化学人教版2019选择性必修1 2.1.3活化能（共28张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版2019选择性必修1 2.1.3活化能（共28张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-06-30 08:51:01 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
第一节 化学反应速率
第三课时
活化能
第二章 化学反应速率与化学平衡
引课：有效碰撞、活化分子和活化能
如何解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响呢
无效碰撞
有效碰撞
力量不够
取向不好
好球！有效碰撞
学习目标
1．知道化学反应是有历程的；认识基元反应活化能对化学反应速率的影响；知道催化剂可以改变反应历程，能从控制化学反应速率的角度分析和选择反应条件。
2．能根据简单的碰撞理论说明温度、浓度、催化剂等是如何影响化学反应速率的。体会理论模型的构建过程，强化模型认知意识。
一、有效碰撞理论
基元反应
大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现，每一步反应都称为基元反应。
反应机理
先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理。
1．基元反应和反应历程
例如： 2HI= H2 + I2
第一步： 2HI → H2+2 I
第二步： 2I → I2
自由基：带有单电子的原子或原子团
基元反应发生的条件
※ 先决条件是反应物的分子必须发生碰撞 。
反应分子的每一次碰撞都能发生化学反应吗？
※ 反应物分子必须具有一定的能量；
※ 碰撞时有合适的取向。
通常情况下，当气体的浓度为1 mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子间的碰撞可达到1028次。如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话，反应只需10-5 s就可以完成。换言之，任何气体的反应均可以瞬间完成。但实际并非如此。
2、有效碰撞
分子不停运动
接触
碰撞
有效碰撞
无效碰撞
能够发生化学反应的碰撞
发生有效碰撞的条件
（1）发生碰撞的分子必须有足够高的能量
（2）分子发生碰撞时必须有合理的取向
推论：某一个化学反应的速率大小与单位时间内分子有效碰撞的次数有关，单位时间内有效碰撞的次数越多，该反应的速率越快。
3、活化分子和活化能
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子
思考：活化分子具有的高能量从何来
吸收外界能量 （如加热、光照等）
分子间碰撞时，能量交换不均衡而出现较高能量的分子。
活化分子百分数=
活化分子数
反应物分子数
×100%
其他条件不变时，同一反应活化分子在反应物中所占的百分数是一定的。
②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差
能量
反应过程
E1
E2
反应物
生成物
活化分子
活化能
反应热
E1：反应的活化能
E2：活化分子变成生成物分子放出的能量
E1－E2：反应热
③反应物、生成物的能量与活化能的关系
特别提示：活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。
也可认为逆反应的活化能
④化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系
反应物分子中活化分子的百分数越大、单位体积内活化分子数越多，
单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。
不发生化学反应
无效碰撞
普通分子
发生化学反应
有效碰撞
活化分子
取向合适
取向不合适
活
化
能
单位体积内
活化分子数
单位体积内
分子总数
活化分子
百分数
＝
×
小结1：有效碰撞理论
有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关
课堂练习1：下列说法正确的是（ ）
①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应
②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应
③活化分子比普通分子具有较高的能量
④化学反应的实质是原子的重新组合
⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程
⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞
③④⑤
二：用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响
课本P26思考与讨论
反应物浓度增大，即单位体积内反应物分子总数增大
单位体积内活化分子数增加
有效碰撞次数增多
反应速率加快
1、浓度（压强）对反应速率的影响
注意：活化分子百分数没变
温度升高
单位体积内活化分子数增多（活化分子百分数增大）
有效碰撞次数增多
反应速率加快
分子活得更高能量
2、温度对反应速率的影响
另一原因：温度升高，分子热运动加快，碰撞频率提高。
3、催化剂对反应速率的影响
使用催化剂
降低活化能
活化分子百分数增大（活化分子数目增多）
有效碰撞次数增多
化学反应速率加快
未使用催化剂时：反应A+B=AB的活化能为Ea
使用催化剂K后：反应分两步（历程改变）
