第二章第一节第3课时活化能

第3课时活化能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。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。核心素养发展目标课时对点练内容索引一、有效碰撞理论二、有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释一、有效碰撞理论1.基元反应大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中

都称为基元反应。如2HI===H2＋I2的2个基元反应为

、

。2.反应机理先后进行的

反映了化学反应的反应历程，反应历程又称

。3.基元反应发生的先决条件反应物的分子必须发生

，但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。每一步反应基元反应反应机理碰撞2HI―→H2＋2I·2I·―→I24.有效碰撞5.活化能和活化分子(1)活化分子：能够发生

的分子。对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是

的。(2)活化能：活化分子具有的

与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。越快有效碰撞一定平均能量6.反应物、生成物的能量与活化能的关系图活化能放出的能量逆反应反应热7.基元反应发生经历的过程1.下列说法错误的是①当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时，才能发生化学反应②发生有效碰撞的分子一定是活化分子③活化分子间的碰撞一定是有效碰撞④活化分子间每次碰撞都发生化学反应⑤能发生有效碰撞的分子必须具有足够高的能量A.①④

B.③④

C.④⑤

D.②⑤应用体验√2.我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞；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。下列说法不正确的是A.图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能B.图乙中HI分子发生了有效碰撞C.活化能接近于零的反应，当反应物

相互接触时，反应瞬间完成，而且

其反应速率几乎没有影响D.图甲中所示反应为放热反应√返回二、有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释1.浓度反应物浓度增大→单位体积内活化分子数

→单位时间内有效碰撞的次数

→化学反应速率

；反之，化学反应速率

。2.压强增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数

→单位时间内有效碰撞的次数

→化学反应速率

；反之，化学反应速率

。压强对化学反应速率的影响，可转化成浓度对化学反应速率的影响。增多增加增大减小增多增加增大减小3.微观解释：升高→活化分子的百分数

→单位时间内有效碰撞的次数

→化学反应速率

；反之，化学反应速率

。4.催化剂使用催化剂→改变了反应的历程(如右图)，反应的活化能

→活化分子的百分数

→单位时间内有效碰撞的次数

→化学反应速率

。增大增加增大减小降低增大加快增加(1)活化能大的反应一定是吸热反应(

)(2)发生有效碰撞的分子一定是活化分子(

)(3)有效碰撞次数多，反应速率快(

)(4)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化(

)(5)只要条件合适，普通分子之间的碰撞也可能是有效碰撞(

)×√×正误判断××1.反应A→C分两步进行：①A→B，②B→C。反应过程的能量变化曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。按要求回答下列问题：(1)整个反应中ΔH＝____________________。深度思考(2)使用催化剂______(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。(3)三种化合物中_____最稳定。ΔH＝E1－E2＋E3－E4不能C2.在有气体参与的反应中，①增大反应物浓度、②升高、③增大压强(压缩体积)、④加入催化剂，若以上四种方法均可使反应速率增大，完成下列问题：(1)降低反应活化能的是______(填序号，下同)。(2)增加活化分子百分比的是________。(3)未改变活化分子百分比，增加单位体积内分子总数的是________。(4)增加单位体积内活化分子数的是__________。④②④①③①②③④活化分子、有效碰撞与反应速率的关系归纳总结1.下列说法不正确的是A.化学反应都伴随能量变化B.催化剂都是通过增大活化分子百分数来加快化学反应速率C.某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不

一定有催化作用D.活化能的大小不仅意味着一般分子成为活化分子的难易，也会对化学

反应前后的能量变化产生影响应用体验√2.已知反应：2NO(g)＋Br2(g)

2NOBr(g)

ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)，其反应机理如下：①NO(g)＋Br2(g)

NOBr2(g)快②NO(g)＋NOBr2(g)

