分子平均動能與反應(yīng)活化能重點

分子平均動能與反應(yīng)活化能本教案為2008思源E-teaching金獅獎得獎教案,

開放各界下載使用,惟請註明教案出處及作者姓名,更多教案歡迎至思源科技教育基金會網(wǎng)站.tw

下載。臺中縣明道高級中學(xué)程明亮老師陳義忠老師分子平均動能與反應(yīng)活化能單元目標：能知道同溫時，分子動能的分布。能了解碰撞學(xué)說的概念。能說明分子動能與活化能的關(guān)係。能明白催化劑如何影響反應(yīng)速率。同溫時分子動能相同嗎?若同溫時，設(shè)起初分子動能相同，但因分子運動互相碰撞，產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移，造成最後各分子的動能有大有小，只有高動能的分子可以克服分子間引力，優(yōu)先脫離液面，變成水蒸氣分子。25℃H2O溫度與分子平均動能的關(guān)係

氣體動力方程式：故得：理想氣體方程式：P：氣體壓力V：容器體積n：氣體莫耳數(shù)T：絕對溫度N：氣體分子數(shù)

：分子平

均動能即同溫時，分子平均動能相等，但各分子的個別動能不盡相同。XX中學(xué)高一6班

第一次月考成績資料

分數(shù)100︱9089︱8079︱7069︱6059︱5049︱4039︱3029︱2019︱109︱0人數(shù)137161262100統(tǒng)計全班人數(shù)：48人平均分數(shù)：64分相當於分子總數(shù)相當於平均動能→→每個學(xué)生的分數(shù)不盡相等→表示各分子的動能不盡相同(分子動能與分子數(shù)的分布圖)(分子數(shù))(動能)結(jié)論一溫度一定時，分子之平均動能一定，但各分子之個別動能則有一定差異的分布，高動能與低動能分子均較少，多數(shù)分子之動能在平均動能附近。分子數(shù)動能碰撞學(xué)說要反應(yīng)一定要彼此碰撞(能產(chǎn)生反應(yīng)的碰撞稱有效碰撞)但碰撞不一定會產(chǎn)生反應(yīng)(碰撞而未反應(yīng)者稱無效碰撞)如何產(chǎn)生有效碰撞1.具有足夠的動能2.正確的碰撞位向推論1：具足夠動能，但碰撞位向不正確→無效碰撞推論2：碰撞位向正確，但分子動能不足→無效碰撞碰撞位向的探討Ⅰ例1.或生成非正確碰撞位向為正確碰撞位向碰撞位向的探討Ⅱ例2.或生成非正確碰撞位向為正確碰撞位向+動能分布曲線分子數(shù)動能低溫高溫E產(chǎn)生反應(yīng)所需最低能量(稱低限能)紅色面積：高溫時，能產(chǎn)生有效碰撞之分子總數(shù)藍色面積：低溫時，能產(chǎn)生有效碰撞之分子總數(shù)若紅色面積是藍色面積的n倍，即高溫反應(yīng)速率是低溫反應(yīng)速率的n倍!XX中學(xué)高一6班

第一次月考成績資料分數(shù)100︱9089︱8079︱7069︱6059︱5049︱4039︱3029︱2019︱109︱0人數(shù)137161262100統(tǒng)計全班人數(shù)：48人→相當於分子總數(shù)平均分數(shù)：64分→相當平均動能規(guī)定：80分以上始準參加籃球校隊選拔可參加選拔：4人→相當於具足夠動能分子數(shù)越山過程為化學(xué)反應(yīng)的模型越山過程的位能障礙總位能反應(yīng)進行反應(yīng)過程

的位能變化量(稱反應(yīng)熱)反應(yīng)過程的位能障礙(稱為活化能)反應(yīng)物因碰撞產(chǎn)生的高位能暫時結(jié)合體(稱活化錯合物)逆反應(yīng)的活化能反應(yīng)物能量不足時，無法克服位能障礙反應(yīng)物具足夠能量，可以克服位能障礙反應(yīng)物生成物結(jié)論二化學(xué)反應(yīng)均需克服一位能障礙，此位能障礙稱為活化能。只有具足夠能量的分子，可以在有效碰撞中，克服位能障礙，反應(yīng)變成生成物。定溫下的反應(yīng)熱(△H)

