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

第3课时 活化能 第一节 化学反应速率 学习目标 1．知道化学反应是有历程的；认识基元反应活化能对化学反应速率的影响；知道催化剂可以改变反应历程，能从控制化学反应速率的角度分析和选择反应条件。 2．能根据简单的碰撞理论说明温度、浓度、催化剂等是如何影响化学反应速率的。体会理论模型的构建过程，强化模型认知意识。 影响化学反应速率的因素 内 因 外 因 接触面积 …… 催化剂 压 强 浓 度 温 度 回顾旧知——影响化学反应速率的因素 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? 这就要求我们去研究化学反应的原理与本质。 3 一、 简单碰撞理论 1、基元反应：通过碰撞一步直接转化为产物的反应。 例如：NO2 + CO=NO + CO2 但，大多数化学反应并不是经过简单碰撞一次就能完成的，更多的化学反应过程要分为多步(基元反应)进行。 例如： 2HI=H2 + I2 第一步： 2HI → 2I• + H2 第二步： 2I• → I2 2、反应历程（反应机理）: 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。 自由基 化学反应是有历程的， 不同反应的历程不同，有的反应一步就能完成。 4 一、简单碰撞理论 3、有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。 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。 (课本P25)以气体的反应为例，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。任何气体的反应均可瞬间完成。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。 5 一、简单碰撞理论 4、活化分子：具有足够的能量能发生有效碰撞的分子。 5、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。 活化能越低，化学反应速率越快。 反应热 = E1 - E2 【思考】活化分子具有的高能量从何来? ①吸收外界能量 （如加热、光照等） ； ②分子间碰撞时，能量交换不均衡而出现较高能量的分子。 反应物平均能量 活化分子平均能量 正反应的活化能 逆反应的活化能 活化分子变成生成物 分子放出的能量 有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。 6、简单碰撞理论 一、简单碰撞理论 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（单位时间内的有效碰撞次数）越高，即应提高单位体积内活化分子数（活化分子百分数），化学反应速率越大。 7、化学反应历程 普通分子 吸收 能量 活化分子 有效碰撞 发生反应 取向合适 有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。 7 反应速率越大 单位时间内有效碰撞次数越 。 单位体积内活化分子数越 。 大 多 回顾： 简单碰撞理论解释化学反应速率增大的本质原因？ 其他条件相同时，改变某一反应条件→单位体积内活化分子数目增多（或减少）→单位时间内有效碰撞次数增多（或减少）→化学反应速率增大（或减小）。 思考与讨论（P28）： 如何用碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响？ 二、简单碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 二、简单碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 1、浓度对反应速率的影响 增大浓度 影响 外因 单位体积内 有效碰撞 几率（次数） 化学反应速率 分子 总数 活化 分子数 增大浓度 增加 增加 增加 增大 2、压强对反应速率的影响 增大压强 影响 外因 单位体积内 有效碰撞 几率（次数） 化学反应速率 分子 总数 活化 分子数 增大压强 增加 增加 增加 增大 活化分子 百分数？ 二、简单碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 3、温度对反应速率的影响 提示：升高温度——①主因：更重要的是反应物分子吸收了能量，单位体积内的活化分子数增加了。单位体积内有效碰撞的次数增加，反应速率增大。 ②次因：分子热运动加快，增加单位体积内分子碰撞的次数 升温 T1 ＜T2 T1 T2 影响 外因 单位体积内 有效碰撞 几率（次数） 化学反应速率 分子 总数 活化 分子数 升高温度 不变 增加 增加 增大 活化分子百分数？ 