2.1.4活化能 课件（共31张ppt）化学人教版（2019）选择性必修1

(共31张PPT)
第二章 化学反应速率 化学平衡
第一节 反应反应速率
第4课时 活化能
问题: 我们知道，浓度、温度、压强、催化剂都会影响化学反应速率。
如何从微观上解释这些因素对化学反应速率的影响呢？
请仔细阅读教材27页，思考以下问题：
什么是基元反应、反应机理？
基元反应发生的先决条件是什么？
目录
有效碰撞 活化能
01
有效碰撞理论解析外界条件对反应速率的影响
02
习
学
目
标
1.知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。
3.认识化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
2.通过讨论交流，问题探究，能从活化分子的有效碰撞理论角度解释外界条件影响化学反应速率的快慢的本质原因。
你知道吗？
物质 条件 碰撞次数
H2、O2 常温、常压 2.35×1010 次/秒
任何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。
NO.1
有效碰撞 活化能
反应历程
或反应机理
2HI→H2+2I
2I →I2
例:2HI=H2+I2，实际上是经过下列两步反应完成的：
基元反应
基元反应
1.基元反应 反应历程
大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。
带有单电子的原子或原子团称为自由基。自由基的反应活性很强
基元反应:通过碰撞一步直接转化为产物的反应。
2HI→H2+2I
2I →I2
例：2HI=H2+I2，实际上是经过下列两步反应完成的
基元反应
基元反应
1、每一步反应称为基元反应
2、多步基元反应反映了反应历程
3、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
或反应机理
反应历程（反应机理）:基元反应构成的反应序列称为反应历程。
基元反应的总和称为总反应。
化学反应是有历程的，化学反应速率与反应历程密切相关。
在运动中会发生碰撞
在一个洁净的容器中，将H2和O2按物质的量之比为2：1混合
据计算，在常温常压下每个氢分子和氧分子自身或它们之间每秒钟平均碰撞1028次
简化的有效碰撞模型
分子无规则高速运动
彼此碰撞（每秒约1028次）
有效碰撞
无效碰撞
力量不够
取向不好
好球！有效碰撞
思考：分子间的每次碰撞都是能发生化学反应的碰撞吗？
实际并非如此
看看下图，找找原因
类比一下
碰撞时的取向不合适
有效碰撞
碰撞时的能量不足
1.化学反应发生的条件
思考：那么有效碰撞应该满足哪些条件呢？
旧化学键就是被分子“有效碰撞”给撞断裂的。
分子能量不够，碰撞无效
分子能量足够，碰撞有效
高速碰撞：
活化分子
具有足够的能量，能够发生有效碰撞的分子。
条件一：
分子必须具有足够的能量
比如：NO2 + CO=NO+CO2 这个反应其实就是氧原子转移
活化分子碰撞时必须具有合适的取向
条件二：
2、有效碰撞
概念：能够发生化学反应的碰撞
条件：
①分子必须具有足够的能量
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
活化分子
具有足够的能量，能够发生有效碰撞的分子。
普通分子
活
化
能
思考：①活化能与反应热有关吗
②活化分子每次碰撞都是有效碰撞吗？
反应速率与活化分子的百分率（活%）成正比
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叫做活化分子，活化分子具有较高能量。
结论
能发生有效碰撞的分子一定是活化分子。
但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞，还与碰撞的角度有关。（碰撞时的取向合适不合适）
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。
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。
活化分子百分数 =
×100%
活化分子数
反应物分子总数
②活化能
活化分子平均能量与反应物分子平均能量差值。
活化能的大小是由反应物分子的性质决定。
活化分子
反应热
Ea表示反应的活化能
Ea1 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。
活化能
活化分子
活化能作用：
使反应物活化，从而启动反应或改变反应速率
从上图可知：活化能与化学反应难易的关系是
活化能高，反应难；
活化能低，反应易。
活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关，
推论1:
活化能越小，则一般分子成为活化分子越容易，则活化分子越多，单位时间内有效碰撞越多，反应速率越快。
