2.1.3活化能课件2026-2027学年上学期高二化学人教版选择性必修一

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 2.1.3 活化能 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，能从调控化学反应速率的角度分析和选择反应条件。 2、能用简单碰撞理论说明反应条件对化学反应速率的影响，体会理论模型的建构过程，强化模型认知意识。 一、活化能 1、基元反应： 由反应物分子直接碰撞发生相互作用一步生成生成物分子的反应 —— 基元反应过程中没有中间产物 2、非基元反应： —— 通过实验方法可检测到中间产物，但中间产物在后续反应中被消耗掉 由两步或两步以上的基元反应组合而成的复杂反应 ★ 绝大多数化学反应为非基元反应 【例】2HI = H2 + I2，实际上是经过下列两步反应完成的： 2HI → H2 + 2I∙ 2I∙ → I2 基元反应 基元反应 反应历程（反应机理） —— 基元反应构成的反应序列 自由基，带有单电子的原子或原子团 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞 一、活化能 分子无规则高速运动 分子间的碰撞可达到1028次 无效碰撞 不发生反应 发生反应 有效碰撞 ★ 能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞 一、活化能 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞 一、活化能 3、有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞 4、活化分子： 条件： ① 反应物分子必须具有一定的能量(活化分子) ② 碰撞时还要有合适的取向 具有足够的能量、能够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 能量 反应过程 O 反应物 活化分子 生成物 E1 活化能 正反应的活化能 E2 活化分子变成生成物分子放出的能量 逆反应的活化能 反应热 △H = E1 - E2 ＜ 0 放热反应 【思考】反应热与活化能大小有关？ 无关 能量 反应过程 O 反应物 生成物 活化分子 E1 活化能 正反应的活化能 E2 活化分子变成生成物分子放出的能量 逆反应的活化能 反应热 △H = E1 - E2 ＞ 0 吸热反应 【思考与讨论】请尝试用碰撞理论解释： 影响化学反应速率的因素 规律 内因 反应物的组成、结构和性质等 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之，化学反应速率越慢 外因（当其它条件相同时） 浓度 增大反应物浓度，化学反应速率增大；降低反应物浓度，化学反应速率减小 温度 升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。大量实验证明，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2 ~ 4倍 气态反应物的压强 增大气态反应物的压强，化学反应速率加快；减小气态反应物的压强，化学反应速率减小 催化剂 一般地，使用催化剂能极大地加快反应速率 固体的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快 其他 反应物状态、光照、电磁波、超声波、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率 一、活化能 6、运用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 ① 浓度对化学反应速率的影响 a. 规律： b. 理论解释： 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；降低反应物浓度，化学反应速率减小 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 反应物浓度增大 增多 增多 增加 增大 不变 活化分子百分数 = 活化分子数 反应物分子总数 × 100% 一、活化能 6、运用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 ② 温度对化学反应速率的影响 a. 规律： b. 理论解释： 当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小 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 升高温度 不变 增多 增大 增加 增大 一、活化能 6、运用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 ③ 压强对化学反应速率的影响 a. 规律： b. 理论解释： 恒温时，对于一定质量气体来说，增大压强(减小容器体积，增大反应物浓度)，化学反应速率增大；减小压强(增大容器体积，减小反应物浓度)，化学反应速率减小 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 增多 增多 不变 增加 增大 ★ 增大压强对化学反应速率的影响完全等效于增大反应物浓度 一、活化能 6、运用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 ④ 催化剂对化学反应速率的影响 a. 规律： b. 理论解释： 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 加入催化剂 不变 增多 增大 增加 增大 当其他条件相同时，使用适当的催化剂，能较大程度地增大化学反应速率 【思考】加入催化剂后会改变化学反应的反应热(△H)？ 不改变 一、活化能 6、运用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 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 反应物浓度增大 升高温度 增大压强 加入催化剂 增多 增多 不变 增加 增大 不变 增多 增大 增加 增大 增多 增多 不变 增加 增大 不变 增多 增大 增加 增大 【判断正误】 （1）活化分子数改变，化学反应速率一定改变。