=生成物的總熱含量–反應(yīng)物的總熱含量

=生成物的總位能–反應(yīng)物的總位能

=正反應(yīng)的活化能–逆反應(yīng)的活化能催化劑的角色總位能反應(yīng)進行未加催化劑之活化能Ea催化劑改變反應(yīng)途徑若新途徑之活化能Ea’小於Ea，則稱此催化劑為正催化劑若新途徑之活化能Ea’大於Ea，則稱此催化劑為負催化劑加催化劑之活化能Ea’不同的反應(yīng)途徑代表不同的反應(yīng)過程未加催化劑時，一步完成，所需活化能較高不同的反應(yīng)途徑代表不同的反應(yīng)過程加入催化劑時，分三步進行，但所需活化能較低第一中間物第二中間物活化錯合物與中間產(chǎn)物的討論相同點：

兩者均是反應(yīng)過程暫時產(chǎn)生的物質(zhì)，既非反應(yīng)物，亦非最後生成物。相異點：

1.反應(yīng)途徑中的位置不同：

2.位能高低有別：

3.存在時間不等：活化錯合物與中間產(chǎn)物的相異點：1.反應(yīng)途徑中的位置不同：

活化錯合物在峰頂位置

中間產(chǎn)物在谷底位置

2.位能高低有別：

活化錯合物為高位能之不穩(wěn)定物質(zhì)

中間產(chǎn)物為較低位能之暫時性產(chǎn)物

3.存在時間不等：

活化錯合物存在時間短暫，不易觀察到

中間產(chǎn)物存在時間稍長，可以觀察到活化能與低限能的關(guān)係總位能反應(yīng)進行藍色面積：未加催化劑時，能產(chǎn)生有效碰撞之分子總數(shù)紅色面積：加入催化劑時，能產(chǎn)生有效碰撞之分子總數(shù)總位能反應(yīng)進行分子數(shù)動能若紅色面積是藍色面積的n倍，即表示加入催化劑，使反應(yīng)速率變成原來n倍!催化劑與反應(yīng)速率示範實驗Ⅰ材料：

30%雙氧水 約25毫升

硫酸鐵與硫酸亞鐵粉末 約2克

聚丙烯飲料空瓶 1個

帶線茶包 1個實驗名稱：

阿拉丁神燈–精靈出現(xiàn)的前奏影片下一頁催化劑與反應(yīng)速率示範實驗Ⅱ材料：

量筒(50mL或100mL) 1個

洗碗精 1小瓶

30%雙氧水 約25毫升

碘化鉀晶體 約1克

澱粉 約1克

實驗名稱：

大象的牙膏–幫大象刷刷牙吧!影片下一頁結(jié)論三催化劑可以改變反應(yīng)途徑，正催化劑提

供另一條需要較低活化能的路徑，因此

可使反應(yīng)加速。

如：有時為了使物質(zhì)能保存較久，需加入

負催化劑來抑制反應(yīng)速率。常見者為食品中添加防腐劑，以延長保存期限，或在濃雙氧水中添加H3PO4來抑制過氧化氫的分解。本單元總結(jié)反應(yīng)物分子各自具有本身的動能，當動能≥低限能時，則這些分子可在碰撞過程中將本身動能轉(zhuǎn)換成位能，進而到達活化錯合物的高位能位置，當活化錯合物形成生成物時，位能逐漸釋放，轉(zhuǎn)換成生成物的動能，此為有效碰撞的能量變化過程。若反應(yīng)物分子動能＜低限能時，則這些分子無論如何碰撞，均無法到達活化錯合物的高位能位置，故均為無效碰撞。評量1.由定量雙氧水分解製氧有下列兩種方式：甲路徑：乙路徑：已知最初產(chǎn)生氣泡速率乙＞甲，試回答下列問題：(a)那一條路徑所需活化能較高?(b)乙路徑的催化劑與中間產(chǎn)物分別為何?

(c)甲、乙兩路徑，當反應(yīng)完成，H2O2全部用盡時，所收集的O2是否相等?(d)甲、乙兩路徑的反應(yīng)熱是否相同?反應(yīng)所需低限能是否相同?