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第一节 化学反应速率
课时3 活化能
第一章 物质及其变化
1.了解活化分子、活化能及有效碰撞的简单概念。
2.理解反应历程及简单碰撞理论。
3.能用碰撞理论正确解释外界条件对化学反应速率的影响。
我们知道，浓度、温度、压强及催化剂会影响化学反应速率,这些从宏观上都已得到证实，如何从微观角度解释外界条件对化学反应速率的影响？
简单碰撞理论
1918年，路易斯提出了化学反应速率的简单碰撞理论。该理论认为，反应物分子间的碰撞是化学反应的先决条件。反应物分子间有效碰撞的频率越高，化学反应速率越大。
吉尔伯特·牛顿·路易斯
简单碰撞理论
研究发现，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。
一、基元反应与反应历程
2HI=== H2＋I2
第一步： 2HI → 2I （自由基）+ H2
第二步： 2I → I2
自由基：带有单电子的原子或原子团。自由基的反应活性很强。
这其中的每一步反应都称为基元反应。这两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2+I2的反应历程。反应历程又称反应机理。
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。
1.反应不同，反应历程也不相同
2.同一反应，在不同条件下，反应历程也可能不同
3.反应历程的差别造成了化学反应速率的不同
4.对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定
注意：
【思考】任何一个基元反应都能发生吗？
任何气体中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 1 mol/L 时，在每立方厘米、每秒内反应物分子间的碰撞可达到 1028 次。如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话，任何气体的反应均可以瞬间完成。但实际并非如此。
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
发生反应
不发生反应
基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生有效碰撞
二、有效碰撞与活化能
为什么有的碰撞可以发生反应，而有的不能发生反应 与哪些因素有关系？
力道不足
——进不去球
取向不对
——进不去球
力道、取向恰好
——进球
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
有效碰撞发生的条件
反应物分子必须具有一定的能量
合适的取向
活化分子
1.有效碰撞
能量
反应物
生成物
反应过程
活化能
E1
E2
活化分子变成生成物分子放出的能量
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。
具有足够的能量，能发生有效碰撞的分子
活化分子
E1-E2
反应热
2.活化能
反应物分子
活化分子
有效碰撞
生成物分子
活化能
合适的取向
活化能的大小决定了化学反应的难易！活化能越小，一般分子成为活化分子越容易，
则活化分子越多，则单位时间内的有效碰撞越多，则反应速率越快。
能量
反应物
生成物
反应过程
正反应的活化能
E1
E1-E2
反应热
思考，对于可逆反应而言，E1和E2还有什么其他含义？
逆反应的活化能
E2
三、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素
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
化学反应速率快慢
决定
决定
决定
决定
内因
外因
结合碰撞理论，探讨外因的改变影响化学反应速率的原因：
1.浓度对反应速率的影响
其它条件不变时
增大反应物浓度
活化分子
浓度↑
单位体积内N总↑
单位体积内N活↑
有效碰撞↑
v ↑
其它条件不变时
升高温度
活化分子
2.温度对反应速率的影响
温度↑
单位体积内活化分子数↑
活化分子百分数↑
运动加快，碰撞频率↑
有效碰撞次数↑
v↑
容器的容积不变
压缩体积或充入气态反应物
活化分子
3.压强对反应速率的影响——压缩气体
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 ↑
活化分子
恒容时
充入非反应气体
3.压强对反应速率的影响——充入无关气体
在其它条件不变时，恒容条件下，充入无关气体，压强增大，但各物质浓度不变，反应速率不变
3.压强对反应速率的影响——充入无关气体
在其它条件不变时，恒压条件下，充入无关气体，体积增大，各物质浓度减小，反应速率减慢
活化分子
恒压时
充入非反应气体
4.催化剂对反应速率的影响
催化剂的研究是高科技领域的重要内容。
4.催化剂对反应速率的影响
其它条件不变时
加入催化剂
活化分子
使用催化剂
活化能↓
单位体积内N活↑
有效碰撞↑
v ↑
催化剂的特性
催化剂具有选择性，不同反应有不同的催化剂
01
对于可逆反应。催化剂同等程度影响正、逆反应的速率
02
催化剂有一定的活化温度，不同催化剂的活化温度不同，温度过高，催化剂中毒（失活）
03
其他因素对化学反应速率的影响
光辐照
电弧
放射线辐照
强磁场
超声波
高速研磨
总之，向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率
飞秒化学
冲刺时间分辨技术
飞秒激光器
始态、过渡态、终态
1.下列说法错误的是（ ）
①碰撞理论认为，反应物分子间进行碰撞才可能发生化学反应
②活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
③催化剂加快反应速率的本质是降低了反应的活化能
④只有增加活化分子的百分含量才能加快反应速率
⑤对于基元反应而言，温度升高，反应速率一定增加
A．①④ B．②④ C．③⑤ D．②⑤
B
2.在体积可变的容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，当缩小容器体积使压强增大时，化学反应速率加快，其根本原因是(　　)
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.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
D.活化分子百分数不变，但单位体积内活化分子数增加，有效碰撞次数增多
D
3.有关碰撞理论，下列说法不正确的是 (　　)
A.具有足够能量的分子(活化分子)相互碰撞就一定能发生化学反应
A
B.增大反应物的浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的几率增大，反应速率增大
C.升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞的几率增大，反应速率增大
D.催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，有效碰撞的几率增大，反应速率增大
4.活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应为吸热反应
B．产物的稳定性：P1>P2
C．该历程中最大正反应的活化能
E正＝186.19 kJ·mol－1
D．相同条件下，由中间产物Z转化为
产物的速率：v(P1)C
增大反应物浓度
单位体积内
活化分子数增大
(活化分子百分数不变)
增大气体压强
单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多
增大化学反应速率
单位体积内
活化分子百分数增大
升高温度
(体系能量升高)
催化剂
(活化能降低)

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