影响 外因 单位体积内 有效碰撞几率 （次数） 化学反应速率 分子总数 活化分子数 加催化剂 不变 增加 加快 增加 二、简单碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 4、催化剂对反应速率的影响 使用催化剂 降低活化能 活化分子百分数增大（活化分子数目增多） 有效碰撞次数增多 化学反应速率加快 活化分子百分数？ 二、简单碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 提示：温度对反应速率的影响规律，对于放热反应，吸热反应都适用，升温，速率均增大，降温，速率均减小，且不受反应物状态的限制。 思考与讨论1：温度是怎样影响放热反应、吸热反应的反应速率的？是否受反应状态的限制？ 提示：升高温度，正、逆反应速率均增大，但增大的程度不同，其中吸热反应速率增大程度大；降低温度，正、逆反应速率均降低，但降低的程度也不同，其中放热反应速率降低幅度小。 思考与讨论2：对于可逆反应，温度对正、逆反应速率影响的程度一样吗？ 二、简单碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 P 2P 2P 基准 缩小体积 恒容充不相关气 恒压充不相关气 基准 增大 不变 减小 引起了反应物浓度变化的压强变化才影响速率。具体情况具体分析！ 对于非气体反应，压强对速率无影响（影响忽略不计）。 关键： 措施 压强 单位体积 活化分子数 基准 增加 不变 减少 速率 反应物浓度 基准 增大 不变 减小 【变式】 二、简单碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 影响 外因 活化分子 百分比 单位体积内 有效碰撞几率（次数） 化学反应速率 分子总数 活化分子数 增大反应物浓度 不变 增加 增加 增加 增大 增大压强 不变 增加 增加 增加 增大 升高温度 增加 不变 增加 增加 增大 催化剂 增加 不变 增加 增加 增大 影响化学反应速率的因素微观解析 小结2 15 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”。 基元反应的过渡态理论 过渡态 过渡态I 过渡态II 中间产物 16 10.过渡态理论认为：化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞完成的。在反应物分子生成产物分子的过程中，首先生成一种高能量的活化配合物，高能量的活化配合物再进一步转化为产物分子。按照过渡态理论，NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g)的反应历程如下，下列有关说法正确的是 A.第二步活化配合物之间的碰撞一定 是有效碰撞 B.活化配合物的能量越高，第一步的 反应速率越快 C.第一步反应需要吸收能量 D.该反应的反应速率主要取决于第二步反应 1. 如图是表示某化学反应历程图像，其中TS表示中间过渡态(活化分子)。 回答下列问题： (1)A＋B―→E＋F的反应机理可表示为 第一步：__________，第二步：____________。 (2)A＋B―→E＋F的焓变ΔH＝_______，中间产物是____。 (3)通常用Ea表示基元反应的活化能。 第一步反应的活化能Ea1＝_________； 第二步反应的活化能Ea2＝_________。 (4)一般认为，活化能越大，基元反应的反应速率越小。观察上图判断，决定总反应快慢的步骤是_______。 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＋。由此可知： (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＋ 2. 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· 3.据文献报道，我国学者提出O2氧化HBr生成Br2的反应历程如图所示。 用化学用语表示三步基元反应的历程： 反应①：　　　　 。  反应②：　　　　 。  反应③：　　　　 。  HBr+O2=HOOBr HOOBr+HBr=2HOBr HBr+HOBr=H2O+Br2 9.科学家在研究甲醇与水蒸气重整制氢气反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时的路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法错误的是 A.②中包含C—H的断裂过程 B.该历程中能垒(反应活化能) 　最小的是③ C.该反应的决速步骤为CHO* 　+3H*→CO*+4H* D.由此历程可知：CH3OH(g)　　CO(g)+2H2(g)　ΔH>0 11.(2024·山东烟台月考)H2在石墨烯负载型Pd单原子催化剂(Pd/SVG)上还原NO生成N2和NH3的路径机理及活化能Ea(单位为kJ·mol-1)如图所示。下列说法错误的是 A.H2还原NO生成N2的决速步为反应⑥ B.Pd/SVG上H2还原NO，更容易生成NH3， 不容易生成N2 C.根据如图数据可计算NO+5H===NH3+ H2O的ΔH D.由图可知，相同催化剂下反应可能存在多种反应历程 $