活化能+碰撞理論【 知識(shí)精講+備課精思+拓展提升 】 高二化學(xué) 課件（人教版2019選擇性必修1）

新教材第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)速率第一節(jié)第3課時(shí)活化能有效碰撞2molH2和1molO2混合于一個(gè)潔凈的容器內(nèi)，已知常溫常壓下，每個(gè)氫分子和氧分子自身或它們之間每秒鐘平均碰撞2.355×1010次，如果每一次碰撞都能夠引發(fā)反應(yīng)，試想會(huì)有什么樣的現(xiàn)象？引入新課極短時(shí)間內(nèi)如果每一次碰撞都能引發(fā)反應(yīng)，整個(gè)容器中的氫氣和氧氣將在極短的時(shí)間內(nèi)全部變成水。然而事實(shí)并非如此，為什么呢？引入新課絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)，并不是簡(jiǎn)單一步就完成的，而是經(jīng)過多個(gè)反應(yīng)步驟?；瘜W(xué)反應(yīng)是有歷程的！一、有效碰撞理論【思考】(1)有效碰撞？(2)活化分子？(3)活化能？閱讀課本P25--26——三、活化能2HI==H2＋I(xiàn)2①2HI→H2＋2I·②2I·→I2一、有效碰撞理論基元反應(yīng)大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過多個(gè)反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)，每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)。反應(yīng)機(jī)理先后進(jìn)行的基元反應(yīng)反映了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)歷程，反應(yīng)歷程又稱反應(yīng)機(jī)理。1．基元反應(yīng)和反應(yīng)歷程自由基帶有單電子的原子或原子團(tuán)分兩步注意：①對(duì)于由多個(gè)基元反應(yīng)組成的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)的快慢由最慢的一步基元反應(yīng)決定。②微粒H·、O·、I·和·OH

等存在未成對(duì)電子，它們稱為自由基(H·和O·、I·也稱為自由原子)。自由基反應(yīng)活性很強(qiáng)，壽命極短。2．基元反應(yīng)發(fā)生的條件是什么啟動(dòng)了“基元反應(yīng)”？※先決條件是反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞

。要發(fā)生反應(yīng)，對(duì)于碰撞也是有要求的。通常情況下，當(dāng)氣體的濃度為1mol/L時(shí)，在每立方厘米、每秒內(nèi)反應(yīng)物分子間的碰撞可達(dá)到1028次。如果反應(yīng)物分子間的任何一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)的話，反應(yīng)只需10-5s就可以完成。換言之，任何氣體的反應(yīng)均可以瞬間完成。但實(shí)際并非如此。一、有效碰撞理論——有效碰撞3.有效碰撞:一、有效碰撞理論HIHI能量（活化能）普通分子活化分子先認(rèn)識(shí)下普通分子與活化分子。普通分子間的碰撞，無法發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?？纯雌胀ǚ肿娱g的碰撞活化分子間的碰撞，可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。看看活化分子間的碰撞I2H2發(fā)生有效碰撞的條件發(fā)生有效碰撞的條件①發(fā)生碰撞的分子具有較高的能量有效碰撞②分子有合適取向活化分子HI分解反應(yīng)中分子碰撞示意圖碰撞時(shí)能量不足碰撞時(shí)取向不合適有效碰撞活化分子類比：投籃①運(yùn)動(dòng)員具有足夠的力量；②應(yīng)有合適的取向力度不夠，球挨不到籃力度足夠，投籃方向不對(duì)，也進(jìn)不了球力度足夠，+合適的取向，球落入籃筐。如果分子間能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：1.反應(yīng)物分子必須相互碰撞；2.碰撞分子必須具有足夠的能量3.活化分子碰撞時(shí)，必須有合適的取向活化分子前提一、有效碰撞理論3.有效碰撞:能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞。4.活化分子:(比普通分子能量高)能夠發(fā)生有效碰撞的分子解析：[類比于班上的活躍份子]活化分子之所以能夠發(fā)生有效碰撞，是由于他們的能量高，發(fā)生碰撞時(shí)能夠克服相撞分子間的排斥力，并且破壞分子內(nèi)部“化學(xué)鍵”，從而導(dǎo)致反應(yīng)物舊鍵斷裂，重新組合成新的化學(xué)鍵，形成生成物分子，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。問題：活化分子具有的高能量從何來?①吸收外界能量(如加熱、光照等)