2NOBr(g)慢下列有关该反应的说法正确的是A.该反应的速率主要取决于①的快慢B.NOBr2是该反应的催化剂C.正反应的活化能比逆反应的活化能小akJ·mol－1D.增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率√解析反应速率主要取决于慢反应，所以该反应的速率主要取决于②的快慢，故A错误；NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，故B错误；由于该反应为放热反应，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a

kJ·mol－1，故C正确；增大Br2(g)的浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内的活化分子数目增多了，所以能加快反应速率，故D错误。3.在化学反应中，能引发化学反应的分子间碰撞称之为有效碰撞，这些分子称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低能量叫活化能，其单位用kJ·mol－1表示。请认真观察下图，然后回答问题。(1)图中反应是______(填“吸热”或“放热”)反应，该反应________(填“需要”或“不需要”)环境先提供能量，该反应的ΔH＝________(用含E1、E2的代数式表示)。放热需要E2－E1(2)已知：H2(g)＋

O2(g)===H2O(g)

ΔH＝－241.8kJ·mol－1，该反应的活化能为167.2kJ·mol－1，则其逆反应的活化能为________________。409.0kJ·mol－1解析由图示可知ΔH＝正反应的活化能－逆反应的活化能，故逆反应的活化能＝正反应的活化能－ΔH＝167.2kJ·mol－1－(－241.8kJ·mol－1)＝409.0kJ·mol－1。(3)对于同一反应，图中虚线Ⅱ与实线Ⅰ相比，活化能______(填“升高”“降低”或“不变”)，对反应热是否有影响？________，原因是________________________________________________________________________________________。降低无影响催化剂只改变反应的活化能，不能改变反应物的总能量和生成物的总能量之差，即反应热不改变返回课时对点练题组一活化分子与有效碰撞理论1.下列说法正确的是①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应②非活化分子间的碰撞能发生化学反应③活化分子的能量比非活化分子的能量高④化学反应的实质是原子的重新组合

⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成

⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞A.①③④⑤

B.①②③⑥C.③④⑤⑥

D.②③④⑤√对点训练12345678910111213141234567891011121314解析只有能引起化学反应的碰撞才是有效碰撞，而只有活化分子才可能发生有效碰撞，有效碰撞是发生化学反应的充要条件，所以①②是错误的。2.下列说法不正确的是A.增大反应物浓度，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多B.增大压强，单位体积内气体的活化分子数增多，有效碰撞次数增多C.升高，活化分子百分数增加，分子运动速度加快，有效碰撞次数

增多D.催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，有效碰撞次数增多√解析增大反应物浓度，活化分子数目增多，但活化分子百分数不变。1234567891011121314题组二化学反应历程能量探析3.已知反应2NO(g)＋2H2(g)

N2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－752kJ·mol－1的反应机理如下：①2NO(g)

N2O2(g)(快)②N2O2(g)＋H2(g)

N2O(g)＋H2O(g)(慢)③N2O(g)＋H2(g)

N2(g)＋H2O(g)(快)下列有关说法错误的是A.②反应的活化能最大B.②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效C.N2O2和N2O是该反应的催化剂D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大√12345678910111213141234567891011121314解析②反应最慢，说明活化能最大，A正确；②反应为慢反应，说明反应的活化能大，微粒之间的撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B正确；反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，C错误；总反应为放热反应，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，D正确。4.过渡态理论认为：化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞完成的。在反应物分子生成产物分子的过程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。按照过渡态理论，NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)的反应历程如下，下列有关说法中正确的是A.第二步活化配合物之间的碰撞

一定是有效碰撞B.活化配合物的能量越高，第一

步的反应速率越快C.第一步反应需要吸收能量D.该反应的反应速率主要取决于第二步反应1234567891011121314√解析活化分子之间的碰撞不一定能发生反应，不一定是有效碰撞，故A项错误；活化配合物的能量越高，单位体积内的活化分子数目越少，有效碰撞的几率越小，第一步反应速率越慢，故B项错误；1234567891011121314第一步反应是断裂化学键，需要吸收能量，故C项正确；反应速率主要取决于慢反应的速率，故D项错误。5.(2020·浙江宁波九校高二期末)已知分解1molH2O2放出热量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2＋I－===H2O＋IO－(慢)、H2O2＋IO－===H2O＋O2＋I－(快)。下列有关该反应的说法不正确的是A.总反应中v(H2O2)∶v(O2)＝2∶1B.H2O2的分解速率与I－的浓度有关C.该反应的催化剂是I－，而不是IO－D.由于催化剂的加入降低了反应的活化能，使该反应活化能低于98kJ·mol－1√1234567891011121314解析总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，速率之比等于化学计量数之比，则总反应中v(H2O2)∶v(O2)＝2∶1，A正确；I－为催化剂，则H2O2的分解速率与I－的浓度有关，B正确；IO－为中间产物，该反应的催化剂是I－，而不是IO－，C正确；催化剂可降低反应的活化能，但其活化能大小不能确定，D错误。12345678910111213141234567891011121314题组三有关活化能的图像分析6.富勒烯C60和C180可近似看作“

