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

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 反应反应速率 第3课时 活化能 学习 目标 第3课时 活化能 PART 01 PART 02 了解活化分子、活化能及有效碰撞的简单概念 理解反应历程及简单碰撞理论 PART 03 能用碰撞理论正确解释外界条件对化学反应速率的影响。 我们知道，浓度、温度、压强及催化剂会影响化学反应速率,这些从宏观上都已得到证实，如何从微观角度解释外界条件对化学反应速率的影响？ 活化能 简单碰撞理论 新课导入 大多数化学反应都分几步完成，每一步都是基元反应 1、基元反应： 反应物只经一步就转化为生成物完成的反应 ① 2HI → H2 + 2I∙ ② 2I∙ → I2 2HI=H2+I2 总反应 3、反应历程（反应机理）： 各基元反应的反应序列。基元反应的总和为总反应 任务一：基元反应与反应历程 慢反应 快反应 2、自由基： 带有单电子的原子或原子团。活性很强，寿命很短 4、决速步（速控步）： 总反应速率由慢反应决定 微粒I·存在未成对电子，它称为自由基， 任务一：基元反应与反应历程 5、 简单反应： 复杂反应： 总反应只有一步（总反应即基元反应） 总反应有多步 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞 （P27) 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。 1．有效碰撞：能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞。 碰撞时 能量不足 碰撞时 取向不合适 有效碰撞 HI分解反应中分子碰撞示意图 （1）分子具有足够的能量； （2）分子在碰撞时具有合适的取向。 2．条件： 任务二：有效碰撞理论 3．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 任务二：有效碰撞理论 力道不足 ——进不去球 取向不对 ——进不去球 力道、取向恰好 ——进球 1、活化分子： 具有足够能量、能够发生有效碰撞的分子。 注：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。（取向） 提示：化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，必须是先吸收能量后形成活化分子。 任务三：活化分子和活化能 普通 分子 获得 能量 活化 分子 合适 取向的 碰撞 有效 碰撞 活化能 新物质 能量 任务三：活化分子和活化能 1、活化分子： 具有足够能量、能够发生有效碰撞的分子。 提示：化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，必须是先吸收能量后形成活化分子。 注：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。（取向） 化学反应 能量 反应物分子平均能量 生成物分子平均能量 反应过程 E2 逆反应的活化能 E1 反应的 活化能 活化分子平均能量 反应热 活化分子变成生成物分子放出的能量 任务三：活化分子和活化能 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， 活化能越高，反应越难。但活化能不改变△H △H = E1-E2 = Ea(正）-Ea（逆） AB＋C →[A…B…C] → A＋BC 反应物 （TS态）过渡态 产物 任务四：过渡态理论 P30 飞秒化学 1、概念：基元反应从反应物到产物变化过程要经历一个中间状态 能量高不稳定 2、中间产物：多步反应时，介于两过渡态中间的物质 E1为第一步的能垒（活化能）E2为第二步能垒（活化能），E1>E2所以第一步为慢反应（决速步），第二步为快反应。 反应物本身的性质 活化能的大小 单位体积内活化分子的多少 单位时间内有效碰撞次数的多少 化学反应速率的快慢 决定 决定 决定 决定 结合碰撞理论，探讨外因的改变影响化学反应速率的原因： 五、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 1、浓度 分子总数:20 活化分子数:6 活%:30% 分子总数:10 活化分子数:3 活%:30% 增大浓度 五、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 普通分子 活化分子 c↑ 单位体积内N总↑ 单位体积内N活↑ 活% 不变 单位时间 有效碰撞次数↑ v ↑ 活化分子百分数 = 活化分子数 反应物分子总数 ×100% 2、温度 分子总数:10 活化分子数:3 活%:30% 分子总数:10 活化分子数:7 活%:70% 升高温度 普通分子获得能量，变成活化分子 分子热运动加快，碰撞频率提高。 