2.1.2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

学习目标： 1.掌握活化能的概念 2.能从微观角度解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响 第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 第二课时 活化能 内 因 外 因 接触面积 催化剂 压 强 浓 度 温 度 反应物的性质（决定性因素） …… 增大反应物的浓度 升高体系的温度 有气体参加的反应，增加体系的压强（缩小体积） 正催化剂 反应物的接触面积增大， 化学反应速率增大 导 影响化学反应速率的因素 在一密闭容器中充入1mol H2 和1mol I2，压强为p(Pa)，在一定温度下使其发生反应：H2(g)+ I2(g)= 2HI(g)。 ①保持容器容积不变，加入1mol H2，反应速率_____； ②保持容器容积不变，加入1mol Ar，反应速率_____； ③保持容器内气体压强不变，加入1mol Ar，反应速率____； ④保持容器内压强不变，向其中加入1mol H2 和1mol I2，反应速率____； ⑤提高起始的反应温度，反应速率_____。 减小 增大 不变 增大 不变 压强改变必须引起浓度改变，化学反应速率才会发生相应的改变！ 导 压强对化学反应速率的影响 课本27-29页 1.基元反应，反应历程的概念 2.有效碰撞需要满足的条件 3.活化分子，活化能的概念 4.有效碰撞理论解释浓度、压强、温度及催化剂对化学反应速率的影响 5.浓度、压强、温度及催化剂对速率的影响程度 思+议 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进行。 例如： 2HI=H2 + I2 第一步： 2HI → 2I• + H2 第二步： 2I• → I2 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。 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，寿命很短。 展+评 基元反应 有效碰撞：能够引起分子间发生化学反应的碰撞。 分子不停运动 接触 碰撞 有效碰撞 无效碰撞 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 有效碰撞的频率越高，反应速率越快 展+评 有效碰撞 力量不够 取向不好 好球！有效碰撞 1、有足够的能量使旧键断裂； 2、碰撞时要有合理的取向。 碰撞时能量不足 碰撞时取向不合适 有效碰撞 展+评 有效碰撞条件 具较高能量，能够发生有效碰撞的分子 注意： (1)发生有效碰撞的分子一定是活化分子； (2)活化分子的碰撞不一定是有效碰撞(由于取向问题) (3)其他条件不变时，同一反应活化分子在反应物中所占的百分数是一定的。 (4)有效碰撞的次数与单位体积内活化分子数有关。 展+评 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 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 活化能(正反应的活化能) 活化分子变成生成物分子放出的能量(逆反应活化能) 反应热：ΔH=E1﹣E2 即：正反应的活化能-逆反应活化能 E1： E2： 活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子，反应速率越快 展+评 活化能 化学反应不是简单碰撞，是经过旧键断裂，新键形成， 产生“活化络合物”，即“过渡态”再转变为生成物的过程。 A+B [A···B] AB [A···B]* 活化能 Ea Ea1 Ea2 用催化剂后，反应分两步（历程改变） 活化能越小，速率越快。 Ea1>Ea2，∴第一步是慢反应，第二步是快反应。 整个反应的速率是由慢反应决定的，也叫“决速步骤”。 ∴第一步的活化能Ea1是在催化剂条件下，整个反应的活化能。 展+评 过渡态理论 1、汽车尾气中含有氨氧化合物、SO2和CO等，减少它们在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。 一定条件， 反应的反应历程如图所示，该历程分步进行，其中第_______步是决速步骤。 3 课堂练习 2、甲酸被认为是理想的氢能载体，我国科技工作者运用DFT计算研究单分子HCOOH在催化剂表面分解产生H2的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。 该历程中决定正反应速率步骤的能垒(活化能)E正=_____eV，该步骤的反应方程式为___________________________。 0.98 HCOOH*=HCOO*+H* 课堂练习 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 增大浓度 增加 增加 增加 加快 不变 展+评 浓度的影响 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 增加 增加 增加 加快 不变 展+评 压强的影响 3.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 课堂练习 升温 T1 T2 影响 外因 分子总数 活化分子数 活化分子百分数 有效碰撞次数 化学反应速率 升高温度 不变 增加 增加 加快 增加 展+评 温度的影响 5. 设NO+CO2⇌2CO H＞0 正反应速率为v1；逆反应速率为v2 N2+3H2 ⇌ 2NH3 H＜0 正反应速率为v3；逆反应速率为v4 。 对于 这两个反应，当温度均升高时，v1、v2、v3和v4变化情况为（ ） A.同时增大 B.同时减小 C.v1减少，v2增大 D.v1增大，v2减小 A 6. 对于反应M+N→P，如果温度每升高10℃，反应速率增加为原来的3倍。