完美的”

球体，富勒烯的生成时间很快，典型的是毫秒级，在所有的合成技术中得到的C60的量比C180的量大得多。已知两个转化反应：反应物

3C60

，反应物

C180，则势能(活化能)与反应过程的关系正确的是√1234567891011121314解析富勒烯的生成时间很快，典型的是毫秒级，在所有的合成技术中得到的C60的量比C180的量大得多，这句话的完整理解是“单位时间内生成C60的量多——速率快”，即活化能小得多，同时生成物能量不会一样。下列有关该反应的说法正确的是A.反应速率与Fe3＋的浓度有关B.Fe2＋是该反应的催化剂D.若不加Fe3＋，则正反应的活化能比逆反应的大√1234567891011121314解析由题某著名企业息知Fe3＋为该反应的催化剂，所以反应速率与Fe3＋的浓度有关，A正确、B错误；1234567891011121314由图像可知该反应是放热反应，则正反应的活化能比逆反应的小，D错误。8.一定条件下，密闭容器中发生反应M(g)

N(g)，反应过程中的能量变化如图中曲线Ⅰ所示。下列说法错误的是A.该反应中正反应的活化能为(E3－E2)kJ·mol－1B.该反应的反应热为(E1－E2)kJ·mol－1C.曲线Ⅱ表示其他条件不变，升高的能量

变化D.曲线Ⅲ表示其他条件不变，加入催化剂时的能量变化√12345678910111213141234567891011121314解析该反应中正反应的活化能为(E3－E2)kJ·mol－1，故A项正确；该反应的反应热＝生成物的总能量－反应物的总能量＝(E1－E2)kJ·mol－1，故B项正确；其他条件不变，升高反应物分子的总能量增加，反应物分子中活化分子的百分数增大，但反应的活化能不变，故C项错误；加入催化剂可以降低反应的活化能，所以曲线Ⅲ表示其他条件不变，加入催化剂时的能量变化，故D项正确。9.N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O＋表面转化为无害气体，其反应原理为N2O(g)＋CO(g)

CO2(g)＋N2(g)

ΔH，有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法不正确的是A.ΔH＝ΔH1＋ΔH2B.ΔH＝－226kJ·mol－1C.该反应正反应的活化能小于逆反应的

活化能D.为了实现转化，需不断向反应器中补√1234567891011121314由图示分析可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应为放热反应，反应焓变ΔH＝134kJ·mol－1－360kJ·mol－1＝

－226kJ·mol－1，故B正确；正反应的活化能Ea＝134kJ·mol－1小于逆反应的活化能Eb＝360kJ·mol－1，故C正确；1234567891011121314123456789101112131410.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如右。下列说法不正确的是A.生成CH3COOH总反应的原子

