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第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
第3课时 活化能 理论解释外因对化学反应速率的影响
本节内容
碰撞理论与活化能
碰撞理论应用—利用碰撞理论解释外因对化学反应速率的影响
基元反应与反应历程
旧知回顾
思考：如何解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响呢？
例如：反应 2HI === H2+I2
2HI → H2 + 2I
2I → I2
自由基：带有单电子的原子或原子团。
2.反应历程：
反应历程是化学中用来描述某一化学变化所经过的全部基元反应。反应历程又称为反应机理。
注意：对于由多个基元反应组成的化学反应，化学反应的快慢由最 慢的一步基元反应决定。
一、基元反应与反应历程
1.基元反应：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。
思考与讨论：基元反应发生的先决条件是啥？
是反应物的分子必须发生碰撞。
但不是每一次的碰撞都能发生化学反应。
二、碰撞理论与活化能
2 mol H2和1 mol O2混合于一个容器内，已知常温常压下，每个氢分子和氧分子平均每分钟碰撞1028次，如果每一次碰撞都能够引发反应，试想会有什么样的现象
如果每一次碰撞都能引发反应，整个容器中的氢气和氧气将在极短的时间内全部变成水。
二、碰撞理论与活化能
然而事实并非如此，为什么？
因为化学反应并不是经过简单碰撞理论就能完成的。
有效碰撞理论：
(1)基元反应发生的先决条件：反应物的分子必须发生碰撞，但并不是每一次碰撞都能发生化学反应。
(2)有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。
--有效碰撞
要发生反应，对碰撞也有要求。
二、碰撞理论与活化能
碰撞时能量不足
碰撞时取向不合适
有效碰撞
HI分解反应中分子碰撞示意图
碰撞理论：
二、碰撞理论与活化能
类比：投篮
力量不够
取向不对
好球，有效碰撞
二、碰撞理论与活化能
有效碰撞必须满足两个条件：
①反应物分子必须具有一定能量。
②碰撞时要有合适的取向。
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。
有效碰撞能使化学键断裂，从而发生化学反应。
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
能量
反应过程
E1
E2
反应物分子的平均能量
生成物分子的平均能量
活化分子的平均能量
正反应的活化能
活化分子变成生成物分子放出的能量
反应热
也可认为是逆反应的活化能
活化能：
反应热=E1-E2
二、碰撞理论与活化能
二、碰撞理论与活化能
一个反应要发生一般要经历哪些过程？
普通
分子
活化能
活化
分子
合理
取向的
碰撞
有效
碰撞
新物质
能量
三、碰撞理论应用
结合上述所学，尝试思考有效碰撞与反应速率的关系？
改变条件
单位时间内、单位体积内有效碰撞次数越多
化学反应速率增大
如何用碰撞理论解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响呢？
其他条件不变时
增大反应物浓度
活化分子
分子总数:20
活化分子数:6
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%
其他条件相同时，增大反应物浓度
单位体积内活化分子数增加
（活化分子百分数不变）
单位时间有效碰撞次数增加
化学反应速率增大
三、碰撞理论应用——浓度
其他条件不变时
升高温度
活化分子
其他条件相同时，升高温度
单位体积内活化分子数增加（活化分子百分数增加）
单位时间有效碰撞次数增加
化学反应速率增大
反应物分子的能量增加
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:7
活化分子百分数:70%
三、碰撞理论应用——温度
其他条件相同时，增大压强
单位体积内活化分子数增加
（活化分子百分数不变）
单位时间有效碰撞次数增加
化学反应速率增大
其他条件不变时
增大压强
活化分子
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%
三、碰撞理论应用——压强
观察下图，思考：为什么催化剂对化学反应速率有显著影响？
三、碰撞理论应用——催化剂
研究表明，催化剂可以改变反应历程，降低反应的活化能。
使用催化剂
单位体积内活化分子数目增加，
（活化分子百分数增加）
单位时间有效碰撞次数增加
化学反应速率增大
反应活化能降低
三、碰撞理论应用——催化剂
1.使用适当的催化剂能减少过程中的能耗。
2.使用催化剂能改变反应速率，但反应热没变。
3.使用催化剂同等程度的增大（减慢）正逆反应速率，从而改变反应到达平衡所需时间，不影响反应的焓变。
4.催化剂的活性往往因接触少量杂质而明显下降，甚至遭到破坏，这种现象叫做催化剂中毒。
补充说明:
三、碰撞理论应用——催化剂
1.在体积可变的容器中发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，当增大压强使容器体积缩小时，化学反应速率加快，其主要原因是（ ）
A.分子运动速率加快，使反应物分子间的碰撞机会增多
B.反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多
C.活化分子百分数未变，但单位体积内活化分子数增加，有效碰撞次数增多
D.分子间距离减小，使所有的活化分子间的碰撞都成为有效碰撞
C
课堂练习
2.在一氧化碳变换反应CO + H2O CO2 + H2中，有关反应条件改变使反应速率增大的原因分析不正确的是（ ）
A.使用催化剂，活化分子百分数增大，有效碰撞几率增加
B.升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞几率增加
C.增大压强，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞几率增加
D.增大c(CO) ，活化分子百分数增大，有效碰撞几率增加
D
课堂练习
本节内容结束

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