2.1.3活化能课件-高二上学期化学人教版选择性必修1-1

第一节

化学反应速率第3课时

活化能第二章化学反应速率与化学平衡新课导入

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？简单碰撞理论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。一、简单碰撞理论化学反应并经过简单碰撞就能完成的，一个反应步骤才能实现吗？二、基元反应和反应历程1、基元反应：反应历程或反应机理①

2HI→

H2+2I∙②

2I∙→I2

2HI=H2+I2基元反应基元反应总反应

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。碘自由基2、反应历程（反应机理）：多步基元反应反映了反应历程。过渡态终态始态基元反应的过程三、有效碰撞分子无规则高速运动彼此碰撞（每秒约1028次）有效碰撞无效碰撞发生反应不发生反应基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生有效碰撞阅读(课本27页)：并不是反应物的分子的每一次碰撞都能发生化学反应。反应分子的每一次碰撞都能发生化学反应吗？为什么有的碰撞可以发生反应，而有的不能发生反应?与哪些因素有关系？力道不足——进不去球取向不对——进不去球力道、取向恰好——进球三、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有效碰撞发生的条件反应物分子必须具有一定的能量合适的取向活化分子三、有效碰撞理论我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞

。条件：1、足够的能量；2、合适的取向。3、有效碰撞的频率越高，反应速率越快;那些分子有能量呢？HIHI能量（活化能）普通分子活化分子普通分子与活化分子。三、有效碰撞理论——活化分子与活化能才能够发生有效碰撞（1）活化分子：能够发生有效碰撞的分子。（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，叫做反应的活化能。1.碰撞理论是一种较直观的反应速率理论,下列有关碰撞理论叙述正确的是(

)A.分子发生碰撞就一定发生反应B.发生有效碰撞的分子具有最高的能量C.有效碰撞是活化分子在一定方向上的碰撞D.活化分子的平均能量即为活化能习题C化学反应过程碰撞有效碰撞无效碰撞普通分子活化分子新物质能量活化能合适取向吸收能量能量反应物生成物反应过程活化能E1E2活化分子变成生成物分子放出的能量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。具有足够的能量，能发生有效碰撞的分子活化分子E1-E2反应热也可以说是逆反应的活化能三、有效碰撞理论ΔH

=反应物的活化能

―

生成物的活化能过渡态

活化能小，反应速率快能量反应物生成物反应过程活化分子活化能能量反应物生成物反应过程活化分子活化能N2+O2

===2NO高温2H2+O2

===2H2O点燃 活化能大，反应速率慢活化能与反应速率的关系：活化能低速率快还是高速率快？四、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响理论模型：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内因外因结合碰撞理论，探讨外因的改变影响化学反应速率的原因分子总数:20活化分子数:6活化分子百分数:30%分子总数:10活化分子数:3活化分子百分数:30%活化分子百分比不变浓度↑单位体积内N总↑单位体积内N活↑有效碰撞↑v

↑活化分子百分数=活化分子数反应物分子数×100%四、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响——浓度其它条件不变时升高温度活化分子温度↑单位体积内活化分子数↑活化分子百分数↑运动加快，碰撞频率↑有效碰撞次数↑v↑四、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响——温度升温四、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响——浓度温度↑单位体积内活化分子数↑活化分子百分数↑运动加快，碰撞频率↑有效碰撞次数↑v↑分子总数:10活化分子数:3活化分子百分数:30%分子总数:10活化分子数:3活化分子百分数:30%活化分子百分比不变气体P↑，V体↓，气体浓度↑即单位体积内反应物分子总数↑单位体积内活化分子数↑有效碰撞次数↑v

↑四、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响——压强1.压强对反应速率的影响——压缩气体活化分子恒容时充入非反应气体1.压强对反应速率的影响——充入无关气体在其它条件不变时，恒容条件下，充入无关气体，压强增大，但各物质浓度不变，反应速率不变四、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响——压强其它条件不变时加入催化剂活化分子使用催化剂活化能↓单位体积内N活↑有效碰撞↑v

↑四、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响—催化剂为什么呢？0102030405扩散吸附断键成键脱附活化能越大，反应越难进行改变温度，活化能大的反应速率改变程度大活化能(能垒)大的慢反应是决定整个反应速率的关键步骤1．催化剂与反应历程四、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响—催化剂能量反应过程Ea3∆H过渡态1过渡态2过渡态Ea2Ea1反应物生成物注：催化剂能降低反应的活化能进而改变反应速率，但不改变反应热。∆H

=Ea1-Ea2过渡态理论过渡态理论认为：在反应物分子生成产物分子的过程中，首先生成一种高能量的活化配合物，高能量的活化配合物再进一步转化为产物分子。活化分子AB＋C→[A…B…C]→A＋BC反应物

过渡态

产物中间体：只在过程中出现正反应的活化能如图是CH4和Cl2反应生成CH3Cl和HCl的反应过程中各物质的能量关系变化。（Ea表示活化能）反应过程过渡态过渡态问题1：有几个基元反应？2个问题2：哪一步基元反应快？问题3：哪一步决定整个反应的速率（也叫“决速步”）？第1步活化能越小，速率越快。Ea1>Ea2第一步是慢反应，第二步是快反应。中间体(中间产物)Ea1是整个反应的活化能例：3.已知温度不同,NO2和CO之间发生反应的机理不同。NO+CO2(即一步完成),其反应过程如图所示:

NO+NO3(慢),CO+NO3下列有关说法错误的是(

)A.相同条件下,活化分子的能量比对应反应物分子的能量高B.473K时,总反应速率由第一步反应决定C.使用催化剂可增大活化分子百分数,改变反应的ΔHD.温度不同反应机理不同,但都经历氮氧键断裂和碳氧键生成的过程①673K时,NO2和CO发生基元反应NO2+CO②473K时,则经过两步反应,反应机理是:NO2+NO2NO2+CO2(快)。C习题单位体积活化分子数目有效碰撞次数反应速率增大反应物的浓度升高温度增大压强减小体积增多增多增大活化分子百分数增大加催化剂降低反应的活化能小结普通分子升级为活化分子光辐照电弧放射线辐照强磁场超声波高速研磨总之，向反应体系输人能量，都有可能改变化学反应速率其他因素对化学反应速率的影响扩展：飞秒化学1、原理：跟踪和检测化学反应中某些寿命极短的过渡态，必须采用10－15～10－12

s的时间分辨技术，可以分辨分子、原子飞秒级变动图像的激光脉冲技术，可以跟踪、观察基元反应的整个过程。2、定义：对超快速化学反应的研究称为飞秒(fs，1fs＝10﹣15

s)化学。3、意义：飞秒化学对了解化学反应机理、控制反应进程、充分利用物质和能源等非常重要。飞秒化学开创了化学反应的新世纪。我国在飞秒激光器的研究方面已达到国际水平。课本P30飞秒激