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(共22張PPT)
第一節(jié)　化學(xué)反應(yīng)速率
第3課時　活化能　理論解釋外因?qū)瘜W(xué)反應(yīng)速率的影響
第二章　化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
1.了解反應(yīng)歷程、活化能的概念。
2.掌握有效碰撞理論并能用其解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響(重、難點)。
化學(xué) 必修第一冊 人民教育出版社
化學(xué) 必修第二冊 人民教育出版社
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？
絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)，并不是簡單一步就完成的，化學(xué)反應(yīng)是有歷程的。
石油的形成 氣體爆炸
Na2S2O3與H2SO4反應(yīng)
新課引入
研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)不是經(jīng)過簡單碰撞完成的，而是經(jīng)過多個反應(yīng)步驟。
一、基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程
一、基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程
其中每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)。
2HI―→H2＋2I·
2I·―→I2
2HI===H2＋I(xiàn)2
1．基元反應(yīng)
2．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。
思考交流
1. 由反應(yīng)物微粒一步直接實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)稱為基元反應(yīng)。
某化學(xué)反應(yīng)是通過三步基元反應(yīng)實現(xiàn)：
①Ce4＋＋Mn2＋―→Ce3＋＋Mn3＋；
②Ce4＋＋Mn3＋―→Ce3＋＋Mn4＋；
③Ti＋＋Mn4＋―→Ti3＋＋Mn2＋。由此可知：
(1)Mn2＋反應(yīng)前后都存在，是該反應(yīng)的_______。
(2)該反應(yīng)的中間體有_____________。
(3)該反應(yīng)的總反應(yīng)的方程式為__________________________。
催化劑
Mn3＋、Mn4＋
2Ce4＋＋Ti＋===2Ce3＋＋Ti3＋
一、基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程
思考交流
2. 甲烷氣相熱分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH4―→CH3—CH3＋H2，
該反應(yīng)的機(jī)理如下：
①CH4―→·CH3＋H·； ②___________________________；
③CH4＋H·―→·CH3＋H2；④·CH3＋H·―→CH4。
補(bǔ)充反應(yīng)②的方程式。
·CH3＋CH4―→CH3—CH3＋H·
自由基反應(yīng)過程：鏈引發(fā)、鏈傳遞、鏈終止
鏈傳遞：有自由基和乙烷生成
反思?xì)w納
反應(yīng)機(jī)理中間體、催化劑的判斷
(1)中間體：只在過程中出現(xiàn)；
(2)催化劑：反應(yīng)前后存在，過程中不存在。
催化劑直接和原料反應(yīng)，可循環(huán)再生。
一、基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
1．有效碰撞理論
(1)基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件：反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞
但并不是每一次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(2)有效碰撞
①概念：能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞
②條件：足夠的能量；合適的取向
③與反應(yīng)速率的關(guān)系：
碰撞頻率越高，反應(yīng)速率越快。
能量不足
取向不合適
有效碰撞
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
1．有效碰撞理論
(1)基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件：反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞
但并不是每一次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(2)有效碰撞
(3)活化能和活化分子
①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。
對于某一化學(xué)反應(yīng)來說，在一定條件下，
反應(yīng)物分子中活化分子的百分?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
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
1．有效碰撞理論
(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(rèn)為是逆反應(yīng)的活化能
E1－E2：反應(yīng)熱
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
1．有效碰撞理論
2．有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系
問題思考：
化學(xué)反應(yīng)速率與活化分子有什么關(guān)系？根據(jù)有效碰撞理論，聯(lián)系化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，討論各因素是如何影響化學(xué)反應(yīng)速率的。
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
改變條件
單位時間內(nèi)、單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多
化學(xué)反應(yīng)速率增大，反之化學(xué)反應(yīng)速率減小
3．用有效碰撞理論解釋影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
(1)濃度、壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
增大反應(yīng)物濃度
單位體積內(nèi)分子總數(shù)增多，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多
單位時間內(nèi)、
單位體積內(nèi)有效碰撞
次數(shù)增加
化學(xué)反應(yīng)速率增大
增大壓強(qiáng)
(相當(dāng)于增大濃度)
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
升溫
(體系能量升高)
單位體積內(nèi)分子總數(shù)不變，活化分子百分?jǐn)?shù)增多，活化分子數(shù)增加
