?第07講活化能



知識導航


課前引入
2 mol H2和1 mol O2混合于一個潔凈的容器內(nèi)，已知常溫常壓下，每個氫分子和氧分子自身或它們之間每秒鐘平均碰撞2.355×1010次，如果每一次碰撞都能夠引發(fā)反應，試想會有什么樣的現(xiàn)象？
如果每一次碰撞都能引發(fā)反應，整個容器中的氫氣和氧氣將在極短的時間內(nèi)全部變成水。

然而事實并非如此，為什么呢？



知識精講

一、基元反應與反應歷程
1. 基元反應：大多數(shù)化學反應并不是經(jīng)過簡單碰撞就能完成的，而往往經(jīng)過多個反應步驟才能實現(xiàn)。每一步反應都稱為基元反應?；磻l(fā)生的先決條件是反應物的分子必須發(fā)生碰撞。
2. 自由基：帶有單電子的原子或原子團叫自由基，如I·自由基、O·自由基。自由基反應活性很強，壽命極短。
舉個例子——碘化氫的分解
總反應：2HI====H2 + I2
實際上是經(jīng)過下列兩步基元反應完成的：2HI → H2 + 2I· 2I·→ I2

3. 反應歷程：與某化學反應有關(guān)的一組基元反應反映了該反應的反應歷程，反應歷程又稱反應機理。
說明
①反應不同，反應歷程也不相同。
②同一反應，在不同條件下，反應歷程也可能不同。
③反應歷程的差別造成了化學反應速率的不同。
④對于由多個基元反應組成的化學反應，其反應的快慢由最慢的一步基元反應決定。


二、有效碰撞理論
1．有效碰撞的概念：能發(fā)生化學反應的碰撞稱為有效碰撞。
2．有效碰撞必須滿足的條件：
（1）分子具有足夠的_______；（即_____分子）
（2）分子在碰撞時具有合適的_______。
3．有效碰撞與反應速率的關(guān)系：有效碰撞的頻率越高，則反應速率_______。
【答案】能量活化 取向越快

三、活化分子與活化能
1. 活化分子：具有足夠能量、能夠發(fā)生_________的分子。
【答案】有效碰撞
說明
對于某一化學反應來說，在一定條件下，反應物分子中活化分子的百分數(shù)是一定的。

2. 活化能：活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差，叫做反應的活化能。

E1：正反應的活化能
E2：活化分子變成生成物分子放出的能量（逆反應的活化能）
E1﹣E2：反應熱（△H）
催化劑的作用：降低反應的活化能。

四、有效碰撞理論對影響化學反應速率因素的解釋
濃度
壓強

反應物濃度增大→反應物中活化分子百分數(shù)____ →單位體積內(nèi)分子總數(shù)_____ →活化分子總數(shù)______ →單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)______ →反應速率______；反之，反應速率_______。

增大壓強（壓縮體積）→反應物中活化分子百分數(shù)______ →單位體積內(nèi)活化分子總數(shù)______ →單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)______ →反應速率______；反之，反應速率_______。
溫度
催化劑

升高溫度→活化分子百分數(shù)______→單位體積內(nèi)分子總數(shù)______→活化分子總數(shù)______→單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)______→反應速率______；反之，反應速率_______。

加入催化劑→活化分子百分數(shù)______→單位體積內(nèi)活化分子總數(shù)______→單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)______→反應速率______；反之，反應速率_______。

【答案】不變；增多；增多；增多；增大；減慢
不變；增多；增多；增大；減慢
增大；不變；增多；增多；增大；減慢
增大；增多；增多；增大；減慢
及時小練
下列說法中正確的是__________
①活化分子間的碰撞不一定能發(fā)生化學反應
②普通分子間的碰撞可能發(fā)生化學反應
③增大反應物濃度，可增大單位體積內(nèi)活化分子數(shù)，從而使有效碰撞次數(shù)增多
④加入反應物，活化分子百分數(shù)不變，化學反應速率可能不變
⑤催化劑能增大活化分子百分數(shù)，從而成千成萬倍地增大化學反應速率
⑥有氣體參加的化學反應，若增大壓強(縮小反應容器的體積)，可增大活化分子的百分數(shù)，從而使反應速率增大