②分子間碰撞時(shí)，能量交換不均衡而出現(xiàn)較高能量的分子?；罨肿影俜?jǐn)?shù)：即活化分子在反應(yīng)物中所占的個(gè)數(shù)百分比活化分子百分?jǐn)?shù)=活化分子數(shù)分子總數(shù)×100%A%=N活N總×100%N活=N總×A%表達(dá)式:或4、活化分子:(比普通分子能量高)能夠發(fā)生有效碰撞的分子解析：[類比于班上的活躍份子]活化分子之所以能夠發(fā)生有效碰撞，是由于他們的能量高，發(fā)生碰撞時(shí)能夠克服相撞分子間的排斥力，并且破壞分子內(nèi)部“化學(xué)鍵”，從而導(dǎo)致反應(yīng)物舊鍵斷裂，重新組合成新的化學(xué)鍵，形成生成物分子，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。5.活化能:此為放熱反應(yīng)△H=E1-

E2<0E1：反應(yīng)的活化能E2：活化分子變成生成物分子放出能量(即形成新鍵釋放的能量E放)(即斷開舊鍵吸收的能量E吸)活化能也可認(rèn)為逆反應(yīng)的活化能4.活化分子:(比普通分子能量高)能夠發(fā)生有效碰撞的分子活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差(1)不同的化學(xué)反應(yīng)所需的活化能差別很大。此為吸熱反應(yīng)△H=E1-

E2>0E1：反應(yīng)的活化能E2：活化分子變成生成物分子放出能量說明：(2)活化能越小,普通分子越容易變成活化分子,反應(yīng)越容易發(fā)生。(即斷開舊鍵吸收的能量E吸)(即形成新鍵釋放的能量E放)(3)活化能的大小對(duì)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱不產(chǎn)生任何影響！此為放熱反應(yīng)△H=E1-

E2<0有沒有活化能為0的化學(xué)反應(yīng)？案例1：AgNO3溶液與NaCl溶液混合離子間的反應(yīng)瞬間完成可看作活化能為0案例2：在高空50~85Km的大氣層，平均溫度只有-50℃，存在大量自由原子之間的反應(yīng)，不需要活化能的推動(dòng)。

反應(yīng)活化能為0的反應(yīng)：自由移動(dòng)的原子或離子之間的反應(yīng)一個(gè)反應(yīng)要發(fā)生一般要經(jīng)歷哪些過程？普通分子活化能活化分子合理取向的碰撞有效碰撞新物質(zhì)能量一、有效碰撞理論同步練習(xí)下列說法正確的是（）A.當(dāng)碰撞的分子具有足夠的能量和適當(dāng)?shù)娜∠驎r(shí),才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)B.發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子C.活化分子間的碰撞一定是有效碰撞D.活化分子間每次碰撞都發(fā)生化學(xué)反應(yīng)E.能發(fā)生有效碰撞的分子必須具有較高的能量F.活化能是指活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子平均能量的差值。G.催化劑能使不起反應(yīng)的物質(zhì)間發(fā)生反應(yīng)√√√ABEF√×××單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多歸納：有效碰撞理論與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系活化能越低普通分子越易變成活化分子單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多化學(xué)反應(yīng)速率加快能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞結(jié)論：某一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的速率大小與單位時(shí)間內(nèi)分子有效碰撞的次數(shù)有關(guān)，單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)越多，該反應(yīng)的速率越快。探究分析如何用碰撞理論解釋濃度、壓強(qiáng)、溫度及催化劑等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響呢?1．濃度(1)規(guī)律：其他條件不變時(shí)，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率增大；反之則速率減小。(2)解釋：二、有效碰撞理論對(duì)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋思考：增大濃度，反應(yīng)物分子中活化分子百分?jǐn)?shù)變了嗎？沒變但單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子的總數(shù)增多了，活化分子數(shù)也增多理論解釋：濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響溫度不變,A%不變單位體積內(nèi)N活→單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)→單位體積內(nèi)N總濃度→化學(xué)反應(yīng)速率↑N活=N總×活化分子%N總：10N活：3A%=30%N總：20N活：6A%=30%例1、室溫下,同種規(guī)格的鋁片分別與下列物質(zhì)混合生成H2的化學(xué)反應(yīng)速率最大的是(

