《2.1.3活化能》參考課件

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率第三課時(shí)活化能第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡引課視頻：有效碰撞、活化分子和活化能如何解釋濃度、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?無效碰撞有效碰撞力量不夠取向不好好球！有效碰撞學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的；認(rèn)識(shí)基元反應(yīng)活化能對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，能從控制化學(xué)反應(yīng)速率的角度分析和選擇反應(yīng)條件。2．能根據(jù)簡(jiǎn)單的碰撞理論說明溫度、濃度、催化劑等是如何影響化學(xué)反應(yīng)速率的。體會(huì)理論模型的構(gòu)建過程，強(qiáng)化模型認(rèn)知意識(shí)。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)歷程例如：

2HI=H2+I2

第一步：2HI→H2+2I?第二步：

2I?→I2

自由基：帶有單電子的原子或原子團(tuán)基元反應(yīng)發(fā)生的條件※先決條件是反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞

。反應(yīng)分子的每一次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？※反應(yīng)物分子必須具有一定的能量；※碰撞時(shí)有合適的取向。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。2、有效碰撞分子不停運(yùn)動(dòng)接觸碰撞有效碰撞無效碰撞能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞發(fā)生有效碰撞的條件（1）發(fā)生碰撞的分子必須有足夠高的能量（2）分子發(fā)生碰撞時(shí)必須有合理的取向推論：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。3、活化分子和活化能①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子思考：活化分子具有的高能量從何來?吸收外界能量（如加熱、光照等）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。活化分子百分?jǐn)?shù)=活化分子數(shù)反應(yīng)物分子數(shù)×100%其他條件不變時(shí)，同一反應(yīng)活化分子在反應(yīng)物中所占的百分?jǐn)?shù)是一定的。②活化能：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能量反應(yīng)過程E1E2反應(yīng)物生成物活化分子活化能反應(yīng)熱E1：反應(yīng)的活化能E2：活化分子變成生成物分子放出的能量E1－E2：反應(yīng)熱③反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系特別提示：活化能越小，普通分子就越容易變成活化分子。也可認(rèn)為逆反應(yīng)的活化能④化學(xué)反應(yīng)速率與活化分子、有效碰撞的關(guān)系反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)越大、單位體積內(nèi)活化分子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)越多，化學(xué)反應(yīng)速率越快。不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)無效碰撞普通分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)有效碰撞活化分子取向合適取向不合適活化能單位體積內(nèi)活化分子數(shù)單位體積內(nèi)分子總數(shù)活化分子百分?jǐn)?shù)＝×小結(jié)1：有效碰撞理論有效碰撞次數(shù)的多少與單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子的多少有關(guān)課堂練習(xí)1：下列說法正確的是（）①活化分子間的碰撞一定能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)②普通分子間的碰撞有時(shí)也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

