大 增大 加快 不变 增大 增大 增大 加快 为什么使用催化剂会降低反应的活化能？ 催化剂的催化机理：每一个基元反应都经历一个过渡态，当催化剂参与化学反应时，改变了反应历程(反应途径)，产生新的过渡态，生成能量更低的中间产物，降低了反应达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，速率增大。 E1 E E2 注意:使用催化剂，不会改变化学反应的反应热△H。 一个峰就是一个基元反应 思考讨论 恒温恒容，充入惰性气体 惰性气体 普通分子 活化分子 影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 活化分子百分数 增大压强 不变 不变 不变 不变 不变 三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素—压强 压强影响气体浓度 速率变化 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 12 【例1】图示历程包含 个基元反应。 3 练习与应用 一个峰就是一个基元反应 通常用Ea表示基元反应的活化能。 第一步反应的活化能Ea1=　　　 kJ·mol-1；  第二步反应的活化能Ea2=　　 　 kJ·mol-1。  第二步反应中，逆反应的活化能是　　 kJ·mol-1。  一般认为，活化能越大，基元反应的反应速率越小。观察题图判断，决定总反应快慢的步骤是　　　　。  E4-E1 E5-E2 第一步 能垒 在催化剂催化的反应历程中，各步基元反应中的活化能就是该基元反应的“能垒”。在反应历程中，各基元反应反应速率有快有慢，反应的速率是由能垒 　最大　⁠的 　慢　⁠反应决定的。 大 最慢 E5-E3 多因素共同影响反应速率，谁占主导？ 反应方程式 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O ①Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化如图所示 AB段：Zn与盐酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，化学反应速率逐渐增大 BC段：随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小 AB段：反应产生的Mn2＋对该反应起催化作用 BC段：随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小 壮乡木 世间材 拓展视野 连续反应： 化学反应中，反应物经过一系列中间步骤逐步转化为最终产物的过程。 即前一个反应的生成物是后一个反应的 反应物，且出现了中间产物。 2、反应通式： A→B→C 3、主要特征： 中间产物生成又被消耗 1、定义： 先减少后不变 先增大再较少后不变 先增大后不变 1、已知在连续反应中X、Y、Z三种物质的浓度随时间的变化图像如下。请分析这三种物质的浓度变化特点，指出它们之间的转化关系。并说明哪一步反应更快。 X→Y→Z 反应物的浓度：随时间逐渐减小，最终不变； 中间体的浓度：随时间先增加后减小，存在一个峰值； 生成物的浓度：随时间逐渐增大，最终不变； 第1步更快 X Y Z $