單位時間內(nèi)、
單位體積內(nèi)
有效碰撞
次數(shù)增加
化學(xué)反應(yīng)速率增大
催化劑
(活化能降低)
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
3．用有效碰撞理論解釋影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
(2) 溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
思考交流
1. 正誤判斷
(1)當(dāng)碰撞的分子具有足夠的能量和適當(dāng)?shù)娜∠驎r才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
(2)減小反應(yīng)物的濃度，使活化分子百分?jǐn)?shù)減小，化學(xué)反應(yīng)速率減小
(3)溫度不變，減小氣體的壓強(qiáng)，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減小，化學(xué)反應(yīng)速率
一定減小
(4)降低放熱反應(yīng)體系的溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)減小，化學(xué)反應(yīng)速率一定減小
(5)催化劑能改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，使用催化劑可增大化學(xué)反應(yīng)速率
√
×
√
√
√
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
2. 一定溫度下，反應(yīng)N2(g)＋O2(g) 2NO(g)在密閉容器中進(jìn)行，
回答下列措施對化學(xué)反應(yīng)速率的影響(填“增大”“減小”或“不變”)。
(1)縮小體積使壓強(qiáng)增大：_____，原因是________________________
_________________________。
(2)恒容充入He：_____，原因是_________________________。
思考交流
增大
單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目
增多，有效碰撞的次數(shù)增加
不變
單位體積內(nèi)活化分子數(shù)不變
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
思考交流
3. H2O2是重要的消毒劑、氧化劑，研究其分解反應(yīng)有重要意義。
KI能催化H2O2的分解。
①不加KI：2H2O2===2H2O＋O2↑
②加入KI：H2O2＋I(xiàn)－===H2O＋I(xiàn)O－；H2O2＋I(xiàn)O－===H2O＋O2↑＋I(xiàn)－
H2O2分解反應(yīng)過程中能量變化如圖所示。下列判斷不正確的是
A.加入KI后改變了反應(yīng)的歷程
B.加入KI后改變了反應(yīng)2H2O2===2H2O＋O2↑的反應(yīng)熱
C.H2O2＋I(xiàn)－===H2O＋I(xiàn)O－是吸熱反應(yīng)
D.KI降低了該反應(yīng)的活化能
√
催化劑不能改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，即不能改變反應(yīng)的反應(yīng)熱
H2O2和 I﹣具有的能量小于H2O和 IO﹣具有的能量
二、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響
自我測試
1. 在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH＞0，
下列措施一定能加快反應(yīng)速率的是
A.增加碳的用量
B.升高溫度
C.充入氦增大容器內(nèi)的壓強(qiáng)
D.降低CO2濃度
√
碳是固體，速率不變
反應(yīng)物分子的能量增加，分子之間有效碰撞次數(shù)增加，速率加快
氣體物質(zhì)的濃度不變，速率不變
單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目減少，分子之間有效碰撞次數(shù)減少，速率減小
自我測試
2. (2022·沈陽高二檢測)氧化亞氮在碘蒸氣存在時的熱分解反應(yīng)：2N2O===2N2＋O2，其反應(yīng)機(jī)理包含以下步驟：
第一步：I2(g) 2I(g)(快反應(yīng))；
第二步：I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋I(xiàn)O(g)(慢反應(yīng))；
第三步：IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(xiàn)(g)(快反應(yīng))。
下列說法錯誤的是
A.第二步對分解反應(yīng)速率起決定作用
B.I2的濃度與N2O的分解速率無關(guān)
C.慢反應(yīng)的活化能大于快反應(yīng)的活化能
D.第二步反應(yīng)中I(g)作還原劑
√
化學(xué)反應(yīng)速率的快慢取決于慢反應(yīng)
I2是反應(yīng)物，碘蒸氣的濃度與N2O的分解速率有關(guān)
活化能越大反應(yīng)速率越慢
第二步反應(yīng)中I(g)→IO(g)，I元素化合價升高，作還原劑
自我測試
3. 平流層中氟氯烴對臭氧層的破壞是由于含氯化合物
的催化作用改變了臭氧分解反應(yīng)的歷程，其反應(yīng)過程
的能量變化如圖。總反應(yīng)：O3＋O―→2O2。
催化反應(yīng)：①O3＋Cl―→O2＋ClO； ②ClO＋O―→Cl＋O2。
下列說法正確的是
A.Ea＝Ea1＋Ea2
B.反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，因此反應(yīng)速率：反應(yīng)①＜反應(yīng)②
C.對于加了催化劑的反應(yīng)：反應(yīng)速率主要由反應(yīng)①決定
D.對于總反應(yīng)，反應(yīng)物的鍵能之和大于生成物的鍵能之和
√
催化效率越強(qiáng)，活化能降低越多，Ea與(Ea1＋Ea2)之間沒有等量關(guān)系
該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，焓變小于0，焓變＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能
活化能：反應(yīng)①大于反應(yīng)②，則反應(yīng)速率：反應(yīng)①＜反應(yīng)②，與反應(yīng)是吸、放熱無關(guān)
自我測試
4. 如圖是表示某化學(xué)反應(yīng)歷程圖像，其中TS表示中間過渡態(tài)(活化分子)。
回答下列問題：
(1)A＋B―→E＋F的反應(yīng)機(jī)理可表示為
第一步：__________，第二步：____________。
(2)A＋B―→E＋F的焓變ΔH＝_______，中間產(chǎn)物是____。
(3)通常用Ea表示基元反應(yīng)的活化能。
第一步反應(yīng)的活化能Ea1＝_________；
第二步反應(yīng)的活化能Ea2＝_________。
(4)一般認(rèn)為，活化能越大，基元反應(yīng)的反應(yīng)速率越小。觀察上圖判斷，決定總反應(yīng)快慢的步驟是_______。
A＋B―→C
C―→E＋F
E3－E1
C
E4－E1
E5－E2
第一步
本節(jié)內(nèi)容結(jié)束

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