活化能與有效碰撞++高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡2.1.3活化能與有效碰撞理論1.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響;知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程。2.能用簡單碰撞理論說明反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，體會理論模型的建構(gòu)過程，強化模型認知意識。學(xué)習(xí)目標石油的形成氣體的爆炸Na2S2O3與H2SO4的反應(yīng)1、為什么不同反應(yīng)速率千差萬別，同一反應(yīng)，條件不同，速率也不同?思考絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)，并不是簡單一步(一蹴而就)就完成的，化學(xué)反應(yīng)是有歷程的。2、你對“化學(xué)反應(yīng)是有歷程的”這一說法有哪些理解?思考分步進行，反應(yīng)時間較長一.活化能與簡單碰撞理論1、基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程(1)基元反應(yīng)：大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才能實現(xiàn)。其中每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)如：2HI=H2＋I2的2個基元反應(yīng)為2HI→H2＋2I·、2I·―→I2注意：I·，叫自由基（帶有單電子的原子或原子團）(2)反應(yīng)機理：先后進行的基元反應(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)機理(3)許多化學(xué)反應(yīng)都不是基元反應(yīng)，而是由兩個或多個基元步驟完成的。假設(shè)反應(yīng)：A2＋B=A2B是分兩個基元步驟完成的第一步A2＋c→2A(慢反應(yīng))第二步2A+B→A2B+c(快反應(yīng))對于總反應(yīng)來說，決定反應(yīng)速率的肯定是第一個基元步驟，即這種前一步的產(chǎn)物作為后一步的反應(yīng)物的連串反應(yīng)的。總反應(yīng)速率的快慢由那一步?jīng)Q定？決定速率的步驟是最慢的一個基元步驟反應(yīng)機理中間體、催化劑的判斷(1)中間體:只在過程中出現(xiàn)[比如A];(2)催化劑:反應(yīng)前后存在，過程中不存在[比如c]。催化劑直接和原料反應(yīng)，可循環(huán)再生1、過氧化氫H2O2在水溶液中把溴化氫HBr氧化為溴Br2的反應(yīng)：H2O2+2H++2Br－→Br2+2H2O反應(yīng)機理為1.H2O2＋H+＋Br－+Mn2+→HOBr＋H2O(慢反應(yīng))2.HOBr＋Br－＋H+→Br2＋H2O+Mn2+(快反應(yīng))決定速率的就是第

個反應(yīng)。反應(yīng)的中間產(chǎn)物或中間體是

。Mn2+是反應(yīng)中的

。一HOBr催化劑練一練(4)基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件：基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件是反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)2、有效碰撞與活化能(1)化學(xué)反應(yīng)與有效碰撞以“打籃球”為例在(1)中，運動員沒有提供足夠的能量，球沒有落入籃筐；在(2)中，球雖然具有足夠的能量，但沒有合適的取向，球也沒有落入籃筐；在(3)中，球具有足夠的能量和合適的取向，球落入籃筐，這與導(dǎo)致發(fā)生反應(yīng)的分子或離子間的碰撞類似HI的分解反應(yīng)：2HI=H2＋I2，可能有以下幾種碰撞在(1)中，HI分子沒有足夠的能量，因此碰撞過輕，兩個分子又彼此彈離在(2)中，由于碰撞沒有合適的取向，因此兩個分子也彼此彈離；在(3)中，分子具有足夠的能量且碰撞取向合適，因此導(dǎo)致H—I鍵的斷裂及H—H鍵和I—I鍵的形成，即發(fā)生分解反應(yīng)，生成了H2和I2在某個化學(xué)反應(yīng)中，那么多的反應(yīng)物分子，其能量高低各不相同。并且，在通常狀況下，能量相對較高的分子所占的比例較小，能量相對較低的分子所占的比例較大。研究證明，只有能量高度達到某一定值的分子，才能在碰撞以后有可能使原子間的化學(xué)鍵斷裂，從而導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。我們把能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分子碰撞叫做有效碰撞，把能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子。(但是活化分子也并不是每次碰撞都能引起化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生)能夠發(fā)生有效碰撞的一定是活化分子，但是活化分子不一定發(fā)生有效碰撞，能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞才是有效碰撞(2)有效碰撞①概念：把能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞②條件：具有足夠的能量；具有合適的取向(缺一不可，同時滿足)③與反應(yīng)速率的關(guān)系：碰撞的頻率越高，則反應(yīng)速率越快(3)活化能和活化分子①活化分子：把能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子注意：某化學(xué)反應(yīng)一定條件下，反應(yīng)物分子中活化分子百分數(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，叫做反應(yīng)的活化能③活化分子的特點：活化分子具有比普通分子(非活化分子)更高的能量，活化分子在碰撞后有可能使原子間的化學(xué)鍵斷裂從而導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生2、下列說法正確的是()A、一定條件下，增大反應(yīng)物的量會加快化學(xué)反應(yīng)速率。B、增大壓強，肯定會加快化學(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。3、．下列說法不正確的是(

