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第三课时　活化能
第二章化学反应速率与化学反应平衡
选择性必修１
第一节 化学反应速率
浓度、压强、温度及催化剂等因素，是如何化影响学反应速率的呢？
一、基元反应与反应历程
1. 基元反应
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。每一步反应都称为基元反应。
基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。
例如：反应2HI ＝ H2+I2
第一步：2HI →H2+2I·
第二步：2I· →I2
基元反应
基元反应
自由基
带有单电子的原子或原子团叫自由基
注：自由基反应活性很强，寿命极短。
反应历程
反应历程是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应，反应历程又称反应机理。
例１.以2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)为例分析
决定反应顺利进行的关键！
化学反应是有条件的！
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
１.反应不同，反应历程也不相同
对反应历程理解
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。
气体分子的碰撞频率
[思考]分子间发生怎样的碰撞，才会发生化学反应？
示例：HI 分解反应中分子碰撞示意图
HI
HI
HI
HI
HI
HI
HI
HI
H2
I2
HI
HI
能量不足，碰撞
无法发生反应
取向不对，碰撞
无法发生反应
有效碰撞，
发生反应
发生碰撞的分子具有较高的能量
活化分子
分子在一定方向上发生碰撞
合理取向
２.必须满足两个条件
二、有效碰撞理论
1．概念：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞
三、化分子与活化能
1、活化分子：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2. 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。
能够发生有效碰撞的分子
E1
E2
活化分子变成生成物分子放出的能量（逆反应活化能）
能量
反应物
生成物
反应过程
ΔH
活化分子
E1：正反应的活化能
反应热（△H）＝E1﹣E2：
具有足够能量
活化分子百分数 =
×100%
活化分子数
反应物分子总数
活化能
活化分子
活化能作用：
活化能与化学反应难易的关系是　　　　　　　　　　　　　　。
活化能高，反应难；
活化能低，反应易。
活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关
使反应物活化，从而启动反应或改变反应速率
解释温度对化学反应速率的影响
其它条件不变时
升高温度
活化分子
升高温度 → 活化分子百分数______ → 单位体积内分子总数______ → 活化分子总数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。
不变
增多
增多
增大
减慢
增大
其它条件不变时
增大反应物浓度
活化分子
解释浓度对化学反应速率的影响
反应物浓度增大 → 反应物中活化分子百分数______ → 单位体积内分子总数_____ → 活化分子总数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。
不变
增多
增多
增多
增大
减慢
解释压强对化学反应速率的影响（一）
容器的容积不变
压缩体积或充入气态反应物
活化分子
增大压强（压缩体积） → 反应物中活化分子百分数______ → 单位体积内活化分子总数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。
不变
增多
增多
增大
减慢
解释压强对化学反应速率的影响（二）
活化分子
容器内压强不变
充入非反应气体
增大压强（充入非反应气体） → 反应物中活化分子百分数______ → 单位体积内活化分子总数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______。
不变
减少
减少
减少
解释压强对化学反应速率的影响（三）
活化分子
容器的容积不变
充入非反应气体
容积不变（充入非反应气体） → 反应物中活化分子百分数______ → 单位体积内活化分子总数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。
不变
不变
不变
不变
不变
【例２】在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：3Fe(s)＋4H2O(g) 　 Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改变下列条件化学反应速率如何改变(填“变大”“变小”或“不变”)。
(1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)　　　　，
(2)保持容器的容积不变，增加水蒸气的通入量　　　　，
(3)保持容器内压强不变，充入一定量的氩气　　　　，
(4)保持容器的容积不变，充入一定量的氩气　　　　　。　
高温
不变
变大
变小
不变
为什么催化剂对化学反应速率有显著影响？
能量
反应物
生成物
活化分子
反应过程
活化能
E1
E2
加入催化剂 → 活化分子百分数______ → 单位体积内活化分子总数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。
增多
增多
增大
减慢
增大
催化剂改变反应历程，活化能降低，并不改变反应热。
降低活化能
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
可逆反应中催化剂对正、逆反应的速率改变程度相同
02
催化剂有一定的活化温度，不同催化剂的活化温度不同
03
１.固体表面积越大，化学反应速率越大。
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
向反应体系输人能量，都有可能改变化学反应速率
２.形成原电池：可以增大氧化还原反应的反应速率。
３.其它方法：
对于基元反应（aA（g） + bB（g） → 产物），化学反应速率通常与各反应物浓度的幂之积成正比。
五、化学反应的速率常数和速率方程
速率方程为 v = kCa(A)Cb(B)，式中的 k 称为速率常数，受温度影响。
1．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
课堂练习
２.下列说法错误的是（ ）
①具有较高能量有适当取向的碰撞，才能发生化学反应。
②发生有效碰撞的分子都是活化分子。
③活化分子间的碰撞都是有效碰撞。
④水溶液中的化学反应的活化能都接近于0。
⑤反应热△H=正反应的活化能—逆反应的活化能。
⑥活化能指活化分子多出反应物分子平均能量的那部分能量。
A.①④ B.③④⑦ C.④⑤⑥ D.②⑤
B
3．一定条件下，容积为2 L的密闭容器中，将2 mol L气体和3 mol M气体混合，发生如下反应：2L(g)＋3M(g)=xQ(g)＋3R(g)，10 s末，生成2.4 mol R，并测得Q的浓度为0.4 mol·
L－1。计算：
(1)10 s末L的物质的量浓度为____________。
(2)前10 s内用M表示的化学反应速率为________________。
(3)化学方程式中x值为________。
(4)在恒温恒容条件下，往容器中加入1 mol氦气，反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
(5)在恒温恒压条件下，往容器中加入1 mol氦气，反应速率________。
0.2 mol·L－1
0.12 mol·L－1·s－1
1
不变
减小
课堂小结
[知识扩展]飞秒化学
飞秒化学是物理化学的一支，研究在极小的时间内化学反应的过程和机理。这一领域涉及的时间间隔短至约千万亿分之一秒，即1飞秒(fs， 1 fs=10-15 s) 。在这个极小的时间段里，产生的飞秒激光可以用于检测分子、原子、离子的结构、组成、运动等形成飞秒检测范畴。
始态、过渡态、终态
飞秒激光器
冲刺时间分辨技术
扬帆起航
追梦之旅绘就璀璨星河

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