推论2:
活化能越小，一般分子成为活化分子越容易，则反应条件越简单。
有没有活化能为0的化学反应？
案例1：AgNO3溶液与NaCl溶液混合
离子间的反应瞬间完成
可看作活化能为0
案例2：在高空50~85Km的大气层，平均温度只有-50℃，存在大量自由原子之间的反应，不需要活化能的推动。
反应活化能为0的反应：
自由移动的原子或离子之间的反应
4.化学反应发生所经历的过程
碰撞频率越高，反应速率越快
普通分子
活化能
有没有活化能为0的化学反应？
案例1：AgNO3溶液与NaCl溶液混合
离子间的反应瞬间完成
可看作活化能为0
案例2：在高空50~85Km的大气层，平均温度只有-50℃，存在大量自由原子之间的反应，不需要活化能的推动。
反应活化能为0的反应：
自由移动的原子或离子之间的反应
4.化学反应发生所经历的过程
有
效
碰
撞
能够发生化学反应的碰撞
有较高的能量
有合适的取向
碰撞频率越高，反应速率越快
普通分子
无效碰撞
能量低
活化分子
有效碰撞
取向不合适
获得
能量
取向合适
小结
一个反应要发生一般要经历哪些过程？
动脑时间
普通
分子
得到
能量
活化
分子
合理
取向的
碰撞
有效
碰撞
新物质
释放
能量
活化能
NO.2
有效碰撞理论解析外界条件对反应速率的影响
反应物本身的性质
活化能的大小
单位体积内活化分子的多少
单位时间内有效碰撞次数的多少
化学反应速率的快慢
决定
决定
决定
决定
内 因
外 因
碰撞理论与影响化学反应速率快慢的因素
结合碰撞理论，探讨外因的改变影响化学反应速率的原因：
分子总数:20
活化分子数:6
活化分子百分数:30%
增大浓度
化分子数增加单位体积内活
（活化分子百分比不变）
单位时间有效碰撞次数增加
反应速率加快
分子总数:10
活化分子数:3
活化分子百分数:30%
1.浓度对化学反应速率的影响
【思考与讨论】
请尝试用碰撞理论解释: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
浓度↑
→单位体积内N总↑
→单位体积内N活↑
→有效碰撞↑
【思考与讨论】
请尝试用碰撞理论解释: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
温度↑
活化分子百分数↑
运动加快，
碰撞频率↑
有效碰撞
次数↑
v↑
2.温度对化学反应速率的影响
对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加反应物各气体物质的浓度。
分子总数:10
活化分子数:3
活化分子百分数:30%
分子总数:10
活化分子数:3
活化分子百分数:30%
浓度增大
压强增大
化分子数增加单位体积内活
（活化分子百分比不变）
单位时间有效碰撞次数增加
反应速率加快
结论：压强改变的实质：是对反应物各气体物质浓度产生了影响，而引起反应速率发生变化。
3. 压强对化学反应速率的影响
气体P↑，V体↓，气体浓度↑
即单位体积内反应物分子总数↑
单位体积内
活化分子数↑
有效碰撞次数↑
v ↑
请尝试用碰撞理论解释:当其他条件相同时，为什么增大压强会使化学反应速率增大，而减小压强会使化学反应速率减小
【思考与讨论】
恒温恒容通入少量惰性气体反应速率如何变化？
Ar
总气压增大
反应物浓度不变
单位体积活化分子数不变
化学反应速率不变
单位时间有效碰撞次数不变
恒温恒压通入少量惰性气体反应速率如何变化？
总气压不变
密闭容器体积增大
反应物浓度减小
单位体积活化分子数减小
单位时间有效碰撞次数减小
化学反应速率减小
使用催化剂
降低了反应活化能
活化分子百分数增大，活化分子数增多
化学反应速率加快
单位时间有效碰撞次数增大
E1
E2
催化剂：参与化学反应，改变反应途径，但反应前后质量和化学性质不变的物质
催化剂作用：可以降低化学反应所需的活化能，也就等于提高了活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞的频率，反应速率大幅提高。
注意
（1）催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应方向，也不能改变反应热的大小。
（2）同一催化剂能同等程度地改变化学反应的正、逆反应速率。
活化能
没加催化剂
加了催化剂
催化剂可以改变反应历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的热效应。
4.催化剂对化学反应速率的影响
小结：影响化学反应速率的外因
外界因素 活化能 分子总数 活化分子总数 活化分子百分数 单位体积活化分子百分数 有效碰撞次数 反应速率
增大浓度
压缩体积
升高温度
加催化剂
不变 增多 增多 不变 增多 增多 加快
不变 不变 不变 不变 增多 增多 加快
不变 不变 增多 增多 增多 增多 加快
降低 不变 增多 增多 增多 增多 加快