第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率第2課時活化能與碰撞理論目錄導(dǎo)航模塊一：[學(xué)習(xí)目標(biāo)]——明確目標(biāo)，把準(zhǔn)學(xué)習(xí)方向模塊二：[重點(diǎn)難點(diǎn)]——明確重、難點(diǎn)，針對性更強(qiáng)模塊三：[思維導(dǎo)圖]——幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)化認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，根基牢固，思維貫通模塊四：[知識梳理與典例精析]——嚴(yán)格對標(biāo)新教材知識體系，告別脫節(jié)！科學(xué)進(jìn)階路徑：基礎(chǔ)知識→劃重點(diǎn)→典例精析，讓學(xué)生練得對、練得準(zhǔn)、練得新，快速掌握知識應(yīng)用模塊五：[同步分層練習(xí)]——基礎(chǔ)鞏固+能力提升，讓結(jié)構(gòu)體系、價(jià)值體系更加完整，檢測學(xué)習(xí)效果、查漏補(bǔ)缺快速提升[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程。2.認(rèn)識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。3.能用碰撞理論說明外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。4.正確分析活化能與反應(yīng)歷程圖像。[重點(diǎn)難點(diǎn)]1.碰撞理論與反應(yīng)速率的關(guān)系。2.化學(xué)反應(yīng)歷程圖像分析。[思維導(dǎo)圖]知識點(diǎn)01有效碰撞理論1．基元反應(yīng)大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)。其中都稱為基元反應(yīng)。如2HI=H2＋I(xiàn)2的2個基元反應(yīng)為：2HI→H2＋2I·2I·→I22．反應(yīng)歷程先后進(jìn)行的反映了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)歷程，反應(yīng)歷程又稱。3．基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件反應(yīng)物的分子必須發(fā)生，但是并不是每一次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。4．有效碰撞（1）概念：能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞。（2）條件：具有足的，具有合適的。（3）與反應(yīng)速的關(guān)系：碰撞的頻率越高，則反應(yīng)速率。5．活化能和活化分子(1)活化分子：能夠發(fā)生的分子。對于某一化學(xué)反應(yīng)來說，在一定條件下，反應(yīng)物分子中活化分子所占的百分?jǐn)?shù)是的。(2)活化能：活化分子具有的與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差，叫做反應(yīng)的活化能。(3)反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系如圖所示，反應(yīng)的活化能是，反應(yīng)熱是。(4)活化能、活化分子與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系①在一定條件下，活化能越小，化學(xué)反應(yīng)速率。②在一定條件下，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)，單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)，化學(xué)反應(yīng)速率。[典例1]在改變下列條件能使反應(yīng)物中單位體積內(nèi)活化分子數(shù)和活化分子百分?jǐn)?shù)同時減小但反應(yīng)的活化能不變的是A．減小反應(yīng)物的濃度 B．降低溫度 C．使用負(fù)催化劑 D．移去生成物[典例2]某反應(yīng)過程能量變化如圖所示，下列說法正確的是A．反應(yīng)過程a有催化劑參與B．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)熱等于C．加入催化劑，可改變該反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)的[典例3]依據(jù)圖示判斷，下列說法不正確的是A．圖甲中曲線Ⅱ可以表示催化劑降低了反應(yīng)的活化能B．圖乙中HI分子發(fā)生了有效碰撞C．鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)活化能很小D．圖甲所示反應(yīng)：ΔH＜0知識點(diǎn)02有效碰撞理論對影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋1．