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

组织建设 第一节　化学反应速率 第二章 化学反应速率与化学平衡 课时3 活化能 化学反应到底如何发生？为什么外界因素浓度、压强、温度及催化剂等会影响反应速率？ 从微观上看，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。每一个简单的反应都称为一个基元反应。 与某化学反应有关的一组基元反应能直观反映该反应的反应历程，反应历程又称反应机理。 基元反应 如：2HI＝H2＋I2 反应历程 带有单电子的原子或原子团叫自由基 第一步：2HI H2 ＋ 2I· 第二步：2I· I2 一、基元反应和反应历程 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 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 反应历程的差别造成了化学反应速率的不同 【思考】对于由多个基元反应组成的化学反应,其反应的快慢是由哪步反应决定的? 一、基元反应和反应历程 碰撞理论：1918年，路易斯提出来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。 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，为什么呢？ 气体分子的碰撞频率 这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。 【思考】分子间发生怎样的碰撞，才会发生化学反应？ 二、分子碰撞 力道不足 (进不去球) 取向不对 (进不去球) 力道、取向恰好 (进球) 借鉴投篮——获得灵感 二、分子碰撞 HI 分解反应中分子碰撞示意图 分子能量不足 (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 二、分子碰撞 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 有效碰撞与反应速率的关系：单位时间内有效碰撞的频率越高，则反应速率_______。 越快 二、分子碰撞 1.定义：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。活化能越小,普通分子就越容易变成活化分子。 能量 反应过程 E1 E2 反应物 生成物 活化分子 活化能 活化分子变成生成物分子放出的能量 反应热 活化能与反应热有关吗? 三、活化能 注意： ①活化能和反应速率的关系:活化能越低，单位体积内活化分子数越多，单位时间单位体积内有效碰撞的次数就越多，化学反应速率就会越快。 ②活化分子百分数的判断 活化分子百分数 = 活化分子数 反应物分子数 ×100% 三、活化能 前面我们通过实验，得出浓度、压强等因素对反应速率的影响。这节课，试着用有效碰撞理论，对其进行解释。 解释温度对化学反应速率的影响 其他条件不变时 升高温度 活化 分子 . 其它条件不变时，升高温度，单位体积内活化分子数增多，活化分子总数增多， 单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率加快；反之则慢。 四、有效碰撞 阿伦尼乌斯 1889年，阿伦尼乌斯在大量实验的基础上，提出了反应速率常数与温度之间的关系的经验公式： k=Ae 其中，k为反应速率常数；A为比例系数；e为自然对数的底；R为理想气体常数；Ea为活化能，单位为J·mol-1或 kJ·mol-1由该公式可知，Ea越大，改变温度对反应速率的影响程度就越大。该经验公式表明，当Ea>0时，升高温度，反应速率常数增大。 -Ea RT 四、有效碰撞 其他条件不变时 增大反应物浓度 (增大一倍) . 在其他条件不变时，增大反应物浓度， 反应物中活化分子百分数不变， 单位体积内活化分子的数目增大，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率加快；反之则慢。 解释浓度对化学反应速率的影响 活化 分子 四、有效碰撞 在其他条件不变时，压缩体积从而使反应体系气体压强增大，反应物的浓度增大，单位体积内活化分子数目增大，化学反应速率加快；反之则慢。(有气体反应) 解释压强对化学反应速率的影响 压缩体积或 充入气态反应物 活化 分子 . 四、有效碰撞 在其他条件不变时，充入非反应气体，压强不变，体积增大，各物质浓度减小， 单位体积内活化分子的数目减小，单位时间内有效碰撞次数减小，各物质浓度减小，反应速率减慢。 解释压强对化学反应速率的影响 活化 分子 容器内压强不变 充入非反应气体 . 四、有效碰撞 在其他条件不变时，充入非反应气体，压强增大，但各物质浓度不变，单位体积内活化分子的数目不变，单位时间内有效碰撞次数不变，反应速率不变。 解释压强对化学反应速率的影响 活化 分子 容器的容积不变 充入非反应气体 . 四、有效碰撞 观察下图，思考：为什么催化剂对化学反应速率有显著影响? 四、有效碰撞 解释催化剂对化学反应速率的影响 能量 反应物 生成物 活化分子 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 E3 E3：加入催化剂后反应物的活化能 由图像还可以看出，催化剂的存在并不改变反应物和生成物的相对能量，即不改变反应热。 四、有效碰撞 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 解释催化剂对化学反应速率的影响 四、有效碰撞 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 增大反应物浓度 增大压强 升高温度 使用催化剂 外因对速率影响的有效碰撞理论解释 增加 增加 不变 增加 加快 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 增加 四、有效碰撞 课堂总结 1．控制变量法是化学实验的常用方法之一。下图实验探究影响反应速率的因素是(　　) A．浓度 B．温度 C．催化剂 D．固体质量 B 学习检测 2．下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是(　　) A．大小、形状相同的镁片、铁片，前者与盐酸反应放出H2的速率比后者大 B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快 C. N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应 D．Cu与浓硫酸能反应，而不与稀硫酸反应 A 学习检测 3．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)　ΔH＜0。下列说法正确的是(　　) A．保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2(g)，反应速率加快 B．保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快 C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快 D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，再次平衡时反应速率一定加快 A 学习检测 4．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 学习检测 5．一定条件下，容积为2 L的密闭容器中，将2 mol L气体和3 mol M气体混合，发生如下反应：2L(g)＋3M(g)＝xQ(g)＋3R(g)，10 s末，生成2.4 mol R，并测得Q的浓度为0.4 mol· L－1。计算： (1)10 s末L的物质的量浓度为____________。 (2)前10 s内用M表示的化学反应速率为________________。 (3)化学方程式中x值为________。 (4)在恒温恒容条件下，往容器中加入1 mol氦气，反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (5)在恒温恒压条件下，往容器中加入1 mol氦气，反应速率________。 0.2 mol·L－1 0.12 mol·L－1·s－1 1 不变 减小 学习检测 【例5】（2020·全国）金属插入CH4的C-H键形成高氧化态过渡金属化合物的反应频繁出现在光分解作用、金属有机化学等领域，如图是CH4与Zr形成过渡金属化合物的过程。下列说法不正确的是 A．整个反应快慢，由 CH2— Zr···H2→状态2反应决定 B．CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2 ΔH=+8.32 kJ • mol-1 C．在中间产物中 CH3—Zr···H状态最稳定 D．Zr +CH4→CH—Zr···H3活化能为201. 84 kJ • mol-1 C 学习检测 影响化学反应速率的因素 简单碰撞理论 内因 内容 外因 浓度 压强 温度 催化剂 应用 第一节 化学反应速率 第2课时 $