在10℃时完成反应的10%需要54min，将温度提高到40℃完成反应的10%需要的时间为（ ） A.2min 　 B.3min 　 C.6min 　 D.9min A 课堂练习 影响 外因 分子总数 活化分子数 活化分子百分数 有效碰撞次数 化学反应速率 催化剂 不变 增加 增加 加快 增加 催化剂改变反应的路径，降低反应的活化能，但不改变△H 展+评 催化剂的影响 影响 外因 活化能 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子 总数 活化分子百分数 活化分子数 增大反应物浓度 增大压强 升高温度 使用催化剂 增加 增加 不变 增加 加快 增加 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 不变 不变 不变 降低 展+评 小结 (1)活化能大的反应一定是吸热反应(　　) (2)发生有效碰撞的分子一定是活化分子(　　) (3)有效碰撞次数多，反应速率快(　　) (4)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化(　　) (5)只要条件合适，普通分子之间的碰撞也可能是有效碰撞(　　) × √ × × × 检 1、下列说法正确的是（ ） A．增大压强，因为增大了活化分子百分数，所以化学反应速率加快 B．能够发生有效碰撞的分子一定是活化分子 C．反应物用量增加后，有效碰撞次数增多，反应速率增大D．催化剂能提高活化分子的活化能，从而加快反应速率 B 检 2、某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构，用18O标记羟基磷灰石中的羟基氧原子)。下列说法正确的是（ ） A．反应物的键能之和大于生成物的键能之和 B．经过该催化氧化过程后18O仍然在HAP中 C．HAP改变了该反应的历程和焓变，加快了反应速率 D．HAP降低了反应的活化能，提高活化分子百分数 D 检 3、我国学者通过计算机模拟了在钯基催化剂表面上甲醇制氢CH3OH CO+2H2的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是（ ） A．CH3OH脱氢反应的第一步历程为CH3OH* =CH3*＋OH* B．该历程中最大活化能E正=157.2 kJ·mol-1 C．该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为CHO*+ 4H* =CO*＋2H2(g) D．CH3OH* = CO*＋2H2(g) △H= + 65.7 kJ•mol-1 D 检 4.反应A→C分两步进行：①A→B， ②B→C。反应过程的能量变化曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。按要求回答下列问题： (1)整个反应中ΔH＝____________________。 (2)使用催化剂______(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。 (3)三种化合物中_____最稳定。 ΔH＝E1－E2＋E3－E4 不能 C 检 5.已知反应：2NO(g)＋Br2(g)　　2NOBr(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，其反应机理如下： =①NO(g)＋Br2(g)　　NOBr2(g)　快 ②NO(g)＋NOBr2(g)　　2NOBr(g)　慢 下列有关该反应的说法正确的是 A.该反应的速率主要取决于①的快慢 B.NOBr2是该反应的催化剂 C.正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol－1 D.增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 √ 检 6、我国学者结合实验与计算机模拟结果研究了在铜催化剂表面上将(CH3)2NCHO转化为三甲胺[N(CH3)3]的反应历程，如图所示。其中吸附在铜催化剂表面上的物种用*标注。 (CH3)2NCHO转化为三甲胺[N(CH3)3]的反应是_______反应(填“吸热”或“放热”)，该历程中能垒最小的一步能垒(活化能)E正=______ eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。 放热 (CH3)2NCH2OH*=(CH3)2NCH2+ OH* 0.22 检 7.在有气体参与的反应中， ①增大反应物浓度、②升高温度、③增大压强(压缩体积)、④加入催化剂，若以上四种方法均可使反应速率增大，完成下列问题： (1)降低反应活化能的是______(填序号，下同)。 (2)增加活化分子百分比的是________。 (3)未改变活化分子百分比，增加单位体积内分子总数的是________。 (4)增加单位体积内活化分子数的是__________。 ④ ②④ ①③ ①②③④ 检 8.一定条件下，密闭容器中发生反应M(g) 　　N(g)，反应过程中的能量变化如图中曲线Ⅰ所示。下列说法错误的是（ ） A.曲线Ⅱ表示其他条件不变，升高温度时的能量变化 B.曲线Ⅲ表示其他条件不变，加入催化剂时的能量变化 C.该反应中正反应的活化能为(E3－E2) kJ·mol－1 D.该反应的反应热为(E1－E2) kJ·mol－1 A 检 9.下列说法错误的是（ ） ①碰撞理论认为，反应物分子间进行碰撞才可能发生化学反应 ②活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 ③催化剂加快反应速率的本质是降低了反应的活化能 ④只有增加活化分子的百分含量才能加快反应速率 ⑤对于基元反应而言，温度升高，反应速率一定增加 A．①④ B．②④ C．③⑤ D．②⑤ B 检 速率方程是实验测定的结果，不能随意根据反应化学方程式直接写出。对于很多反应，关系式中浓度的方次与化学方程式中计量数并无确定关系。 一些化学反应的速率与参与反应的物质的浓度关系 化学反应 速率方程 H2+Cl2=2HCl H2+I2=2HI(气体反应) NO2 + CO＝NO + CO2 υ=k c(H2) c (Cl2) 1 2 υ=k c(H2) c(I2) υ=k c(NO2) 展+评 速率方程 C    $