濃度反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)→化學(xué)反應(yīng)速率；反之，化學(xué)反應(yīng)速率。2．壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)→氣體體積縮小→反應(yīng)物濃度→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)→化學(xué)反應(yīng)速率；反之，化學(xué)反應(yīng)速率。壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，可理解成濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。3．溫度升高溫度→反應(yīng)物分子的能量，使一部分原來能量低的分子變成活化分子→活化分子的百分?jǐn)?shù)→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)→化學(xué)反應(yīng)速率；反之，化學(xué)反應(yīng)速率。4．催化劑使用催化劑→改變了反應(yīng)的歷程(如下圖)，反應(yīng)的活化能→使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子→活化分子的百分?jǐn)?shù)→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)→化學(xué)反應(yīng)速率?！緞澲攸c(diǎn)】應(yīng)用碰撞理論分析外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率影響的思維模型分清不同的條件改變時，活化分子數(shù)和活化分子百分?jǐn)?shù)的區(qū)別，濃度和壓強(qiáng)變化時單位體積活化分子百分?jǐn)?shù)不變，溫度和催化劑是改變了單位體積活化分子百分?jǐn)?shù)。[典例1]下列關(guān)于有效碰撞理論與影響速率因素之間關(guān)系正確的是A．增大反應(yīng)物濃度，可以提高活化分子百分?jǐn)?shù)，從而提高反應(yīng)速率B．對于氣體反應(yīng)來說，通過壓縮體積增大壓強(qiáng)，可以提高單位體積內(nèi)活化分子數(shù)，從而提高反應(yīng)速率C．溫度升高，反應(yīng)所需活化能減少，反應(yīng)速率增大D．選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，分子運(yùn)動加快，增加了碰撞頻率，故反應(yīng)速率增大[典例2]某溫度下，關(guān)于可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)?pC(g)

ΔH＜0，下列說法正確的是A．其他條件不變，升高溫度，活化能減小，活化分子百分?jǐn)?shù)增加，速率增大B．其他條件不變，恒容條件下，通入稀有氣體(不參加反應(yīng))，正、逆反應(yīng)速率均增大C．其他條件不變，減小C(g)的濃度，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小D．其他條件不變，壓縮體積增大壓強(qiáng)，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，有效碰撞幾率增加[典例3]下列說法錯誤的是A．發(fā)生碰撞的分子具有足夠能量和適當(dāng)取向時；才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)B．增大反應(yīng)物濃度，可增大活化分子百分?jǐn)?shù)，使有效碰撞次數(shù)增多C．升高溫度，可增大活化分子百分?jǐn)?shù)，也可增加反應(yīng)物分子間的有效碰撞幾率D．使用催化劑，可以降低反應(yīng)活化能，增大活化分子百分?jǐn)?shù)，使有效碰撞次數(shù)增多知識點(diǎn)03反應(yīng)歷程與過渡態(tài)1．過渡態(tài)過渡態(tài)理論認(rèn)為，反應(yīng)物分子并不只是通過簡單碰撞直接形成產(chǎn)物，而是必須經(jīng)過一個形成活化絡(luò)合物的過渡狀態(tài)，并且達(dá)到這個過渡狀態(tài)需要一定的活化能。2．中間體備注：處于能量最高點(diǎn)的是反應(yīng)的過渡態(tài)，在多步反應(yīng)中兩個過渡態(tài)之間的是中間體，中間體很活潑，壽命很短，但是會比過渡態(tài)更穩(wěn)定些。3．多步反應(yīng)的活化能與決速步（1）多步反應(yīng)的活化能：一個化學(xué)反應(yīng)由幾個基元反應(yīng)完成，每一個基元反應(yīng)都經(jīng)歷一個過渡態(tài)，達(dá)到該過渡態(tài)所需要的活化能，如圖E1、E2。（2）活化能和速率的關(guān)系：基元反應(yīng)的活化能越大，反應(yīng)物到達(dá)過渡態(tài)就越不容易，該基元反應(yīng)的速率就越慢。