第一步：A+K=AK， 活化能为Eal
K是催化剂，前后质量不变；AK是中间产物
第二步：AK+B=AB+K 活化能为Ea2
总反应：A+B=AB
这两个分步反应的活化能都比原来的Ea要小，因此反应速率加快。
又因为Ea1>Ea2,所以第一步是慢反应，第二步是快反应。而整个反应的速率是由慢反应决定的，也叫“决速步骤”。所以第一步的活化能Eal就是在催化剂条件下，整个反应的活化能。
2021诺贝尔化学奖公布，
发明新催化剂2学者获奖
表彰两人在构建分子领域的贡献，促成
开发第三类催化剂“不对称有机催化剂（asymmetric organocatalysis）”
生活中环绕有许多催化剂。
通过汽车排气管中的金属催化剂——可以将废气中的有害物质转换成无害分子，又或是我们人体内的各种酶——帮助我们分解消化食物、新陈代谢等等。在这些过程中“催化剂”是控制与改变化学反应重要物质。
单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多
单位体积内
活化分子数增大
增大反应物浓度
升高温度
增大化学反应速率
增大气体压强
催化剂
单位体积内活化分子百分数增大
小结2：有效碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响
课堂练习2：下列说法不正确的是( )
A.增加反应物浓度可增大单位体积内活化分子数，活化分子百分数保持不变
B.升高温度可以增大活化分子百分数，从而加快化学反应速率
C.压缩容器的容积，增大压强，活化分子百分数增大，从而加快任一反应的化学反应速率
D.催化剂可以降低反应所需的活化能，活化分子百分数增大
C
课堂练习3： 已知温度不同，NO2和CO之间发生反应的机理不同。
①673K时，NO2和CO发生基元反应(即一步完成)：
NO2+CO = NO+CO2，其反应过程如图所示：
②473K时，则经过两步反应，反应机理是：NO2+NO2→NO+ NO3(慢)，CO+ NO3→NO2+CO2(快)。下列有关说法错误的是（ ）
A．相同条件下，活化分子的能量比对应反应物分子的能量高
B．473K时，总反应速率由第一步决定
C．使用催化剂可增加活化分子百分数，加快反应速率改变反应热
D．温度不同反应机理不同，但都经历氮氧键断裂和碳氧键生成的过程
C
课堂练习4（2021全国）：卤代烃与端基炔(R‘C≡CH)催化偶联反应的一种机理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．偶联反应中起催化作用的是M和CuI
B．R＇C≡CCu为该催化过程的中间产物
C．该偶联反应的原理为R＇C≡CH+RI→R＇C≡CR+HI
D．该催化机理改变了反应路径和反应热
D
4、影响化学反应速率的其他因素
光辐射、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等
总之，向反应体系输入能量，都有可能影响化学反应速率
艾哈迈德·泽维尔（ ，Ahmed Hassan Zewail），埃及化学家，飞秒化学专家。他研究的技术能将研究化学反应的时间尺度缩减至飞秒，透过摄影将化学反应中每个微细变化忠实地纪录。
飞秒化学 —— 参照课本 P28
影响化学反应速率因素的解释
单位时间内、单位体积内有效碰撞次数改变
改变化学反应速率
课堂小结
有效碰撞理论
单位体积内活化分子数改变
浓度、压强
活化分子百分数数改变
温度、催化剂
1.下列说法正确的是( )
A、一定条件下，增大反应物的量会加快化学反应速率。
B、增大压强，肯定会加快化学反应速率。
C、活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞。
D、能够发生有效碰撞的分子叫活化分子。
D
课堂达标
随堂练习
2．下列说法错误的是（ ）
A.当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化学反应
B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子
C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
D.活化分子间每次碰撞都发生化学反应
E.能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量
F.活化能指活化分子多出反应物分子平均能量的那部分能量
G.使用催化剂能改变分子的活化能
H.催化剂能使不起反应的物质间发生反应
CDH
3.在有气体参加的反应中，能使反应物中活化分子总数和活化分子百分数都增大的措施有( )
①增大反应物浓度 ②增大压强 ③升高温度 ④加入催化剂
A.①②
B.②④
C.①③
D.③④
D
4．某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下反应：
2X(g)＋Y(g) Z(g)＋W(s) ΔH>0，下列叙述正确的是 ( )
A．在容器中通入氩气，反应速率不变
B．加入少量W，逆反应速率增大
C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
D．将容器的体积缩小，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增大
A
5、已知Cl2(g)+CO(g) COCl2(g)的速率方程 [k为速率常数，只受温度影响]，该反应可认为经过以下反应历程：
第一步：Cl2 2Cl 快速平衡
第二步：Cl+CO COCl 快速平衡
第三步：COCl+Cl2→COCl2+Cl 慢反应
下列说法正确的是（ ）
A．第一步反应和第二步反应的活化能较高
B．c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，对总反应速率的影响程度相同
C．该总反应的速率主要取决于第三步反应
D．第三步反应的有效碰撞频率较大
C
第一节 化学反应速率
第三课时
活化能
第二章 化学反应速率与化学平衡
引课：有效碰撞、活化分子和活化能
如何解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响呢
无效碰撞
有效碰撞
力量不够
取向不好
好球！有效碰撞
学习目标
1．知道化学反应是有历程的；认识基元反应活化能对化学反应速率的影响；知道催化剂可以改变反应历程，能从控制化学反应速率的角度分析和选择反应条件。
2．能根据简单的碰撞理论说明温度、浓度、催化剂等是如何影响化学反应速率的。体会理论模型的构建过程，强化模型认知意识。
一、有效碰撞理论
基元反应
大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现，每一步反应都称为基元反应。
反应机理
先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理。
1．基元反应和反应历程
例如： 2HI= H2 + I2
第一步： 2HI → H2+2 I
第二步： 2I → I2
自由基：带有单电子的原子或原子团
基元反应发生的条件
※ 先决条件是反应物的分子必须发生碰撞 。
反应分子的每一次碰撞都能发生化学反应吗？
※ 反应物分子必须具有一定的能量；
※ 碰撞时有合适的取向。
通常情况下，当气体的浓度为1 mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子间的碰撞可达到1028次。如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话，反应只需10-5 s就可以完成。换言之，任何气体的反应均可以瞬间完成。但实际并非如此。
2、有效碰撞
分子不停运动
接触
碰撞
有效碰撞
无效碰撞
能够发生化学反应的碰撞
发生有效碰撞的条件
（1）发生碰撞的分子必须有足够高的能量
（2）分子发生碰撞时必须有合理的取向
推论：某一个化学反应的速率大小与单位时间内分子有效碰撞的次数有关，单位时间内有效碰撞的次数越多，该反应的速率越快。
3、活化分子和活化能
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子
思考：活化分子具有的高能量从何来
吸收外界能量 （如加热、光照等）
分子间碰撞时，能量交换不均衡而出现较高能量的分子。
活化分子百分数=
活化分子数
反应物分子数
×100%
其他条件不变时，同一反应活化分子在反应物中所占的百分数是一定的。
②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差
能量
反应过程
E1
E2
反应物
生成物
活化分子
活化能
反应热
E1：反应的活化能
E2：活化分子变成生成物分子放出的能量
E1－E2：反应热
③反应物、生成物的能量与活化能的关系
特别提示：活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。
也可认为逆反应的活化能
④化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系
反应物分子中活化分子的百分数越大、单位体积内活化分子数越多，
单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。
不发生化学反应
无效碰撞
普通分子
发生化学反应
有效碰撞
活化分子
取向合适
取向不合适
活
化
能
单位体积内
活化分子数
单位体积内
分子总数
活化分子
百分数
＝
×
小结1：有效碰撞理论
有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关
课堂练习1：下列说法正确的是（ ）
①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应
②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应
③活化分子比普通分子具有较高的能量
④化学反应的实质是原子的重新组合
⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程
⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞
③④⑤
二：用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响
课本P26思考与讨论
反应物浓度增大，即单位体积内反应物分子总数增大
单位体积内活化分子数增加
有效碰撞次数增多
反应速率加快
1、浓度（压强）对反应速率的影响
注意：活化分子百分数没变
温度升高
单位体积内活化分子数增多（活化分子百分数增大）
有效碰撞次数增多
反应速率加快
分子活得更高能量
2、温度对反应速率的影响
另一原因：温度升高，分子热运动加快，碰撞频率提高。
3、催化剂对反应速率的影响
使用催化剂
降低活化能
活化分子百分数增大（活化分子数目增多）
有效碰撞次数增多
化学反应速率加快
未使用催化剂时：反应A+B=AB的活化能为Ea
使用催化剂K后：反应分两步（历程改变）
第一步：A+K=AK， 活化能为Eal
K是催化剂，前后质量不变；AK是中间产物
第二步：AK+B=AB+K 活化能为Ea2
总反应：A+B=AB
这两个分步反应的活化能都比原来的Ea要小，因此反应速率加快。