③活化分子比普通分子具有較高的能量

④化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是原子的重新組合

⑤化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成過程

⑥化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是活化分子有合適取向的有效碰撞③④⑤二：用有效碰撞理論解釋外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響課本P26思考與討論反應(yīng)物濃度增大，即單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子總數(shù)增大單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加有效碰撞次數(shù)增多反應(yīng)速率加快1、濃度（壓強(qiáng)）對(duì)反應(yīng)速率的影響注意：活化分子百分?jǐn)?shù)沒變溫度升高單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多（活化分子百分?jǐn)?shù)增大）有效碰撞次數(shù)增多反應(yīng)速率加快分子活得更高能量2、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響另一原因：溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加快，碰撞頻率提高。3、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響使用催化劑降低活化能活化分子百分?jǐn)?shù)增大（活化分子數(shù)目增多）有效碰撞次數(shù)增多化學(xué)反應(yīng)速率加快未使用催化劑時(shí)：反應(yīng)A+B=AB的活化能為Ea使用催化劑K后：反應(yīng)分兩步（歷程改變）第一步：A+K=AK，活化能為EalK是催化劑，前后質(zhì)量不變；AK是中間產(chǎn)物第二步：AK+B=AB+K活化能為Ea2總反應(yīng)：A+B=AB這兩個(gè)分步反應(yīng)的活化能都比原來的Ea要小，因此反應(yīng)速率加快。又因?yàn)镋a1>Ea2,所以第一步是慢反應(yīng)，第二步是快反應(yīng)。而整個(gè)反應(yīng)的速率是由慢反應(yīng)決定的，也叫“決速步驟”。所以第一步的活化能Eal就是在催化劑條件下，整個(gè)反應(yīng)的活化能。2021諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)公布，發(fā)明新催化劑2學(xué)者獲獎(jiǎng)表彰兩人在構(gòu)建分子領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，促成開發(fā)第三類催化劑“不對(duì)稱有機(jī)催化劑（asymmetricorganocatalysis）”生活中環(huán)繞有許多催化劑。通過汽車排氣管中的金屬催化劑——可以將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)換成無害分子，又或是我們?nèi)梭w內(nèi)的各種酶——幫助我們分解消化食物、新陳代謝等等。在這些過程中“催化劑”是控制與改變化學(xué)反應(yīng)重要物質(zhì)。單位時(shí)間內(nèi)、單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增大增大反應(yīng)物濃度升高溫度增大化學(xué)反應(yīng)速率增大氣體壓強(qiáng)催化劑單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)增大小結(jié)2：有效碰撞理論解釋反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響課堂練習(xí)2：下列說法不正確的是()A.增加反應(yīng)物濃度可增大單位體積內(nèi)活化分子數(shù)，活化分子百分?jǐn)?shù)保持不變B.升高溫度可以增大活化分子百分?jǐn)?shù)，從而加快化學(xué)反應(yīng)速率C.壓縮容器的容積，增大壓強(qiáng)，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，從而加快任一反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率D.催化劑可以降低反應(yīng)所需的活化能，活化分子百分?jǐn)?shù)增大C課堂練習(xí)3：已知溫度不同，NO2和CO之間發(fā)生反應(yīng)的機(jī)理不同。①673K時(shí)，NO2和CO發(fā)生基元反應(yīng)(即一步完成)：NO2+CO=NO+CO2，其反應(yīng)過程如圖所示：②473K時(shí)，則經(jīng)過兩步反應(yīng)，反應(yīng)機(jī)理是：NO2+NO2→NO+NO3(慢)，CO+NO3→NO2+CO2(快)。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）A．相同條件下，活化分子的能量比對(duì)應(yīng)反應(yīng)物分子的能量高B．473K時(shí)，總反應(yīng)速率由第一步?jīng)Q定C．使用催化劑可增加活化分子百分?jǐn)?shù)，加快反應(yīng)速率改變反應(yīng)熱D．溫度不同反應(yīng)機(jī)理不同，但都經(jīng)歷氮氧鍵斷裂和碳氧鍵生成的過程C課堂練習(xí)4（2021全國(guó)）鹵代烴與端基炔(R‘C≡CH)催化偶聯(lián)反應(yīng)的一種機(jī)理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．偶聯(lián)反應(yīng)中起催化作用的是M和CuIB．R＇C≡CCu為該催化過程的中間產(chǎn)物C．該偶聯(lián)反應(yīng)的原理為R＇C≡CH+RI→R＇C≡CR+HID．該催化機(jī)理改變了反應(yīng)路徑和反應(yīng)熱D4、影響化學(xué)反應(yīng)速率的其他因素光輻射、放射線輻照、超聲波、電弧、強(qiáng)磁場(chǎng)、高速研磨等總之，向反應(yīng)體系輸入能量，都有可能影響化學(xué)反應(yīng)速率

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)——參照課本P28影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋單位時(shí)間內(nèi)、單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)改變改變化學(xué)反應(yīng)速率課堂小結(jié)有效碰撞理論單位體積內(nèi)活化分子數(shù)改變濃度、壓強(qiáng)活化分子百分?jǐn)?shù)數(shù)改變溫度、催化劑1.下列說法正確的是()

A、一定條件下，增大反應(yīng)物的量會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率

B、增大壓強(qiáng)，肯定會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率

C、活化分子間所發(fā)生的碰撞為有效碰撞

D、能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫活化分子D課堂達(dá)標(biāo)隨堂練習(xí)2．下列說法錯(cuò)誤的是（）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相當(dāng)高的能量F.活化能指活化分子多出反應(yīng)物分子平均能量的那部分能量G.使用催化劑能改變分子的活化能H.催化劑能使不起反應(yīng)的物質(zhì)間發(fā)生反應(yīng)CDH3.在有氣體參加的反應(yīng)中，能使反應(yīng)物中活化分子總數(shù)和活化分子百分?jǐn)?shù)都增大的措施有()①增大反應(yīng)物濃度②增大壓強(qiáng)③升高溫度④加入催化劑A.①② B.②④ C.①③ D.③④D4．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

A5、已知Cl2(g)+CO(g)?COCl2(g)的速率方程[k為速率常數(shù)，只受溫度影響]，該反應(yīng)可認(rèn)為經(jīng)過以