2.1.3活化能 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦活化能与碰撞理论，通过复习回顾影响化学反应速率的宏观因素，引导学生从微观视角探究反应速率差异的本质，搭建起宏观现象到微观解释的学习支架。 其亮点在于运用科学思维中的证据推理与模型建构，结合基元反应实例、浓度温度影响的示意图数据及归纳总结表格，系统阐释碰撞理论。融入飞秒化学等STS内容，培养科学探究与实践能力，助力学生深化化学观念，也为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

2.1.3 活化能 【复习回顾】 影响化学反应速率的因素 不同化学反应的速率 同一化学反应的速率 内因：反应物本身性质 外因：外界条件 催化剂：一般使用催化剂， v增大 浓度：增大反应物的浓度，v 增大 温度：升高温度， v 增大 接触面积：增大反应物的表面积， v增大 其他：压强、光照、溶剂、原电池、电磁波等 通过生活经验和之前所学知识，我们知道，不同化学反应速率不同，浓度、温度、压强、催化剂也会影响化学反应速率。 这些从宏观上都已得到证实，从微观上我们怎么理解这些反应速率不同？ 活化能和简单碰撞理论 基元反应与反应历程 1. 基元反应 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。 每一步反应都称为基元反应。 例: 2HI == H2 + I2，实际上是经过下列两步反应完成的： 第一步： 2HI → 2I• + H2 第二步： 2I• → I2 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，寿命极短 这其中的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。 2. 反应历程(反应机理) 基元反应构成的反应序列称为反应历程。基元反应的总和称为总反应。 【注意】 4.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，该反应称为决速步骤 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 3.反应历程的差别造成了化学反应速率的不同 反应物的分子必须发生碰撞 3. 基元反应发生的先决条件： 基元反应与反应历程 活化能与碰撞理论 以气体为例，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。这说明并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应 极短时间 反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件， 但并不是每次碰撞都能引起反应，只有少数分子碰撞才能发生化学反应。 能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞 活化能与碰撞理论 1. 碰撞理论 气体分子无规则高速运动 彼此碰撞（每秒约1028次） 有效碰撞 无效碰撞 吉尔伯特·牛顿·路易斯 活化能与碰撞理论 【思考】分子间发生怎样的碰撞才是有效碰撞？才会发生化学反应？ 力道不足 (进不去球) 取向不对 (进不去球) 力道、取向恰好 (进球) 碰撞时 能量不足 碰撞时 取向不合适 有足够的能量 和合适的取向 活化能与碰撞理论 2. 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 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 ②活化分子的碰撞不一定是有效碰撞(由于取向问题) 【注意】 ①发生有效碰撞的分子一定是活化分子 活化能与碰撞理论 普通分子 吸收 能量 活化能 活化分子 取向合适 有效碰撞 发生反应 能量 E1 E2 反应物 生成物 断键吸收的能量 成键放出的能量 (正反应的) 活化能 (逆反应的) 活化能 活化分子 活化能与碰撞理论 3. 有效碰撞与化学反应速率的关系 单位时间内有效碰撞次数越多，化学反应速率越大 【思考】有效碰撞的次数与什么有关呢？ 单位时间内有效碰撞次数的多少与活化分子浓度、活化分子百分数有关 活化分子百分数 = ×100% 活化分子数 反应物分子总数 活化分子浓度：单位体积内活化分子数 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 碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 1. 解释浓度对化学反应速率的影响 活化分子 分子总数:20 单位体积活化分子数:6 分子总数:10 单位体积活化分子数:3 其它条件不变时 增大反应物浓度 活化分子百分数:30% 活化分子百分数:30% 其它条件相同时，增大反应物浓度 分子总数增加， 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 化学反应速率增大 碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 2. 解释温度对化学反应速率的影响 活化分子 其它条件不变时 增大反应物温度 分子总数:10 单位体积活化分子数:3 活化分子百分数:30% 分子总数:10 单位体积活化分子数:7 活化分子百分数:70% 其它条件相同时，增大反应物温度 分子总数目不变，活化分子数增加,活化分子百分数增加 单位时间有效碰撞次数增加 化学反应速率增大 碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 3. 