第一節(jié)

化學(xué)反應(yīng)速率第3課時

活化能第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡新課導(dǎo)入

我們知道，濃度、溫度、壓強(qiáng)及催化劑會影響化學(xué)反應(yīng)速率,這些從宏觀上都已得到證實，如何從微觀角度解釋外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響？簡單碰撞理論1918年，路易斯提出了化學(xué)反應(yīng)速率的簡單碰撞理論。該理論認(rèn)為，反應(yīng)物分子間的碰撞是化學(xué)反應(yīng)的先決條件。反應(yīng)物分子間有效碰撞的頻率越高，化學(xué)反應(yīng)速率越大。一、簡單碰撞理論化學(xué)反應(yīng)并經(jīng)過簡單碰撞就能完成的，一個反應(yīng)步驟才能實現(xiàn)嗎？二、基元反應(yīng)和反應(yīng)歷程1、基元反應(yīng)：反應(yīng)歷程或反應(yīng)機(jī)理①

2HI→

H2+2I?②

2I?→I2

2HI=H2+I2基元反應(yīng)基元反應(yīng)總反應(yīng)

自由基：帶有單電子的原子或原子團(tuán)自由基的反應(yīng)活性很強(qiáng)，壽命極短。碘自由基2、反應(yīng)歷程（反應(yīng)機(jī)理）：多步基元反應(yīng)反映了反應(yīng)歷程。過渡態(tài)終態(tài)始態(tài)基元反應(yīng)的過程三、有效碰撞分子無規(guī)則高速運動彼此碰撞（每秒約1028次）有效碰撞無效碰撞發(fā)生反應(yīng)不發(fā)生反應(yīng)基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件是反應(yīng)物的分子必須發(fā)生有效碰撞閱讀(課本27頁)：并不是反應(yīng)物的分子的每一次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)分子的每一次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？為什么有的碰撞可以發(fā)生反應(yīng)，而有的不能發(fā)生反應(yīng)?與哪些因素有關(guān)系？力道不足——進(jìn)不去球取向不對——進(jìn)不去球力道、取向恰好——進(jìn)球三、有效碰撞

碰撞時能量不足

碰撞時取向不合適有效碰撞HI分解反應(yīng)中分子碰撞示意圖有效碰撞發(fā)生的條件反應(yīng)物分子必須具有一定的能量合適的取向活化分子三、有效碰撞理論我們把能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞

。條件：1、足夠的能量；2、合適的取向。3、有效碰撞的頻率越高，反應(yīng)速率越快;那些分子有能量呢？HIHI能量（活化能）普通分子活化分子普通分子與活化分子。三、有效碰撞理論——活化分子與活化能才能夠發(fā)生有效碰撞（1）活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。（2）活化能：活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差，叫做反應(yīng)的活化能。1.碰撞理論是一種較直觀的反應(yīng)速率理論,下列有關(guān)碰撞理論敘述正確的是(

)A.分子發(fā)生碰撞就一定發(fā)生反應(yīng)B.發(fā)生有效碰撞的分子具有最高的能量C.有效碰撞是活化分子在一定方向上的碰撞D.活化分子的平均能量即為活化能習(xí)題C化學(xué)反應(yīng)過程碰撞有效碰撞無效碰撞普通分子活化分子新物質(zhì)能量活化能合適取向吸收能量能量反應(yīng)物生成物反應(yīng)過程活化能E1E2活化分子變成生成物分子放出的能量活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差。具有足夠的能量，能發(fā)生有效碰撞的分子活化分子E1-E2反應(yīng)熱也可以說是逆反應(yīng)的活化能三、有效碰撞理論ΔH

=反應(yīng)物的活化能

―

生成物的活化能過渡態(tài)

活化能小，反應(yīng)速率快能量反應(yīng)物生成物反應(yīng)過程活化分子活化能能量反應(yīng)物生成物反應(yīng)過程活化分子活化能N2+O2

===2NO高溫2H2+O2

===2H2O點燃 活化能大，反應(yīng)速率慢活化能與反應(yīng)速率的關(guān)系：活化能低速率快還是高速率快？四、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響理論模型：反應(yīng)物本身的性質(zhì)活化能的大小單位體積內(nèi)活化分子的多少單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)的多少化學(xué)反應(yīng)速率的快慢決定決定決定決定內(nèi)因外因結(jié)合碰撞理論，探討外因的改變影響化學(xué)反應(yīng)速率的原因分子總數(shù):20活化分子數(shù):6活化分子百分?jǐn)?shù):30%分子總數(shù):10活化分子數(shù):3活化分子百分?jǐn)?shù):30%活化分子百分比不變濃度↑單位體積內(nèi)N總↑單位體積內(nèi)N活↑有效碰撞↑v