)A.0.1mol/L的鹽酸15mLB.0.2mol/L的鹽酸12mLC.0.15mol/L的硫酸10mLD.18mol/L的硫酸15mLC注意：b、若隨著濃度的改變，物質(zhì)的本質(zhì)發(fā)生了變化，那么反應(yīng)速率的含義也不同了。如：硫酸與鐵的反應(yīng)a、對(duì)于純固體或液體的反應(yīng)物，一般情況下其濃度是常數(shù)，因此改變它們的量不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。應(yīng)用1：一定條件下，在CaCO3(塊狀)+2HCl=CaCl2+H2O+CO2反應(yīng)中，為了加快反應(yīng)的速率，下列那些方法可行：A、增加HCl的濃度B、加水C、增加同濃度鹽酸的量D、改加CaCO3粉末AD應(yīng)用3：若將物質(zhì)的量相等的HI氣體分別放在等容積的兩個(gè)針桶中，一個(gè)保持體積不變，另一個(gè)壓縮為原來的1/2。其它條件不變，則HI的分解反應(yīng)速率誰快?應(yīng)用2：如反應(yīng)：3KSCN+FeCl3==Fe(SCN)3+3KCl若在上述反應(yīng)體系中加入KCl晶體，會(huì)不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率？不會(huì)。因?yàn)榉磻?yīng)實(shí)質(zhì)為：Fe3++3SCN-=Fe(SCN)32．壓強(qiáng)（有氣體參加的反應(yīng)）(1)規(guī)律：其他條件不變時(shí)，壓強(qiáng)的改變?nèi)粢鹆朔磻?yīng)物濃度的變化，則反應(yīng)速率改變。二、有效碰撞理論對(duì)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋即壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，可轉(zhuǎn)化成濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。P增大→C成比例增大，P減小→C成比例減小壓強(qiáng)只對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)的速率有影響（緊扣對(duì)C的影響）

增大壓強(qiáng)，相當(dāng)于增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率加快。對(duì)于微觀問題的分析，應(yīng)該“建立模型”幫助理解問題增大壓強(qiáng)壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響1增大總壓強(qiáng)的方法體積不變，充入惰性氣體或不反應(yīng)氣體單位體積內(nèi)活化分子數(shù)不變有效碰撞次數(shù)不變反應(yīng)速率不變反應(yīng)物、生成物度濃度不變壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響2充入惰性氣體，保持總壓強(qiáng)不變體積增大單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減小有效碰撞次數(shù)減小反應(yīng)速率減小反應(yīng)物、生成物度濃度減小壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響3練、對(duì)于反應(yīng)N2+O2=2NO在密閉容器中進(jìn)行，下列條件哪些不能加快該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率（）A、縮小體積使壓強(qiáng)增大B、體積不變充入N2