五、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 T↑ 单位体积内N总不变 单位体积内N活↑ 活% ↑ 单位时间 有效碰撞次数↑ v ↑ 3、压强 分子总数:10 活化分子数:3 活%:30% 分子总数:10 活化分子数:3 活%:30% 增大压强 增大压强，相当于增大反应物浓度 五、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 c↑ p↑ 压缩 体积 单位体积内N总↑ 单位体积内N活↑ 活% 不变 单位时间 有效碰撞次数↑ v ↑ 4、催化剂 加催化剂 活化能降低 普通分子变成活化分子 加入催化剂 五、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 加催化剂 活化能↓ 单位体积内N活↑ 活% ↑ 单位体积内 N总不变 单位时间 有效碰撞次数↑ v ↑ 能 量 SO3(g) SO2(g)+O2(g) 反应过程 Ea1 Ea2 Ea3 非催化反应 催化反应 1.催化剂参与化学反应，改变反应历程 2.催化剂降低活化能，改变反应速率 但不改变反应热 3.催化剂自身质量和化学性质前后不变， 物理性质可能改变 4.催化剂具有高效活性和选择性 5.可逆反应中催化剂对正、逆反应 的速率改变程度相同 五、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 对反应速率的影响程度： 一般是：催化剂>温度>浓度。 思考：加入催化剂怎么改变反应历程？为什么加入催化剂能降低活化能？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Ea2>Ea3,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”。所以第一步的活化能Ea2就是在催化剂条件下，整个反应的活化能。 1.(2026·天津河西区期中)工业制氢原理是C+H2O　　CO+H2，改变下列条件，能提高反应物活化分子百分数的是 A.将炭块改为炭粉 B.加入高效催化剂 C.恒容，充入稀有气体 D.增大水蒸气浓度 B 学习评价 2.甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程(“·”表示电子)： ①Cl2　　2Cl·(慢反应) ②CH4+Cl·―→·CH3+HCl(快反应) ③·CH3+Cl2―→CH3Cl+Cl·(快反应) ④·CH3+Cl·―→CH3Cl(快反应) 已知在一个分步反应中，较慢的一步反应控制总反应的速率。下列说法不正确的是 A.上述过程的总反应方程式为CH4+Cl2―→CH3Cl+HCl B.光照的主要作用是促进反应①的进行从而使总反应速率加快 C.反应②~④都是由微粒通过碰撞而发生的反应 D.反应①是释放能量的反应 D 学习评价 3.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=　　　 kJ·mol-1， 中间产物是　　。  A+B―→C C―→E+F E3-E1 C 学习评价 (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=　　　 kJ·mol-1；  第二步反应的活化能Ea2=　　　 kJ·mol-1。  (4)一般认为，活化能越大，基元反应的反应速率越小。观察右图判断，决定总反应快慢的步骤是　　　　。  E4-E1 E5-E2 第一步 返回 学习评价 4.CO与N2O在催化剂作用下发生反应生成CO2与N2，其相对能量与反应历程的关系如图所示。下列说法正确的是 A.FeO*能降低该反应的活化能 B.该反应过程中包括五个基元 　反应且都是放热反应 C.该过程的决速步反应为Fe*+N2O 　―→FeO*+N2 D.增大反应物浓度可以提高反应物的活化分子百分数，从而加快反应 　速率 C 学习评价 5.对于反应2NO(g)+2H2(g)⥫⥬N2(g)+2H2O(g)，科学家根据光谱研究提出如下反应历程： 第一步：2NO(g)⥫⥬N2O2(g)　快反应 第二步：N2O2(g)+H2(g)―→N2O(g)+H2O(g)　慢反应 第三步：N2O(g)+H2(g)―→N2(g)+H2O(g)　快反应 上述反应中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡。下列叙述不正确的是 A.总反应的速率由第二步反应决定 B.N2O2是反应的中间产物 C.第二步反应的活化能最大 D.若第一步反应的ΔH<0，则升高温度，第一步反应的正反应速率减少，逆反应速率 　增大 D 学习评价 6.(2026·成都外国语中学月考)丙烷脱氢制丙烯的一种机理如图所示(图中TS表示过渡态，*表示吸附态)。下列说法错误的是 A.生成过渡态TS3的过程是总反应 　的决速步骤 B.TS3比TS2更稳定 C.使用高效催化剂，可改变反应历 　程，但不影响焓变 D.C3―→C3+H*的活化能：Ea(正)>Ea(逆) B 学习评价 “环式”反应历程图 7.我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，由CO2和H2转化为产品CH4的反应历程，其示意图如下： 下列说法不正确的是 A.总反应方程式为：CO2＋4H2　　CH4＋2H2O B.催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 C.在反应历程中，H—H与C==O断裂吸收能量 D.反应过程中，催化剂参与反应，改变反应路径，降低反应的活化能 B 学习评价  $