)A．能量較高、有可能發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子B．活化分子的平均能量與所有分子的平均能量之差稱為活化能C．催化劑能參與反應(yīng)，可降低原反應(yīng)所需活化能D．非活化分子也有可能發(fā)生有效碰撞DD練一練3、反應(yīng)物、生成物的能量與活化能有什么關(guān)系?化學(xué)反應(yīng)速率與活化分子、有效碰撞有什么關(guān)系??思考④反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系圖E1：正反應(yīng)的活化能E2：活化分子變成生成物分子放出的能量，也可認為是逆反應(yīng)的活化能E1－E2：反應(yīng)熱，即ΔH＝E1－E2特別提示:活化能越小，普通分子就越容易變成活化分子。⑤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數(shù)越大、單位體積內(nèi)活化分子數(shù)越多，單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)越多，化學(xué)反應(yīng)速率越快。(4)基元反應(yīng)發(fā)生經(jīng)歷的過程一個反應(yīng)要發(fā)生一般要經(jīng)歷的幾個過程過程普通分子得到能量活化分子合理取向的碰撞有效碰撞新物質(zhì)能量活化能基元反應(yīng)過渡狀態(tài)理論(自學(xué))4、能否用碰撞理論解釋:當其他條件相同時，為什么增大反應(yīng)物濃度化學(xué)反應(yīng)速率增大，而反之速率減小?為什么升溫會使化學(xué)反應(yīng)速率增大，而降溫使速率減小?為什么增大壓強會使化學(xué)反應(yīng)速率增大，而減小使速率減小?為什么使用(正)催化劑會使化學(xué)反應(yīng)速率增大?思考二.用有效碰撞理論解釋外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響1、影響化學(xué)速率的內(nèi)因不同物質(zhì)的活化能大小不同，活化能小的化學(xué)反應(yīng)速率快，活化能大的反應(yīng)速率慢活化能大小主要是由反應(yīng)物自身的性質(zhì)決定的(改變外界條件也可以改變反應(yīng)的活化能，如：加入催化劑)，即反應(yīng)物自身的性質(zhì)影響著化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而影響化學(xué)反應(yīng)速率的大小如：活化能小→普通分子容易變成活化分子→活化分子百分數(shù)大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)多→單位時間、單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)多→化學(xué)反應(yīng)速率大(內(nèi)因?qū)瘜W(xué)反應(yīng)速率的影響)2、反應(yīng)物的濃度與有效碰撞次數(shù)在其他條件不變時，對某一反應(yīng)來說，活化分子在反應(yīng)物分子中所占的百分數(shù)是一定的，因此，單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)反應(yīng)物的分子的總數(shù)成正比，也就是和反應(yīng)物的濃度呈正比。如：原來每單位體積里有100個反應(yīng)物分子，其中只有5個活化分子，活化分子百分數(shù)為5%，如果每單位內(nèi)的反應(yīng)物分子增加到200個，其中必定有10個活化分子，那么單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)也相應(yīng)增多，化學(xué)反應(yīng)速率就增大。因此，增大反應(yīng)物濃度可以增大化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率與分子間的有效碰撞頻率有關(guān)，所有能夠改變內(nèi)能、運動速率，以及碰撞幾率的方法，都可以用來改變、控制反應(yīng)的速率，即活化分子百分數(shù)和單位體積活化分子數(shù)增大時，化學(xué)反應(yīng)速率也就增大3、有效碰撞理論對影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋(圖示法)已知甲圖有10個分子，其中有3個是活化分子(用””表示)，因此活化分子百分數(shù)為30%，保持體積不變，再充入10個分子，相當于增加反應(yīng)物的濃度(如乙圖)，此時活化分子百分數(shù)不變，活化分子數(shù)增多，單位體積活化分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加，反應(yīng)速率增大甲乙(1)濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的微觀解釋反應(yīng)物濃度增大→反應(yīng)物分子總數(shù)增多→由于活化分子百分數(shù)不變→活化分子總數(shù)增多→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞幾率增加→反應(yīng)速率加快；反之，反應(yīng)速率減慢(2)壓強對化學(xué)反應(yīng)速率影響的微觀解釋增大壓強→氣體體積縮小→活化分子總數(shù)不變→活化分子百分數(shù)不變→但單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→反應(yīng)速率增大；反之，反應(yīng)速率減小即壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，可轉(zhuǎn)化成濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響(3)溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的微觀解釋升高溫度→反應(yīng)物分子的能量增加→使一部分原來能量較低的分子變成活化分→活化分子總數(shù)增多→活化分子的百分數(shù)增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→反應(yīng)速率增大；反之，反應(yīng)速率減小(4)催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率影響的微觀解釋使用(正)催化劑→改變了反應(yīng)的歷程(如下圖)，反應(yīng)的活化能降低→活化分子總數(shù)增多→活化分子的百分數(shù)增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞的幾率增加→反應(yīng)速率加快4、反應(yīng)C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應(yīng)速率幾乎無影響的是()A.增加C的量B.將容器的體積縮小一半C.保持體積不變，充入N2使體系壓強增大D.保持壓強不變，充入N2使容器體積變大練一練BD5、設(shè)NO+CO2?2CO(正反應(yīng)吸熱)反應(yīng)速率為v1；N2+3H2?2NH3(正反應(yīng)放熱)反應(yīng)速率為v2。對于前述反應(yīng)，當溫度升高時，v1和v2變化情況為()A、同時增大B、同時減小C、v1減少，v2增大D、v1增大，v2減小練一練A6.選擇題①.增大反應(yīng)物的濃度使反應(yīng)速率加快的主要原因（）②.對于氣體參與體系增大壓強使反應(yīng)速率加快的主要原因是（）③.升高溫度使反應(yīng)速率加快的主要原因是（）④.使用催化劑使反應(yīng)速率加快的主要原因是（）A.活化分子百分數(shù)不變，但提高單位體積內(nèi)活化分子的總數(shù)B.增大分子的運動速率而使有效碰撞增加C.升高反應(yīng)物分子的能量，使活化分子的百分數(shù)增加D.降低反應(yīng)所需的能量，使活化分子百分數(shù)