如E1>E2，則第一步反應(yīng)速率<第二步反應(yīng)速率。一個化學(xué)反應(yīng)的速率取決于速率最慢的基元反應(yīng)。4．催化劑對反應(yīng)歷程與活化能影響（1）催化劑的催化機(jī)理：催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，生成能量更低的中間產(chǎn)物，降低了達(dá)到過渡態(tài)所需要的活化能，使反應(yīng)易于發(fā)生，速率增大。這就是我們經(jīng)常說的催化劑改變反應(yīng)途徑，降低反應(yīng)的活化能。備注：a.上圖中，在無催化劑的情況下：E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能；E1－E2＝ΔH；b.有催化劑時，總反應(yīng)分成了兩個反應(yīng)步驟，反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，產(chǎn)物為總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)；c.總反應(yīng)為放熱反應(yīng)；同一反應(yīng)分為若干個基元反應(yīng)，活化能大的基元反應(yīng)速率較慢，決定了總反應(yīng)的快慢；相同反應(yīng)物同時發(fā)生多個競爭反應(yīng)時，能壘越小的反應(yīng)，反應(yīng)速率越大，產(chǎn)物占比越高；d.催化劑的作用：降低E1、E2，但不影響ΔH。（2）催化反應(yīng)一般過程（簡化的過程）：①反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑表面；②反應(yīng)物被吸附在催化劑表面；③被吸附的反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物；④產(chǎn)物的脫附。備注：上圖中，有兩種催化劑（Rh、Pd），HCOOH→HCOOH*屬于物理吸附，HCOOH*→HCOO*＋H*屬于第一個基元反應(yīng)，HCOO*＋H*叫第一個中間體，HCOO*＋H*→CO2＋2H*屬于第二個基元反應(yīng)，CO2＋2H*叫第二個中間體。從第一個中間體到過渡態(tài)2的活化能最大，反應(yīng)速率最慢，故HCOO*＋H*=CO2＋2H*是在Rh做催化劑時該歷程的決速步驟?！緞澲攸c(diǎn)】找準(zhǔn)一“劑”三“物”一“劑”指催化劑催化劑在機(jī)理圖中多數(shù)是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的，以催化劑粒子為主題的多個物種一定在機(jī)理圖中的主線上三“物”指反應(yīng)物、生成物、中間物種(或中間體)反應(yīng)物通過一個箭頭進(jìn)入整個歷程的物質(zhì)一般是反應(yīng)物生成物通過一個箭頭最終脫離整個歷程的物質(zhì)多是產(chǎn)物中間體通過一個箭頭脫離整個歷程，但又生成的是中間體，通過兩個箭頭進(jìn)入整個歷程的中間物質(zhì)也是中間體，中間體有時在反應(yīng)歷程中用“[]”標(biāo)出[典例1]DMC(碳酸二甲酯)由于毒性較小，是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品。其一種合成方案的反應(yīng)歷程如圖所示(“*”表示吸附在催化劑表面)。下列說法錯誤的是A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．生成“過渡態(tài)Ⅱ”的過程是該反應(yīng)的決速步C．在該反應(yīng)過程中起催化作用[典例2]已知化合物A與H2O在一定條件下反應(yīng)生成化合物B與HCOO，其反應(yīng)歷程如圖所示，其中TS表示過渡態(tài)，Ⅰ表示中間體。下列說法正確的是A．化合物A與H2O之間的碰撞均為有效碰撞C．使用高效催化劑可以降低反應(yīng)所需的活化能和反應(yīng)熱D．在總反應(yīng)中，逆反應(yīng)的活化能比正反應(yīng)的活化能大[典例3]CO2合成尿素的反應(yīng)為2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)ΔH，具體反應(yīng)機(jī)理及能量變化(單位：kJ·mol1)如圖所示，TS表示過渡態(tài)，表示在催化劑表面的反應(yīng)。下列說法正確的是A．該反應(yīng)歷程中包含4個基元反應(yīng)B．催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，從而影響ΔHC．反應(yīng)的焓變ΔH=87.5kJ·mol1+ΔE1ΔE2D．決速步反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2NCOOH=HCNO+H2OC．使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，從而加快化學(xué)反應(yīng)速率反應(yīng)過程D．有催化劑的兩步反應(yīng)中，第一步為該反應(yīng)的決速步[同步分層練習(xí)]基礎(chǔ)鞏固1．