使壓強(qiáng)增大C、體積不變充入O2使壓強(qiáng)增大D、使體積增大到原來的2倍E、體積不變充入氦氣使壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響DE××T↑→普通分子變?yōu)榛罨肿印?↑3．溫度(1)規(guī)律：其他條件不變時(shí)，升溫，反應(yīng)速率增大；反之則速率減小。二、有效碰撞理論對(duì)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋(2)解釋：溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響T普通分子變成活化分子活%N活有效碰撞VN總：10A%=30%N活：3N活：7N總：10A%=70%溫度升高友情提醒：溫度對(duì)任何反應(yīng)的反應(yīng)速率皆有影響，但對(duì)于吸熱或放熱反應(yīng)影響的程度不同，對(duì)吸熱反應(yīng)影響程度較大。例、對(duì)于反應(yīng)M+N→P，如果溫度每升高10℃，反應(yīng)速率增加為原來的3倍。在10℃時(shí)完成反應(yīng)的20%需要162min，將溫度提高到50℃完成反應(yīng)的20%需要的時(shí)間為()A.2min

B.3min

C.6min

D.9minA

一般說來，溫度每升高10℃，反應(yīng)速率增加2-4倍。V×倍數(shù)值（t2-t1)/10=變化后的反應(yīng)速率4．催化劑(1)規(guī)律：其他條件不變，催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)速率。(通常指正催化劑)(2)解釋：二、有效碰撞理論對(duì)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋正催化劑→降低反應(yīng)的活化能催化劑——改變反應(yīng)的歷程加催化劑活%增大有效碰撞次數(shù)增多反應(yīng)速率加快催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響

普通分子變成活化分子活化能降低N活加催化劑友情提醒：使用正催化劑同等程度的降低了正逆反應(yīng)的活化能，所以可以同等程度的增大正逆反應(yīng)速率，從而縮短反應(yīng)到達(dá)平衡所需時(shí)間。沒特別指明一般指正催化劑催化劑具有一定的選擇性生成物平均能量活化分子具有能量反應(yīng)物平均能量能量反應(yīng)物平均能量生成物平均能量解釋：“對(duì)可逆反應(yīng)而言，催化劑既能催化正反應(yīng)又能催化逆反應(yīng)”試?yán)萌鐖D原理加以解釋？E1E2有催化劑活化分子無催化劑H2O2+MnO2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O………①M(fèi)n2++H2O2=MnO2+2H+……②

思考：加入催化劑改變反應(yīng)歷程是怎么回事？為什么加入催化劑能降低活化能？2H2O2

======O2↑+2H2O……

③MnO2=②+①簡(jiǎn)化后2H2O2

======O2↑+2H2O催化劑的研究是高科技領(lǐng)域的重要內(nèi)容。練1：某反應(yīng)過程中的能量變化如圖所示，下列說法正確的是()A.改變催化劑，可改變?cè)摲磻?yīng)的活化能

B.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)熱等于△HC.a反應(yīng)過程有催化劑參與

D.在催化劑作用下，該反應(yīng)的活化能等于E1+E2E1、E2分別代表b反應(yīng)過程中各步反應(yīng)的活化能，整個(gè)反應(yīng)的活化能為能量較高的E1，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。A×××練習(xí)2：NO在空氣中存在如下反應(yīng)：催化劑呈現(xiàn)幾個(gè)活化能較低的過渡態(tài)【解析】快反應(yīng)速率快，圖像表征為活化能低；慢反應(yīng)反應(yīng)速率慢，圖像表征為活化能高。在思考多步反應(yīng)中速率控制步驟時(shí)，我們要考慮活化能高，比較難進(jìn)行的反應(yīng)是速率控制步驟。因此在實(shí)際生產(chǎn)中我們可以通過選擇慢反應(yīng)的合適催化劑來加快總反應(yīng)速率。2NO(g)＋O2(g)?2NO2(g)，△H＜0。此反應(yīng)分兩步進(jìn)行：Ⅰ.2NO(g)

?N2O2(g)，△H1>0；Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)?2NO2(g)，△H2＜0。反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率數(shù)值較大，是一個(gè)快反應(yīng)，而反應(yīng)Ⅱ是一個(gè)慢反應(yīng)。試確定哪步反應(yīng)是反應(yīng)速率的決速步驟，并繪制化學(xué)反應(yīng)歷程與能量變化圖像。能量反應(yīng)過程EE1反應(yīng)物生成物△H加催化劑E2練習(xí)3：反應(yīng)2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)經(jīng)歷如下歷程：第一步N2O5

