活化能【 知识精讲+备课精思+拓展提升 】 上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

第一节化学反应速率第3课时活化能第二章化学反应速率与化学平衡1.知道化学反应是有历程的。2.认识有效碰撞、基元反应活化能对化学反应速率的影响。3.知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。[重点难点]有效碰撞理论对反应速率影响的理论解释。[学习目标]12345什么是化学反应？化学反应是一步完成的吗？决定化学反应速率的是哪一步？影响化学反应速率的因素有哪些？这些因素为什么影响反应速率？思考交流大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应。2HI―→H2＋2I·2I·―→I22HI===H2＋I21．基元反应一、基元反应与反应历程其中每一步反应都称为基元反应。2HI―→H2＋2I·2I·―→I22HI===H2＋I22．反应机理一、基元反应与反应历程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。过渡态终态始态基元反应的过程一、基元反应与反应历程飞秒化学对了解化学反应机理、控制反应进程、充分利用物质和能源等非常重要。跟踪和检测化学反应中某些寿命极短的过渡态，必须采用10－15～10－12

s的时间分辨技术，可以分辨分子、原子飞秒级变动图像的激光脉冲技术，可以跟踪、观察基元反应的整个过程。原理：定义：意义：对超快速化学反应的研究称为飞秒(fs，1fs＝10﹣15

s)化学。一、基元反应与反应历程3．飞秒化学请完成学案上的导思1.由反应物微粒一步直接实现的化学反应称为基元反应。某化学反应是通过三步基元反应实现：①Ce4＋＋Mn2＋―→Ce3＋＋Mn3＋；②Ce4＋＋Mn3＋―→Ce3＋＋Mn4＋；③Ti＋＋Mn4＋―→Ti3＋＋Mn2＋。由此可知：(1)该反应的总反应的方程式为__________________________。(2)该反应的催化剂是

。2Ce4＋＋Ti＋===2Ce3＋＋Ti3＋Mn2＋催化剂是本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质。导思授课老师可根据需要选择使用2.甲烷气相热分解反应的化学方程式为2CH4―→CH3—CH3＋H2，该反应的机理如下：①CH4―→·CH3＋·H；②_________________________；③CH4＋H·―→·CH3＋H2；④·CH3＋H·―→CH4补充反应②的方程式。·CH3＋CH4―→C2H6＋H·导思3.利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如图所示：(1)X是

。N2、H2O[(NH4)2(NO2)]2＋＋NO===[(NH4)(HNO2)]＋＋X＋H＋(2)上述历程的总反应为_________________________________。(3)由反应历程可知，[(NH4)(HNO2)]＋是该反应的

。中间产物导思如何辨别催化剂与中间产物（中间体）的“真面目”？交流讨论催化剂直接和原料反应反应前后存在，反应过程中不存在中间体可循环再生只在反应过程中出现归纳总结反应物的分子必须发生碰撞，才能发生化学反应。但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。2．有效碰撞概念能够发生化学反应的碰撞条件具有足够的能量；具有合适的取向与反应速率关系碰撞的频率越高，反应速率越快二、影响反应速率的理论分析1．基元反应发生的先决条件活化分子：能够发生有效碰撞的分子。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，叫做反应的活化能。在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。二、影响反应速率的理论分析3．活化能和活化分子E2：逆反应的活化能ΔH＝E1－E2根据有效碰撞理论，联系化学反应速率的影响因素，讨论分析各因素是如何影响化学反应速率的。交流讨论反应物浓度增大单位体积内活化分子数增多化学反应速率增大单位时间内有效碰撞次数增加二、影响反应速率的理论分析4．活有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释——浓度单位体积内活化分子数增多增大压强气体体积缩小反应物浓度增大单位时间内有效碰撞的次数增加化学反应速率增大二、影响反应速率的理论分析4．活有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释——压强使一部分原来能量较低的分子变成活化分子活化分子的百分数增大升高温度反应物分子的能量增加单位时间内有效碰撞的次数增加化学反应速率增大二、影响反应速率的理论分析4．活有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释——温度活化分子的百分数增大使用催化剂反应的活化能降低更多的反应物分子成为活化分子单位时间内有效碰撞的次数增加化学反应速率增大二、影响反应速率的理论分析4．活有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释——催化剂单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多单位体积内分子总数不变，活化分子百分数增加，活化分子数增加。单位体积内分子总数增加，活化分子百分数不变，活化分子数增加

增大反应物浓度

增大气体压强

增大化学反应速率

使用催化剂

升高温度活化分子、有效碰撞与反应速率的关系归纳总结请完成学案上的导练1.正误判断(1)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(

)(2)活化能大的反应一定是吸热反应(

)(3)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化(

)(4)活化能越高，反应越难发生，反应速率越慢(

)(5)增大反应物的浓度，使活化分子百分数增大，化学反应速率增大(

)(6)增大压强，活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大(

)(7)升高反应体系温度，活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大(

)(8)一般使用催化剂可降低反应的活化能，活化分子百分数不变，化学反应速率增大(

)√××√××导练授课老师可根据需要选择使用√×2.(2021·北京丰台高二期中)H2O2是重要的消毒剂、氧化剂，研究其分解反应有重要意义。KI能催化H2O2的分解。①不加KI：2H2O2===2H2O＋O2↑②加入KI：H2O2＋I－===H2O＋IO－；H2O2＋IO－===H2O＋O2↑＋I－H2O2分解反应过程中能量变化如图所示。下列判断不正确的是A.加入KI后改变了反应的历程B.加入KI后改变了反应2H2O2===2H2O＋O2的反应热C.H2O2＋I－===H2O＋IO－是吸热反应D.KI降低了该反应的活化能√导练请联系生物学知识，分组讨论催化剂的特点及影响催化剂活性的因素。交流讨论高效性选择性选用合适的催化剂来调控反应自身成分、粒径、合成方法等因素；温度（温度过高，催化活性降低）、压强等条件。催化活性的影响因素：三、催化机理与反应历程1．催化剂特点0102030405扩散吸附断键成键脱附活化能越大，反应越难进行改变温度，活化能大的反应速率改变程度大活化能(能垒)大的慢反应是决定整个反应速率的关键步骤三、催化机理与反应历程2．催化剂与反应历程请完成学案上的导练1.甲酸被认为是理想的氢能载体，我国科技工作者运用DFT计算研究单分子HCOOH在催化剂表面分解产生H2的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。回答下列问题：(1)该历程中决定正反应速率步骤的能垒(活化能)E正＝_____eV，该步骤的反应方程式为________________________________。0.98HCOOH*===HCOO*＋H*导练授课老师可根据需要选择使用(2)该历程中甲酸分解制氢气的热化学方程式为_________________________________________________。HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)

ΔH＝－0.15NAeV·mol－1导练2.(2022·沈阳高二检测)氧化亚氮在碘蒸气存在时的热分解反应：2N2O―→2N2＋O2，其反应机理包含以下步骤：第一步：I2(g)2I(g)(快反应)；第二步：I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g)(慢反应)；第三步：IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(g)(快反应)。下列说法错误的是A.第二步对分解反应速率起决定作用B.I2的浓度与N2O的分解速率无关C.慢反应的活化能高于快反应的活化能D.第二步反应中I(g)作还原剂√反应的快慢取决于慢反应I2是反应物活化能越大反应速率越慢I(g)→IO，I元素化合价升高，作还原剂导练3.反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

积碳反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)消碳反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)ΔH/(kJ·mol－1)75172活化能/(kJ·mol－1)催化剂X3391催化剂Y4372由上表判断，催化剂X______(填“优于”或“劣于”)Y，理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。劣于催化剂X较催化剂Y，积碳反应时，活化能低，反应速率大，消碳反应时，活化能高，反应速率小，综合考虑，催化剂X较催化剂Y更利于积碳反应，不利于消碳反应，会降低催化剂活性导练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非活化分子间的碰撞能发生化学反应③活化分子的能量比非活化分子的能量高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⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞A.①③④⑤

B.①②③⑥C.③④⑤⑥

D.②③④⑤√自我测试2.平流层中氟氯烃对臭氧层的破坏是由于含氯化合物的催化作用改变了臭氧分解反应的历程，其反应过程的能量变化如图。总反应：O3＋O―→2O2。催化反应：①O3＋Cl―→O2＋ClO；②2ClO＋O―→Cl＋O2。下列说法正确的是A.Ea＝Ea1＋Ea2B.反应①为吸热反应，反应②为放热反应，

因此反应速率：反应①＜反应②C.对于加了催化剂的反应：反应速率主要

由反应①决定D.对于总反应，反应物的键能之和大于生成物的键能之和√没有等量关系反应①的活化能大于反应②总反应为放热反应自我测试3.“接触法制硫酸”的主要反应是2SO2＋O22SO3。在催化剂表面的反应历程如图所示，下列说法正确的是A.使用催化剂只能加快正反应速率B.反应②的活化能比反应①的大C.该反应的催化剂是V2O4D.过程中既有V—O的断裂，又有V—O的形成√正、逆