高中化学课件高二活化能

2019人教版选择性必修一第二章

化学反应速率和化学平衡第一节化学反应速率2.1.3活化能1.为什么增大浓度、增大压强、升高温度、使用催化剂等会加快化学反应速率？2.外界条件是如何影响化学反应速率的？能否从理论上加以解释？【问题探究】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越高，化学反应速率越大。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基元反应

更多的化学反应过程分为多步进行。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。基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。反应历程（反应机理）

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秒就可以完成。换言之，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。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。有效碰撞有效碰撞(有足够的能量和合适的取向)碰撞时的取向不合适碰撞时的能量不足有效碰撞

活化分子E2反应过程

ΔHE1E生成物E反应物O发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子。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，叫做反应的活化能。E反应物:反应物分子的平均能量E生成物:生成物分子的平均能量E1表示反应的活化能E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量E1-E2表示反应热ΔH活化能和活化分子【思考与讨论】请尝试用碰撞理论解释：1.当其他条件相同时，为什么增大反应物的浓度会使化学反应速率增大，而降低反应物的浓度会使化学反应速率减小？2.当其他条件相同时，为什么升高温度会使化学反应速率增大，而降低温度会使化学反应速率减小？3.催化剂如何改变反应速率？

任务一用简单碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响单位体积内反应物分子总数×反应物中活化分子的百分数＝单位体积内的活化分子数有效碰撞几率浓度增大一倍其他条件相同时，增大反应物浓度，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。微观解释

任务二用简单碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响微观解释单位体积内反应物分子总数×反应物中活化分子的百分数＝单位体积内的活化分子数有效碰撞几率碰撞频率升高温度其他条件相同时，升高温度，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程，改变反应活化能，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。

任务三用简单碰撞理论解释催化剂对化学反应速率的影响未使用催化剂时：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”。所以第一步的活化能Eal就是在催化剂条件下整个反应的活化能。其他条件相同时，增大反应体系压强，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。

任务四用简单碰撞理论解释压强对化学反应速率的影响单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多单位体积内活化分子数增大增大反应物浓度升高温度增大化学反应速率增大气体压强催化剂单位体积内活化分子百分数增大小结：用简单碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响反应物的组成、结构、性质浓度压强温度催化剂其他：光辐射、放射线辐射、超声波、电弧、电磁场、高速研磨等——向反应体系输入能量。改变了单位体积内活化分子的数目，从而导致了化学反应速率的改变。改变了活化分子的百分数，从而导致了化学反应速率的改变。影响化学反应速率的因素2.外因1.内因：冲刺时间分辨技术飞秒激光器始态、过渡态、终态式中v是反应速率；a、b分别是反应物A和B浓度的幂指数，它们的数值是通过化学实验测得的，与化学方程式的计量数无关；k为速率常数，其值与温度有关。反应物浓度(c)

增大，反应速率(v)增大。增大反应物浓度可以增大反应速率，但是到底能增大多少呢？二者之间的关系能否用数学表达式表示呢？就像y=kx对一个化学反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，经过研究发现，其反应速率和反应物浓度有如下关系，称为“速率方程”：速率方程v=k▪ca(A)▪cb(B)【提升拓展】根据下表数据，建立反应2H2+2NO=2H2O+N2的速率方程。并讨论H2浓度或NO浓度对反应速率的影响，谁更显著？速率方程【提升拓展】分析：设该反应的速率方程为：v=k▪ca(H2)▪cb(NO)根据1、2组实验可知，仅改变H2浓度：根据3、4组实验可知，仅改变NO浓度：结论：NO浓度对反应速率的影响更显著速率方程v=k▪c(H2)▪c2(NO)【提升拓展】1.在500℃时，2SO2＋O2

2SO3正向是放热反应体系，只改变下列条件，请把影响结果填入下表。(填写“增大”“减小”“不变”)改变条件正反应速率逆反应速率（1）增大O2的浓度（2）增大SO3的浓度（3）减小SO3的浓度（4）增大压强（5）升高温度（6）加入催化剂（7）恒容，充入He瞬间不变变大瞬间不变变大瞬间不变变小变大变大变大变大变大变大不变不变达标检测达标检测2.一定温度下，向10mL0.40mol·L－1H2O2溶液中加入适量FeCl3溶液，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表所示。资料显示，反应分两步进行：①2Fe3＋＋H2O2

=2Fe2＋＋O2↑＋2H＋，②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋

=2H2O＋2Fe3＋，反应过程中能量变化如下图所示。t/min0246V(O2)/mL09.917.222.4下列说法不正确的是(

)A．0～6min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.33×10－2mol·L－1·min－1B．Fe3＋的作用是增大过氧化氢的分解速率C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应D．反应2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)的ΔH＝E1－E2<0D达标检测3.(2019·全国卷Ⅰ)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]