↑活化分子百分?jǐn)?shù)=活化分子數(shù)反應(yīng)物分子數(shù)×100%四、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響——濃度其它條件不變時升高溫度活化分子溫度↑單位體積內(nèi)活化分子數(shù)↑活化分子百分?jǐn)?shù)↑運動加快，碰撞頻率↑有效碰撞次數(shù)↑v↑四、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響——溫度升溫四、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響——濃度溫度↑單位體積內(nèi)活化分子數(shù)↑活化分子百分?jǐn)?shù)↑運動加快，碰撞頻率↑有效碰撞次數(shù)↑v↑分子總數(shù):10活化分子數(shù):3活化分子百分?jǐn)?shù):30%分子總數(shù):10活化分子數(shù):3活化分子百分?jǐn)?shù):30%活化分子百分比不變氣體P↑，V體↓，氣體濃度↑即單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子總數(shù)↑單位體積內(nèi)活化分子數(shù)↑有效碰撞次數(shù)↑v

↑四、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響——壓強(qiáng)1.壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響——壓縮氣體活化分子恒容時充入非反應(yīng)氣體1.壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響——充入無關(guān)氣體在其它條件不變時，恒容條件下，充入無關(guān)氣體，壓強(qiáng)增大，但各物質(zhì)濃度不變，反應(yīng)速率不變四、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響——壓強(qiáng)其它條件不變時加入催化劑活化分子使用催化劑活化能↓單位體積內(nèi)N活↑有效碰撞↑v

↑四、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響—催化劑為什么呢？0102030405擴(kuò)散吸附斷鍵成鍵脫附活化能越大，反應(yīng)越難進(jìn)行改變溫度，活化能大的反應(yīng)速率改變程度大活化能(能壘)大的慢反應(yīng)是決定整個反應(yīng)速率的關(guān)鍵步驟1．催化劑與反應(yīng)歷程四、有效碰撞理論解釋外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響—催化劑能量反應(yīng)過程Ea3?H過渡態(tài)1過渡態(tài)2過渡態(tài)Ea2Ea1反應(yīng)物生成物注：催化劑能降低反應(yīng)的活化能進(jìn)而改變反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)熱。?H

=Ea1-Ea2過渡態(tài)理論過渡態(tài)理論認(rèn)為：在反應(yīng)物分子生成產(chǎn)物分子的過程中，首先生成一種高能量的活化配合物，高能量的活化配合物再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物分子?；罨肿覣B＋C→[A…B…C]→A＋BC反應(yīng)物

過渡態(tài)

產(chǎn)物中間體：只在過程中出現(xiàn)正反應(yīng)的活化能如圖是CH4和Cl2反應(yīng)生成CH3Cl和HCl的反應(yīng)過程中各物質(zhì)的能量關(guān)系變化。（Ea表示活化能）反應(yīng)過程過渡態(tài)過渡態(tài)問題1：有幾個基元反應(yīng)？2個問題2：哪一步基元反應(yīng)快？問題3：哪一步?jīng)Q定整個反應(yīng)的速率（也叫“決速步”）？第1步活化能越小，速率越快。Ea1>Ea2第一步是慢反應(yīng)，第二步是快反應(yīng)。中間體(中間產(chǎn)物)Ea1是整個反應(yīng)的活化能例：3.已知溫度不同,NO2和CO之間發(fā)生反應(yīng)的機(jī)理不同。NO+CO2(即一步完成),其反應(yīng)過程如圖所示:

NO+NO3(慢),CO+NO3下列有關(guān)說法錯誤的是(

)A.相同條件下,活化分子的能量比對應(yīng)反應(yīng)物分子的能量高B.473K時,總反應(yīng)速率由第一步反應(yīng)決定C.使用催化劑可增大活化分子百分?jǐn)?shù),改變反應(yīng)的ΔHD.溫度不同反應(yīng)機(jī)理不同,但都經(jīng)歷氮氧鍵斷裂和碳氧鍵生成的過程①673K時,NO2和CO發(fā)生基元反應(yīng)NO2+CO②473K時,則經(jīng)過兩步反應(yīng),反應(yīng)機(jī)理是:NO2+NO2NO2+CO2(快)。C習(xí)題單位體積活化分子數(shù)目有效碰撞次數(shù)反應(yīng)速率增大反應(yīng)物的濃度升高溫度增大壓強(qiáng)減小體積增多增多增大活化分子百分?jǐn)?shù)增大加催化劑降低反應(yīng)的活化能小結(jié)普通分子升級為活化分子光輻照電弧放射線輻照強(qiáng)磁場超聲波高速研磨總之，向反應(yīng)體系輸人能量，都有可能改變化學(xué)反應(yīng)速率其他因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響擴(kuò)展：飛秒化學(xué)1、原理：跟蹤和檢測化學(xué)反應(yīng)中某些壽命極短的過渡態(tài)，必須采用10－15～10－12

s的時間分辨技術(shù)，可以分辨分子、原子飛秒級變動圖像的激光脈沖技術(shù)，可以跟蹤、觀察基元反應(yīng)的整個過程。2、定義：對超快速化學(xué)反應(yīng)的研究稱為飛秒(fs，1fs＝10﹣15

s)化學(xué)。3、意義：飛秒化學(xué)對了解化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、控制反應(yīng)進(jìn)程、充分利用物質(zhì)和能源等非常重要。飛秒化學(xué)開創(chuàng)了化學(xué)反應(yīng)的新世紀(jì)。我國在飛秒激光器的研究方面已達(dá)到國際水平。課本P30飛秒激