（ ） （2）单位体积内活化分子数改变，化学反应速率一定改变。（ ） （3）活化分子百分数改变，化学反应速率一定改变。（ ） × √ √ 活化能 化学反应速率与活化能的关系 普通分子 活化分子 合适取向的碰撞 有效碰撞 化学反应 新物质 反应的活化能的越小 单位体积内反应物分子中活化分子的数目越大 单位时间内有效碰撞的次数越多 化学反应速率越大 反应物的组成、结构和性质等因素决定 外界条件(如浓度、压强、温度及催化剂等因素影响) 过渡态理论 【例1】 （1）该反应由 步基元反应构成？ （2）该反应是 。（填“放热反应”“吸热反应”，下同） （3）第一步基元反应是 。 （4）第二步基元反应是 。 （5）该反应的快慢取决于 基元反应？（填“第一步”“第二步”，下同） 一个化学反应的速率取决于速率最慢的基元反应 基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态越不容易，该基元反应的速率就越慢 第一步 第二步 2 放热反应 吸热反应 放热反应 第一步 A + B → 中间产物 中间产物 → C 【例2】 （1）该反应是 。（填“放热反应”“吸热反应”，下同） （2）该反应由 步基元反应构成？ （3）该反应的快慢取决于 基元反应？（填“第一步”“第二步”...，下同） 吸热反应 5 第五步 飞秒化学 泽维尔 【1746.2.26 - 2016.8.2】 除了改变浓度、温度、压强及选用催化剂等，还有很多改变化学反应速率的方法。例如，通过光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。总之，向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率 1、已知Cl2(g) + CO(g) ⇌ COCl2(g)的速率方程v = k c1/2(Cl2) · c(CO)（k为速率常数，只受温度影响），该反应可认为经过以下反应历程： 第一步：Cl2 ⇌2Cl　 快速反应 第二步：Cl + CO ⇌COCl　 快速反应 第三步：COCl + Cl2 → COCl2 + Cl　 慢反应 下列说法正确的是（ ） A. 第一步反应和第二步反应的活化能较高 B. c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，对总反应速率的影响程度相同 C. 该总反应的速率主要取决于第三步反应 D. 第三步反应的有效碰撞频率较大 C 2、CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应，其相对能量与反应历程如下图所示。 第一步：Fe﹡ + N2O = FeO﹡ + N2 第二步：FeO﹡ + CO = Fe﹡ + CO2 下列叙述错误的是（ ） A. <m>Fe﹡是反应的催化剂 B. 第一步反应比第二步反应慢 C. 第一步反应是放热反应，第二步反应是吸热反应 D. 总反应为CO + N2O = N2 + CO2 <m>Fe C 3、平流层中氟氯烃对臭氧层的破坏是由于含氯化合物的催化作用改变了臭氧分解反应的历程，其反应过程的能量变化如图。 总反应：O3 + O → 2O2 催化反应：① O3 + Cl → O2 + ClO ② ClO + O → Cl + O2 下列说法正确的是（ ） A. Ea = Ea1 + Ea2 B. 反应①为吸热反应，反应②为放热反应，因此反应速率：反应① ＜ 反应② C. 对于加了催化剂的反应：反应速率主要由反应①决定 D. 对于总反应，反应物的键能之和大于生成物的键能之和 C 4、反应2NO(g) + 2H2(g) ⇌N2(g) + 2H2O(g)中，每生成7 g N2放出166 kJ的热量，该反应的速率表达式为：v = k · cm(NO) · cn(H2)（k、m、n待测），其反应包含下列两步：① 2NO + H2 = N2 + H2O2 （慢）  ② H2O2 + H2 = 2H2O （快）  T℃时测得有关实验数据如下：  下列说法错误的是（ ） A. 该反应速率表达式：v = 5000 · c2(NO) · c(H2) B. 整个反应速率由第①步反应决定 C. 正反应的活化能：① ＜ ② D. 该反应的热化学方程式为2NO(g) + 2H2(g) ⇌N2(g) + 2H2O(g) △H = -664 kJ · mol-1 组别 c(NO) / (mol ∙ L-1) c(H2) / (mol ∙ L-1)  速率 / (mol ∙ L-1 ∙ min-1) 1 0.0060 0.0010 1.8 × 10-4 2 0.0060 0.0020 3.6 × 10-4 3 0.0010 0.0060 3.0 × 10-5 4 0.0020 0.0060 1.2 × 10-4 C 5、【判断正误】 （1）发生有效碰撞的分子一定是活化分子。（ ） （2）活化分子的碰撞一定是有效碰撞。（ ） （3）外界条件改变，物质的活化能一定改变。（ ） √ × × 6、利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如图所示： （1）X是 。 （2）题述历程的总反应为 。 （3）由反应历程可知，[(NH4)(HNO2)]+是该反应的 。 N2、H2O 2NH3 + NO + NO2 = 2N2 + 3H2O 催化剂 中间产物 在催化循环反应体系中： 催化剂首先直接和原料反应，反应前后存在，反应过程中不存在，催化剂可循环再生，即“失而复得”。中间体(中间产物)只在反应过程中出现 过渡态理论 过渡态理论认为，当两个具有足够能量的反应物分子相互接近时，分子中的化学键要重排，能量重新分配。在反应过程中要经过一个中间的过渡态，先生成活化配合物，然后再分解为产物 反应速率常数 在一定温度下，基元反应的速率与反应物浓度（以反应方程式中的计量系数为指数）的乘积成正比，对于任意基元反应： mA + nB = pC + qD v = k · cm(A) · cn(B) k称为反应速率常数，表示单位浓度下的化学反应速率 k与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质的影响 ★ 注意： 活化能 活化能的微观动画解释 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $