人教版选择性必修一 活化能 课件22张

(共22张PPT)
2019人教版选择性必修一
第二章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率
2.1.3 活化能
1.为什么增大浓度、增大压强、升高温度、使用催化剂等会加快化学反应速率？
2.外界条件是如何影响化学反应速率的？能否从理论上加以解释？
【问题探究】
1918年，路易斯提出了化学反应速率的简单碰撞理论。
该理论认为，反应物分子间的碰撞是化学反应的先决条件。
反应物分子间有效碰撞的频率越高，化学反应速率越大。
基元反应：通过碰撞一步直接转化为产物的反应。
例如：NO2 + CO=NO + CO2
基元反应
更多的化学反应过程分为多步进行。
例如： 2HI = H2 + I2
第一步： 2HI → 2I + H2
第二步： 2I → I2
每一步反应都称为基元反应，这两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2+I2的反应历程。
反应历程又称反应机理。
基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。
反应历程（反应机理）
以气体的反应为例，任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。通常情况下，当气体的浓度为1mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子的碰撞可达到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秒就可以完成。换言之，任何气体的反应均可以瞬间完成。但实际并非如此。这说明并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。
我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
有效碰撞
有效碰撞
(有足够的能量
和合适的取向)
碰撞时的取向不合适
碰撞时的能量不足
有效碰撞
活化分子
E2
反应过程
ΔH
E1
E生成物
E反应物
O
发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子。
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，叫做反应的活化能。
E反应物:反应物分子的平均能量
E生成物:生成物分子的平均能量
E1表示反应的活化能
E2表示活化分子变成生成物分子
放出的能量
E1-E2表示反应热ΔH
活化能和活化分子
【思考与讨论】
请尝试用碰撞理论解释：
1. 当其他条件相同时，为什么增大反应物的浓度会使化学反应速率增大，而降低反应物的浓度会使化学反应速率减小？
2. 当其他条件相同时，为什么升高温度会使化学反应速率增大，而降低温度会使化学反应速率减小？
3. 催化剂如何改变反应速率？
任务一 用简单碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响
单位体积内反应物
分子总数
×
反应物中
活化分子的百分数
＝
单位体积内的
活化分子数
有效碰撞几率
浓度增大一倍
其他条件相同时，增大反应物浓度，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。
微观解释
任务二 用简单碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响
微观解释
单位体积内反应物
分子总数
×
反应物中
活化分子的百分数
＝
单位体积内的
活化分子数
有效碰撞几率
碰撞频率
升高温度
其他条件相同时，升高温度，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。
其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程，改变反应活化能，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。
任务三 用简单碰撞理论解释催化剂对化学反应速率的影响
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
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。
其他条件相同时，增大反应体系压强，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。
任务四 用简单碰撞理论解释压强对化学反应速率的影响
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：用简单碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响
反应物的组成、结构、性质
浓度
压强
温度
催化剂
其他：光辐射、放射线辐射、超声波、电弧、电磁场、高速研磨等——向反应体系输入能量。
改变了单位体积内活化分子的数目，
从而导致了化学反应速率的改变。
改变了活化分子的百分数，从而导致了化学反应速率的改变。
影响化学反应速率的因素
2.外因
1.内因：
冲刺时间分辨技术
飞秒激光器
始态、过渡态、终态
式中v是反应速率；a、b分别是反应物A和B浓度的幂指数，它们的数值是通过化学实验测得的，与化学方程式的计量数无关；
k为速率常数，其值与温度有关。
反应物浓度(c) 增大，反应速率(v)增大。
增大反应物浓度可以增大反应速率，但是到底能增大多少呢？
二者之间的关系能否用数学表达式表示呢？就像y=kx
对一个化学反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，经过研究发现，
其反应速率和反应物浓度有如下关系，称为“速率方程”：
速率方程
v=k ca(A) cb(B)
【提升拓展】
根据下表数据，建立反应2H2+2NO=2H2O+N2的速率方程。
并讨论H2浓度或NO浓度对反应速率的影响，谁更显著？
速率方程
【提升拓展】
分析：设该反应的速率方程为：v=k ca(H2) cb(NO)
根据1、2组实验可知，仅改变H2浓度：
根据3、4组实验可知，仅改变NO浓度：
结论：NO浓度对反应速率的影响更显著
速率方程
v=k c(H2) c2(NO)
【提升拓展】
1.在500℃时，2SO2＋O2 2SO3正向是放热反应体系，只改变下列条件，请把影响结果填入下表。(填写“增大”“减小”“不变”)
改变条件 正反应速率 逆反应速率
（1）增大O2的浓度
（2）增大SO3的浓度
（3）减小SO3的浓度
（4）增大压强
（5）升高温度
（6）加入催化剂
（7）恒容，充入He
瞬间不变
变大
瞬间不变
变大
瞬间不变
变小
变大
变大
变大
变大
变大
变大
不变
不变
达标检测
达标检测
2.一定温度下，向10 mL 0.40 mol·L－1H2O2溶液中加入适量FeCl3溶液，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表所示。资料显示，反应分两步进行： ①2Fe3＋＋H2O2 = 2Fe2＋＋O2↑＋2H＋，②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋ = 2H2O＋2Fe3＋， 反应过程中能量变化如下图所示。
t/min 0 2 4 6
V(O2)/mL 0 9.9 17.2 22.4
下列说法不正确的是(　　)
A．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.33×10－2 mol·L－1·min－1
B．Fe3＋的作用是增大过氧化氢的分解速率
C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应
D．反应2H2O2(aq) = 2H2O(l)＋O2(g)的ΔH＝E1－E2<0
D
达标检测
3.(2019·全国卷Ⅰ)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。 该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV。
小于　2.02