【答案】①③④⑤

五、化學反應的速率常數(shù)和速率方程
1. 化學反應速率通常指一定時間內(nèi)反應的平均速率。
2. 在化學反應進程中，未達平衡時，瞬時反應速率一般是不斷變化的。
3. 對于基元反應，化學反應速率通常與各反應物濃度的冪之積成正比。
4. 速率常數(shù)和速率方程
對于反應：aA + bB + …→產(chǎn)物
速率方程為v = k·cx(A)·cy(B)·…，式中的k 稱為速率常數(shù)。

對點訓練

題型一：有效碰撞理論
【例1】（2020·邯鄲市永年區(qū)第一中學高二月考）下列說法正確的是
A．活化分子的每一次碰撞都能夠發(fā)生化學反應
B．能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子
C．反應物用量增加后，有效碰撞次數(shù)增多，反應速率增大
D．催化劑能提高活化分子的活化能，從而加快反應速率
【答案】B
【變1-1】（2021·遼寧葫蘆島市·高二期末）下列說法正確的是
A．活化能接近于零的反應，當反應物相互接觸時，反應瞬間完成
B．溫度和壓強都是通過增大活化分子百分數(shù)來加快化學反應速率
C．人們把能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子，把活化分子具有的能量叫活化能
D．活化能的大小不僅意味著一般分子成為活化分子的難易，也會對化學反應前后的能量變化產(chǎn)生影響
【答案】A
【變1-2】（2021·江西撫州市·高二期末）在有氣體參加的反應中，能使反應物中活化分子總數(shù)和活化分子百分數(shù)都增大的措施有
①增大反應物濃度②增大壓強③升高溫度④加入催化劑
A．①② B．②④ C．①③ D．③④
【答案】D
【變1-3】（2021·欽州市第四中學高二月考）對于水煤氣轉(zhuǎn)換反應，下列條件的改變，能增大活化分子百分數(shù)的是
A．降低溫度 B．增大反應物濃度
C．恒容條件下，充入稀有氣體 D．使用催化劑
【答案】D
【變1-4】（2020·浙江）下列關(guān)于化學反應速率的說法正確的是
①恒溫時，增大壓強，化學反應速率一定加快
②其他條件不變，溫度越高，化學反應速率越快
③使用催化劑可改變反應速率，從而改變該反應過程中吸收或放出的熱量
④升高溫度能使化學反應速率增大，主要原因是增大了反應物分子中活化分子的百分數(shù)
⑤有氣體參加的化學反應，若增大壓強(即縮小反應容器的體積)，可增加活化分子的百分數(shù)，從而使反應速率增大
⑥增大反應物濃度，可增大活化分子的百分數(shù)，從而使單位時間有效碰撞次數(shù)增多
⑦催化劑不參與反應，但能降低活化能增大活化分子的百分數(shù)，從而增大反應速率
A．②⑥ B．②④ C．②③⑤⑦ D．①②④⑤
【答案】B
題型二：基元反應與反應歷程
【例2】（2021·全國）對于反應，科學家根據(jù)光譜研究提出如下反應歷程：
第一步：快反應；
第二步：慢反應；
第三步：快反應。
上述反應中可近似認為第二步反應不影響第一步反應的平衡，下列敘述正確的是
A．該反應的速率由第二步反應決定
B．反應的中間產(chǎn)物有N2O2、N2O和H2
C．第三步反應中N2O與H2的每一次碰撞都是有效碰撞
D．若第一步反應的，則升高溫度，正反應速率減小，逆反應速率增大
【答案】A
【變2】（2020·江西新余市·新余四中高二期中）對于反應2NO(g)＋2H2(g)→N2(g)＋2H2O(g)，科學家根據(jù)光譜學研究提出如下反應歷程：
第一步：2NO?N2O2快速平衡
第二步：N2O2＋H2→N2O＋H2O慢反應
第三步：N2O＋H2→N2＋H2O快反應
其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列敘述正確的是
A．若第一步反應△HE4-E1加入催化劑不變


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第一節(jié) 化學反應速率

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修1

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