在一定條件下，NO能夠和H2發(fā)生反應(yīng)：2NO+2H2=N2+2H2O。經(jīng)研究上述反應(yīng)是按照以下三步反應(yīng)依次進(jìn)行的總反應(yīng)(括號中是該條件下反應(yīng)的相對速率)：①2NO+H2=N2O+H2O(慢)；②2N2O=2N2+O2(快)；③2H2+O2=2H2O(更快)以上總反應(yīng)速率主要取決于三步反應(yīng)中的A．① B．② C．③ D．②和③2．反應(yīng)2A(g)B(g)發(fā)生過程中的能量變化如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是A．該反應(yīng)中斷裂舊鍵放出的總能量低于新鍵形成吸收的總能量B．向該體系中加入催化劑，E1和E2均減小，△H也減小C．該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H<0D．正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能3．某反應(yīng)過程中體系的能量變化如圖所示，下列說法不正確的是A．催化劑能改變該反應(yīng)的焓變B．該反應(yīng)的逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)D．若改變某條件時化學(xué)反應(yīng)速率加快，則E1不一定減小①減小反應(yīng)物濃度

②升高溫度

③加入催化劑

④增大壓強(qiáng)A．①② B．①④ C．①②③ D．②③C．總反應(yīng)速率由反應(yīng)Ⅱ決定 D．催化劑能降低該反應(yīng)的活化能6．已知反應(yīng)過程a、b如下圖所示，下列說法正確的是C．加入催化劑的反應(yīng)過程為a D．反應(yīng)過程b的有效碰撞次數(shù)小于aA．將炭塊改為炭粉 B．加入高效催化劑C．降低反應(yīng)溫度 D．增大水蒸氣濃度A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．升高溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大C．使用催化劑，該反應(yīng)的不變下列有關(guān)說法錯誤的是A．升高溫度可以提高活化分子百分?jǐn)?shù)D．總反應(yīng)中逆反應(yīng)的活化能比正反應(yīng)的活化能大10．已知W→Z的能量變化與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如圖所示：下列關(guān)于三個反應(yīng)進(jìn)程的說法錯誤的是A．生成Z的速率：Ⅲ>Ⅱ B．平衡時W的轉(zhuǎn)化率：Ⅰ=Ⅱ=ⅢC．△H(Ⅰ)=△H(Ⅱ)=△H(Ⅲ) D．X、Y分別參與了進(jìn)程Ⅱ、Ⅲ的反應(yīng)能力提升下列關(guān)于該反應(yīng)的說法正確的是A．該反應(yīng)的反應(yīng)速率由第2步反應(yīng)決定C．該反應(yīng)所涉及的三個反應(yīng)均為放熱反應(yīng)D．若降低該反應(yīng)溫度，則反應(yīng)正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大B．整個過程中中間體2→中間體3的活化能最大，化學(xué)反應(yīng)速率最快C．增加反應(yīng)物的濃度，可以使反應(yīng)物發(fā)生有效碰撞的次數(shù)增多D．該反應(yīng)過程中涉及極性鍵的斷裂和形成、非極性鍵的斷裂3．我國某高校探究Fe—N—C和Co—N—C分別催化H2O2分解的反應(yīng)機(jī)理，部分反應(yīng)歷程如圖所示(MS表示吸附在催化劑表面物種；TS表示過渡態(tài))：下列說法正確的是A．催化效果：催化劑Co—N—C低于催化劑Fe—N—CB．Fe—N—C催化：MS1(s)=MS2(s)ΔH=0.22eVC．催化劑Fe—N—C比催化劑Co—N—C的產(chǎn)物更容易脫附D．Co—N—C催化H2O2分解吸熱，F(xiàn)e—N—C分解吸熱催化放熱A．b線表示存在Cl?時反應(yīng)過程的能量變化 B．Cl?對反應(yīng)有催化作用5．在催化劑作用下，X和Y同時發(fā)生如下反應(yīng)：且主反應(yīng)的速率大于副反應(yīng)，則下列反應(yīng)過程中的能量變化示意圖正確的是6．甲烷與氯氣光照條件下的反應(yīng)實(shí)際上是氯自由基()與甲烷的取代反應(yīng)，其中兩步反應(yīng)的機(jī)理如下：下列反應(yīng)進(jìn)程示意圖符合上述兩步機(jī)理的是7．汽車尾氣中CO與NO轉(zhuǎn)化的三段反應(yīng)歷程及各物質(zhì)的相對能量如圖所示。下列說法不正確的是A．反應(yīng)①為決速步驟C．轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生極性鍵的斷裂和非極性鍵的形成8．鉍基催化劑對CO2電化學(xué)還原制取HCOOH具有高效的選擇性。其反應(yīng)歷程與能量變化如圖所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。下列說法正確的是A．Bi更有利于CO2的吸附B．使用Bi2O3催化劑時，能壘