?NO3＋NO2，快速平衡；第二步NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2，慢反應(yīng)；第三步NO＋NO3→2NO2，快反應(yīng)。其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是（）A.v(第一步的逆反應(yīng))

＞v(第二步反應(yīng))

B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D.第三步反應(yīng)的活化能較高ACNO第二步為慢反應(yīng)，故NO2與NO3的碰撞僅部分有效較低[練后反思]多步反應(yīng)或由多個(gè)基元反應(yīng)組成的化學(xué)反應(yīng)，

其總反應(yīng)速率主要由反應(yīng)速率慢的一步反應(yīng)決定。2.化學(xué)反應(yīng)速率與其活化能的大小密切相關(guān)，

活化能越低，反應(yīng)速率越快。知識(shí)拓展P28知識(shí)拓展艾哈邁德·澤維爾（????????，AhmedHassanZewail），埃及化學(xué)家，飛秒化學(xué)專家。他研究的技術(shù)能將研究化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間尺度縮減至飛秒，透過攝影將化學(xué)反應(yīng)中每個(gè)微細(xì)變化忠實(shí)地紀(jì)錄。飛秒化學(xué)飛秒化學(xué)沖刺時(shí)間分辨技術(shù)飛秒激光器1.濃度：反應(yīng)物濃度增大N總↑N活增大→有效碰撞↑→V↑活%不變2.壓強(qiáng):縮小容器體積，增大壓強(qiáng)3.溫度:4.催化劑:升高溫度普通分子獲得能量，變成活化分子N總不變活%↑N活增大→有效碰撞↑→V↑加催化劑活化能降低普通分子升級(jí)為活化分子N總不變活%↑N活增大→有效碰撞↑→V↑注意：濃度、壓強(qiáng)：不改變“活%”只改變N總溫度、催化劑才改變“活%”一、有效碰撞理論二、有效碰撞理論對(duì)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋課堂小結(jié)(1)催化劑能降低反應(yīng)的活化能,ΔH也會(huì)發(fā)生變化。(2)雙氧水中加入MnO2,可以使生成O2的速率增大,是因?yàn)镸nO2的催化作用。(3)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等條件下二者對(duì)H2O2分解速率的改變相同。(4)升高溫度時(shí)，不論正反應(yīng)是吸熱還是放熱，正、逆反應(yīng)的速率都增大?！痢痢獭?．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。2．下列有關(guān)活化分子的說法正確的是(

)A．增大反應(yīng)物濃度可以提高活化分子百分?jǐn)?shù)B．增大體系的壓強(qiáng)一定能提高活化分子百分?jǐn)?shù)C．使用合適的催化劑可以增大活化分子的能量D．升高溫度能提高活化分子百分?jǐn)?shù)D3．某溫度下，體積一定的密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s)

ΔH>0，下列敘述正確的是(

)A．在容器中通入氬氣，反應(yīng)速率不變B．加入少量W，逆反應(yīng)速率增大C．升高溫度，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小D．將容器的體積縮小，可增大活化分子的百分?jǐn)?shù)，有效碰撞次數(shù)增大

A4.下列說法中有明顯錯(cuò)誤的是(

)A.對(duì)有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),增大壓強(qiáng)使體系體積減小,可使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加,因而反應(yīng)速率增大B.活化分子之間發(fā)生的碰撞不一定為有效碰撞C.升高溫度,一般可使活化分子的百分?jǐn)?shù)增大,因而反應(yīng)速率增大D.加入適宜的催化劑,使分子能量增加從而可使活化分子的百分?jǐn)?shù)大大增加,從而成千上萬倍地增大反應(yīng)速率D5.我國(guó)研究人員合作設(shè)計(jì)的一種“松果結(jié)構(gòu)”鉑金屬催化劑，可用于電解法制備氫氣，在制氫效果不變的情況下，將鉑金屬的用量降低到了傳統(tǒng)商業(yè)催化劑的。下列說法錯(cuò)誤的是(