1、第二章第二章 化学反应速率与化学反应速率与化学平衡化学平衡第一节化学反应速率第一节化学反应速率第第3 3课课 活化能活化能活化能与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。实际上反应经过两步完成：实际上反应经过两步完成：HI生成生成H2与与I2的反应：的反应：2HIH2I2总反应微粒 带有单电子，称为碘自由基，自由基是带有单电子的原子或原子团。自由基反应活性很强，寿命极短。I2HI H2 2I （慢反应）（慢反应）2I（快反应）（快反应）I2 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。实际上反应
2、经过两步完成：实际上反应经过两步完成：HI生成生成H2与与I2的反应：的反应：2HIH2I2总反应2HI H2 2I （慢反应）（慢反应）2I（快反应）（快反应）I2 每一步反应都是基元反应每一步反应都是基元反应1.基元反应：基元反应：反应物分子一步直接转化为生成物的反应，又称为简单反应。反应物分子一步直接转化为生成物的反应，又称为简单反应。绝大多数化学反应的历程表明，反应物要经历多个步骤（基元反应）才能转为生成物，是复杂反应。2.复杂反应：复杂反应：由几个基元反应组成的总反应。由几个基元反应组成的总反应。H2I22HI是一个复杂反应，是一个复杂反应，它先后经历两个基元反应：I2 2I2I H
3、22HI 这两个基元反应体现了H2I22HI的的反应历程反应历程，又称为，又称为反应机理反应机理。3.反应历程：反应历程：反应历程的特点：不同的反应，反应历程不相同。同一反应，条件不同时反应历程也可能不同。含义：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。决定因素：反应历程由反应物的结构和反应条件决定。作用：反应历程的差别造成了化学反应速率的不同。4.从反应机理角度对化学反应的分类：从反应机理角度对化学反应的分类：平常所写的化学方程式是总反应的化学方程式，它只能表示出反应物和生成物以及它们之间的化学计量关系，不能表示反应历程。但是，也有一些化学反应是反应物一步直接转化为生成物
4、的，是基元反应。思考思考与讨论与讨论事实：事实： 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，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，当气体的浓度为当气体的浓度为1 1 molL molL1 1时，时，碰撞可达到碰撞可达到10102828次。如果反应物分子间次。如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生化学反的任何一次碰撞都能发生化学反应的话，化学变化只需应的话，化学变化只需1010-5-5s s就可以完成。换言之，任何气体的反应均可就可以完成。换言之，任何气体的反应均可以以瞬间完成瞬间完成。但实际并非如此。这说明并不是反应物分子的每一次。但实际并非如此。这说明并不是反应物
5、分子的每一次碰撞碰撞都能发生化学反应。我们把都能发生化学反应。我们把能够发生化学反应的碰撞能够发生化学反应的碰撞叫叫有效碰撞有效碰撞。5.有效碰撞结论：在无数次的碰撞中，大多数碰撞并没有引起化学反应，在无数次的碰撞中，大多数碰撞并没有引起化学反应，只有少数气体分子的碰撞才是有效的，即发生有效碰撞只有少数气体分子的碰撞才是有效的，即发生有效碰撞。分子不停运动分子不停运动接触接触碰撞碰撞有效碰有效碰撞撞无效碰无效碰撞撞5.有效碰撞基元反应的发生：要发生有效碰撞 有效碰撞有效碰撞：能够使分子中化学键断裂，发生化学反应的碰撞能够使分子中化学键断裂，发生化学反应的碰撞分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件
6、而有效碰撞是发生化学反应的充要条件结论为什么分子碰撞时有的能发生化学反应，有的不能呢为什么分子碰撞时有的能发生化学反应，有的不能呢? ?问题：问题：没足够的能量没合适的取向足够的能量合适的取向碰撞时取向不合适有效碰撞碰撞时能量不够HI分解反应中分子碰撞示意图分解反应中分子碰撞示意图（1）（2）（3）（1）发生碰撞的分子必须有）发生碰撞的分子必须有足够高的能量足够高的能量（2）分子发生碰撞时必须有）分子发生碰撞时必须有合适的取向合适的取向化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，必须是先必须是先吸收吸收能量后形成活化分子。能量后形成活
7、化分子。活化能发生化学反应时，有一部分化学键断裂，又有新化学键形成。断键需要克服成键原子间的吸引力，形成新化学键又要克服原子间价电子的排斥作用，这就需要发生反应的分子必须具有足够的最低能量Ea,才有可能越过“能垒”，最终导致反应的发生。EaE Ea活化能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。具有较高能量，具有较高能量，发生有效碰撞的分子发生有效碰撞的分子活化能 Ea =EE单位：KJ/mol活化能的活化能的大小大小是由反应物分子的是由反应物分子的性质决定。性质决定。活化分子具有的高能量从何来?吸收外界能量 （如加热
8、、光照等） 分子间碰撞时，能量交换不均衡而出现较高能量的分子。能发生有效碰撞的分子能发生有效碰撞的分子一定是一定是活化分子。活化分子。但活化分子的碰撞但活化分子的碰撞不一定是不一定是有效碰撞，还与碰撞时的取有效碰撞，还与碰撞时的取向有关向有关。结论只有只有取向合适取向合适的的活化分子活化分子之间的碰撞之间的碰撞才是有效碰撞，才能引起化学变化才是有效碰撞，才能引起化学变化能能量量反应过程反应过程E1E2反应物反应物生成物生成物活化分子活化分子反应的反应的活化能活化能反应热反应热活化分子变成生活化分子变成生成物分子放出的成物分子放出的能量（或逆反应能量（或逆反应的活化能）的活化能）H=E1-E2活
9、化能作用活化能作用：使反应物活化，从而启动反应或改变反应速率：使反应物活化，从而启动反应或改变反应速率活化能：活化能：1.什么是活化分子百分数？什么是活化分子百分数？总分子数包含：活化分子数和普通分子数。思考：思考：指活化分子在总分子中所占的百分数。活化分子百分数活化分子百分数=活化分子总数100% 反应总分子数2.活化分子百分数与反应速率有什么关系？活化分子百分数与反应速率有什么关系？活化分子百分数越大，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率加快。3.活化能与化学反应速率有什么关系？活化能与化学反应速率有什么关系？思考：思考：活化能表示反应能垒的高度。活化能的大小可以反映化学反应发生的难易程度。不同化学反应的活化能不同。活化能越小，普通分子变成活化分子越容易，活化分子百分数越大，反应速率就越快。活化能越高，活化分子百分数越低，反应越难进行。例：有研究表明生成NaClONaClO3 3的反应分两步进行：I 2ClOI 2ClOClOClO2 2ClCl ClO ClO2 2ClOClOClOClO3 3ClCl常温下，反应能快速进行，但是氯气与氢氧化钠溶液反应很难得到NaClONaClO3 3，使用碰撞理论解释其原因？解释：反应I I的活化能高，活化分子百分数低，不利于ClOClO向ClOClO3 3转化。4.有没有活化能为有没有活化能为0的化学反应？的化学反应？思考：思考：