解释压强对化学反应速率的影响 活化分子 分子总数:10 单位体积活化分子数:3 活化分子百分数:30% 其它条件不变时 增大压强 其它条件相同时，增大压强 单位体积内分子总数增加， 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 化学反应速率增大 碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 3. 解释压强对化学反应速率的影响 活化分子 分子总数:10 单位体积活化分子数:3 活化分子百分数:30% 容器的容积不变 充入惰性气体 恒温恒容通入少量惰性气体 单位体积内活化分子数不变 单位时间有效碰撞次数不变 化学反应速率不变 体积不变，浓度不变 碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 3. 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 充入惰性气体 恒温恒压通入少量惰性气体 单位体积内活化分子数减小 单位时间有效碰撞次数减小 化学反应速率减小 体积增大，浓度减小 碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 4. 解释催化剂对化学反应速率的影响 研究表明，催化剂参与化学反应，可以改变反应历程，改变反应的活化能 使用催化剂 活化分子数目增加，活化分子百分数增加 单位时间有效碰撞次数增加 化学反应速率增大 反应活化能降低 碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响 4. 解释催化剂对化学反应速率的影响 (1) 催化剂参与化学反应，改变反应途径，降低化学反应所需的活化能，但不能改变反应热，且催化剂反应前后质量和化学性质不变 (2) 可逆反应中催化剂对正、逆反应的速率改变程度相同 (3)催化剂具有选择性，不同反应有不同的催化剂，不同催化剂的催化 活性不相同，不同催化剂的活化温度不同 ②中间体：只在过程中出现； 在反应机理中： ①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 【归纳总结】 增大 浓度 压强 （指压缩体积） 升高 温度 使用 催化剂 单位体积内 分子总数 活化分子数 活化分子百分数 有效碰撞次数 反应速率 ↑ ↑ 不变 不变 ↑ 不变 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 不变 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 【归纳总结】 单位时间内 单位体积内 有效碰撞次数增多 增大化学反应速率 单位体积内分子总数增加，活化分子百分数不变，活化分子数增加 单位体积内分子总数不变，活化分子百分数增加，活化分子数增加。 增大反应物浓度 增大气体压强 升高温度 使用催化剂 飞秒化学 冲刺时间分辨技术 飞秒激光器 始态、过渡态、终态 课堂练习 【课本】P30 2.下列对化学反应速率的增大原因分析错误的是（ ） A. 对有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，单位体积内活化分子数增大 B. 向反应体系中加入相同浓度的反应物，使活化分子的百分数增大 C. 升高温度，使反应物分子中活化分子百分数增大 D. 加入适宜的催化剂，使反应物分子中活化分子百分数增大 B 课堂练习 【课本】P31 5. 某反应过程的能量变化如右图所示。请填写下列空白。 (1) 反应过程中_________(填“a”或“b”)有催化剂参与 (2) 该反应为_________反应(填“放热”或“吸热”)，反应热为_____ b 放热 △H 课堂练习 6. 以废旧铅酸蓄电池中的含铅废料和H2SO4为原料，可以制备高纯PbO，从而实现铅的再生。在此过程中涉及如下两个反应： ① 2Fe2+ + PbO2 + 4H+ + SO42- == 2Fe3+ + PbSO4 + 2H2O ② Fe3+ + Pb + SO42- == 2Fe2+ + PbSO4 (1) 写出Pb 与PbO2反应生成PbSO4的化学方程式。 (2) 在上述过程中，Fe2+ 的作用是什么？ (3) 请设计实验方案证明Fe2+ 的作用。 催化作用 (1) Pb + PbO2 + 2H2SO4 == 2PbSO4 + 2H2O (3) 向盛有PbO2合硫酸的混合物的试管中滴加几滴FeSO4溶液，振荡，观察现象；再向其中加入Pb，振荡，再观察现象 【课本】P31 例3 一氧化碳的变换反应为 。下列有关反应条件改 变使反应速率增大的原因分析不正确的是( )。 D A.使用催化剂，活化分子百分数增大，有效碰撞概率增加 B.升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞概率增加 C.增大压强，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞概率增加 D.增大 ，活化分子百分数增大，有效碰撞概率增加 课堂练习 【导学】P27 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 25 1.有气体参加的反应中，能使反应物中活化分子数目和活化分子百分数都增大的方法 是 ( )。 D ①增大反应物浓度 ②增大压强 ③升高温度 ④加入催化剂 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.③④ 课堂练习 【导学】P27 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 26 $