利用率为100%B.CH4→CH3COOH过程中，有C—H发生断裂C.①→②放出能量并形成了C—CD.该催化剂可改变反应的反应热√1234567891011121314综合强化解析CH4＋CO2―→CH3COOH，反应的原子利用率为100%，A对；由题图可知，CH4→CH3COOH有C—H发生断裂，B对；反应物总能量高于生成物总能量，反应放出能量，①→②形成了C—C，C对；催化剂只改变反应的途径，不改变反应的反应热，D错。123456789101112131411.用氢气还原氮氧化物的反应为2H2＋2NO===2H2O＋N2，该反应速率与反应物浓度之间满足下面的关系：v＝k·cm(H2)(NO)，其中k是一个常数，m、n的值可由实验测定。科研团队测定了该反应在不同投料关系时N2起始反应速率，数据列于下表：1234567891011121314实验编号起始浓度/×10－3mol·L－1N2反应速率/×10－3mol·L－1·s－1NOH216.001.003.1926.002.006.3831.006.000.4842.006.001.92下列说法正确的是A.m＝2、n＝1B.实验2中NO的平均反应速率约为1.28×10－3mol·L－1·s－1C.增大反应物浓度，活化分子百分数增大，有效碰撞几率增大D.与H2相比，NO浓度的变化对反应速率影响更为显著√1234567891011121314解析利用编号1和2的实验数据，v1＝k×(1.00×10－3)m×(6.00×10－3)n＝3.19×10－3，v2＝k×(2.00×10－3)m×(6.00×10－3)n＝6.38×10－3，可以求出m＝1；利用编号3和4的实验数据，v3＝k×(6.00×10－3)m×(1.00×10－3)n＝0.48×10－3，v4＝k×(6.00×10－3)m×(2×10－3)n＝1.92×10－3，可以求出n＝2，故A项错误；速率之比等于化学计量数之比，2v(N2)＝v(NO)，则NO的平均反应速率约为1.28×10－2mol·L－1·s－1，故B项错误；增大反应物浓度，活化分子浓度增大，但是活化分子百分数不变，有效碰撞几率增大，故C项错误；经过计算，n＝2，指数较大，对速率影响较大，或者经过数据对比，也可以得知，NO浓度的变化对反应速率影响更为显著，故D项正确。123456789101112131412.(2021·长沙模拟)活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是1234567891011121314A.该反应为吸热反应B.产物的稳定性：P1>P2C.该历程中最大正反应的活化能

E正＝186.19kJ·mol－1D.相同条件下，由中间产物Z转

化为产物的速率：v(P1)<v(P2)√解析根据图像可知，此反应的反应物的总能量大于生成物的总能量，故此反应是放热反应，故A错误；物质的能量越高，物质越不稳定，根据图像可知，产物P1的能量高于产物P2的能量，故产物的稳定性：P1<P2，故B错误；最大的正反应的活化能出现在由中间产物Z到过渡态Ⅳ时，即最大正反应的活化能E正＝－18.92kJ·mol－1－(－205.11kJ·mol－1)＝186.19kJ·mol－1，故C正确；1234567891011121314相同条件下，反应所需的活化能越小，则反应的速率越快，由于到产物P1所需活化能更小，故反应速率更快，故v(P1)>v(P2)，故D错误。123456789101112131413.某反应过程的能量变化关系如图所示，按要求回答下列问题：1234567891011121314(1)已知热化学方程式H2(g)＋

O2(g)===H2O(g)

ΔH＝－241.8kJ·mol－1，该反应的活化能为167.2kJ·mol－1，则其逆反应的活化能为________________。409.0kJ·mol－1解析该反应的活化能为167.2kJ·mol－1，则其逆反应的活化能＝正反应活化能－反应焓变＝167.2kJ·mol－1－(－241.8kJ·mol－1)＝409.0kJ·mol－1。1234567891011121314(2)已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)

ΔH＝＋1.5kJ·mol－1，某同学根据该反应吸收的热量较小，认为由石墨变为金刚石的反应很容，但事实上该反应却很难发生，需要很高的很大的压强，请你分析造成这种现象的主要因素是____________________。该反应的活化能很高解析虽然石墨和金刚石的能量相差不大，但该反应的活化能很高，因此引发该反应需要很高的很大的压强。1234567891011121314(3)对于同一反应，图中虚线Ⅱ与实线Ⅰ相比，活化能降低，活化分子百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是______________。使用了催化剂解析催化剂能够降低反应的活化能，提高活化分子百分数，加快反应速率，因此虚线Ⅱ中改变的条件是使用了催化剂。123456789101112131414.[2020·浙江7月选考，29(1)③改编]当今社会面临能源短缺的问题，对资源综合利用有重要的意义。反应C2H6(g)＋CO2(g)

C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)

ΔH2＝＋177kJ·mol－1，