又因为Ea1>Ea2,所以第一步是慢反应，第二步是快反应。而整个反应的速率是由慢反应决定的，也叫“决速步骤”。所以第一步的活化能Eal就是在催化剂条件下，整个反应的活化能。
2021诺贝尔化学奖公布，
发明新催化剂2学者获奖
表彰两人在构建分子领域的贡献，促成
开发第三类催化剂“不对称有机催化剂（asymmetric organocatalysis）”
生活中环绕有许多催化剂。
通过汽车排气管中的金属催化剂——可以将废气中的有害物质转换成无害分子，又或是我们人体内的各种酶——帮助我们分解消化食物、新陈代谢等等。在这些过程中“催化剂”是控制与改变化学反应重要物质。
单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多
单位体积内
活化分子数增大
增大反应物浓度
升高温度
增大化学反应速率
增大气体压强
催化剂
单位体积内活化分子百分数增大
小结2：有效碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响
课堂练习2：下列说法不正确的是( )
A.增加反应物浓度可增大单位体积内活化分子数，活化分子百分数保持不变
B.升高温度可以增大活化分子百分数，从而加快化学反应速率
C.压缩容器的容积，增大压强，活化分子百分数增大，从而加快任一反应的化学反应速率
D.催化剂可以降低反应所需的活化能，活化分子百分数增大
C
课堂练习3： 已知温度不同，NO2和CO之间发生反应的机理不同。
①673K时，NO2和CO发生基元反应(即一步完成)：
NO2+CO = NO+CO2，其反应过程如图所示：
②473K时，则经过两步反应，反应机理是：NO2+NO2→NO+ NO3(慢)，CO+ NO3→NO2+CO2(快)。下列有关说法错误的是（ ）
A．相同条件下，活化分子的能量比对应反应物分子的能量高
B．473K时，总反应速率由第一步决定
C．使用催化剂可增加活化分子百分数，加快反应速率改变反应热
D．温度不同反应机理不同，但都经历氮氧键断裂和碳氧键生成的过程
C
课堂练习4（2021全国）：卤代烃与端基炔(R‘C≡CH)催化偶联反应的一种机理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．偶联反应中起催化作用的是M和CuI
B．R＇C≡CCu为该催化过程的中间产物
C．该偶联反应的原理为R＇C≡CH+RI→R＇C≡CR+HI
D．该催化机理改变了反应路径和反应热
D
4、影响化学反应速率的其他因素
光辐射、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等
总之，向反应体系输入能量，都有可能影响化学反应速率
艾哈迈德·泽维尔（ ，Ahmed Hassan Zewail），埃及化学家，飞秒化学专家。他研究的技术能将研究化学反应的时间尺度缩减至飞秒，透过摄影将化学反应中每个微细变化忠实地纪录。
飞秒化学 —— 参照课本 P28
影响化学反应速率因素的解释
单位时间内、单位体积内有效碰撞次数改变
改变化学反应速率
课堂小结
有效碰撞理论
单位体积内活化分子数改变
浓度、压强
活化分子百分数数改变
温度、催化剂
1.下列说法正确的是( )
A、一定条件下，增大反应物的量会加快化学反应速率。
B、增大压强，肯定会加快化学反应速率。
C、活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞。
D、能够发生有效碰撞的分子叫活化分子。
D
课堂达标
随堂练习
2．下列说法错误的是（ ）
A.当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化学反应
B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子
C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
D.活化分子间每次碰撞都发生化学反应
E.能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量
F.活化能指活化分子多出反应物分子平均能量的那部分能量
G.使用催化剂能改变分子的活化能
H.催化剂能使不起反应的物质间发生反应
CDH
3.在有气体参加的反应中，能使反应物中活化分子总数和活化分子百分数都增大的措施有( )
①增大反应物浓度 ②增大压强 ③升高温度 ④加入催化剂
A.①②
B.②④
C.①③
D.③④
D
4．某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下反应：
2X(g)＋Y(g) Z(g)＋W(s) ΔH>0，下列叙述正确的是 ( )
A．在容器中通入氩气，反应速率不变
B．加入少量W，逆反应速率增大
C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
D．将容器的体积缩小，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增大
A
5、已知Cl2(g)+CO(g) COCl2(g)的速率方程 [k为速率常数，只受温度影响]，该反应可认为经过以下反应历程：
第一步：Cl2 2Cl 快速平衡
第二步：Cl+CO COCl 快速平衡
第三步：COCl+Cl2→COCl2+Cl 慢反应
下列说法正确的是（ ）
A．第一步反应和第二步反应的活化能较高
B．c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，对总反应速率的影响程度相同
C．该总反应的速率主要取决于第三步反应
D．第三步反应的有效碰撞频率较大
C