第06讲 活化能1.知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响；知道催化剂可以改变反应历程。2.能用简单碰撞理论说明反应条件对化学反应速率的影响，体会理论模型的建构过程，强化模型认知意识。一、有效碰撞理论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。如2HI=H2I2的2个基元反应为2HIH22I、2II2。2反应机理先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理。3基元反应发生的先决条件反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。4有效碰撞5活化能和活化分子(1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。(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。6反应物、生成物的能量与活化能的关系图7基元反应的反应历程二、有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释1浓度反应物浓度增大单位体积内活化分子数增多单位时间内有效碰撞的次数增加化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。2压强增大压强气体体积缩小反应物浓度增大单位体积内活化分子数增多单位时间内有效碰撞的次数增加化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。压强对化学反应速率的影响，可转化成浓度对化学反应速率的影响。3温度升高温度活化分子的百分数增大单位时间内有效碰撞的次数增加化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。4催化剂使用催化剂改变了反应的历程(如下图)，反应的活化能降低活化分子的百分数增大单位时间内有效碰撞的次数增加化学反应速率加快。 【归纳总结】活化分子、有效碰撞与反应速率的关系考点01 活化分子与有效碰撞理论【例1】下列关于有效碰撞理论的说法一定正确的是A催化剂在化学反应过程中参与了反应，使用催化剂单位体积内活化分子数增大，反应速率加快B增大浓度，活化分子百分数增大，反应速率加快C升高温度，反应的活化能降低，反应速率加快D增大压强，所有反应的有效碰撞概率增大，反应速率加快【答案】A【解析】A催化剂降低了反应需要的能量，一些普通分子成为了活化分子，单位体积内活化分子数增大，反应速率加快，故A正确；B增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子数，但不会增大单位体积内活化分子的百分数，故B错误；C升高温度并不能降低活化能，而是部分普通分子获得能量转化为活化分子，导致活化分子百分数增大，有效碰撞几率增大，从而使化学反应速率提高，故C错误；D压强改变只对有气体参加的反应有影响，若反应中无气体参与，改变压强反应速率不变，故D错误；故选A。【变式1-1】下列关于活化能和简单碰撞理论说法正确的是A活化分子间的碰撞都是有效碰撞B催化剂之所以能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程，改变反应的焓变C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，叫做活化能D升高温度和增加反应物浓度，都能加快反应速率，是因为增加了活化分子百分数，使单位时间内的有效碰撞次数增加，从而增加化学反应速率【答案】C【解析】A活化分子在能量上具备了发生反应的条件，但若发生化学反应，还需具有一定的方向，所以活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞，A不正确；B催化剂之所以能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程，从而改变反应的活化能，但不能改变反应的焓变，B不正确；C活化能是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值，活化能越小，反应越容易发生，C正确；D升高温度能增加活化分子百分数，增加反应物浓度，活化分子的百分数不变，但它们都能增大单位体积内的活化分子数，从而使单位时间内的有效碰撞次数增加，从而增加化学反应速率，D不正确；故选C。【变式1-2】下列说法正确的是A增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，使有效碰撞次数增大B升高温度可降低化学反应活化能，提高了活化分子百分数，加快化学反应速率C催化剂能降低反应活化能，增大反应物分子的活化分子百分数，只加快正反应速率D有气体参加的反应中，增大压强(缩小体积)能使单位体积内的反应物活化分子数增大【答案】D【解析】A增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的个数，从而使有效碰撞次数增大，但活化分子的百分数不变，A项错误；B升高温度不能降低化学反应的活化能，B项错误；C催化剂降低反应的活化能，可增大单位体积内活化分子百分数以及活化分子个数，从而使有效碰撞次数增大，正逆反应速率均增大，C项错误；D有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的容积)，可增加活化分子的浓度，即能使单位体积内的反应物活化分子数增大，D项正确；答案选D。考点02 化学反应历程能量探析【例2】反应的反应机理如下下列说法错误的是（快）（慢）（快）A反应的活化能最大B中与的碰撞仅部分有效C和是该反应的催化剂D总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大【答案】C【解析】A活化能越大，化学反应速率越慢，反应的反应速率最慢，活化能最大，故A正确； B分子碰撞中，能发生化学反应的碰撞属于有效碰撞，需要发生碰撞的分子为活化分子，且碰撞的取向正确，反应只有部分分子发生有效碰撞，故B正确；C根据反应的历程，和是在反应过程中产生又被消耗，是该反应的中间产物，故C错误；D总反应为放热反应，逆反应的活化能比正反应的活化能大，故D正确； 故选C。【变式2-1】氢气和氧气在催化剂作用下发生爆炸式反应生成水，主要反应机理如下。下列说法错误的是A为反应的中间体B反应过程不可能生成C反应的活化能因使用催化剂而降低D自由基()的反应活性很强，寿命极短【答案】B【分析】氢气和氧气在催化剂作用下发生反应生成水的总反应为：。【解析】A过程、中生成，过程中消耗，为反应的中间体，A说法正确；B过程、产生的，B说法错误；C催化剂降低反应的活化能，加快反应的速率，C说法正确；D自由基()的反应活性很强，寿命极短，D说法正确；故答案为：B。【变式2-2】对于反应实际上是经过下列两步完成的：；。下列说法不正确的是A上述三个反应均称为基元反应B基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞C活化能指的是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D催化剂能改变反应历程，改变反应的活化能【答案】A【解析】A 上述三个反应只有称为基元反应，故A错误；B 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞，分子只有发生碰撞，才有可能是有效碰撞，发生基元反应，故B正确；C 活化能是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值，活化能越小，反应越容易发生，故C正确；D 催化剂能改变反应历程，改变反应的活化能，不能改变焓变，故D正确；故选A。考点03 有关活化能的图像分析【例3】某反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是A该反应为放热反应B催化剂能同时改变该反应的活化能和焓变C使用催化剂能同时提高正逆反应速率D该反应的H=E2-E1【答案】C【解析】A由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，则该反应为吸热反应，故A错误；B催化剂能降低反应的活化能，不能改变反应焓变，故B错误；C使用催化剂能同等程度的提高正逆反应速率，故C正确；D由图可知，该反应的H=E1-E2，故D错误。答案选C。【变式3-1】一定条件下N2(g)、O2(g)反应生成NO(g)的能量关系如图所示，下列说法错误的是AB该反应中反应物分子的每次碰撞都为有效碰撞C正反应的活化能大于逆反应的活化能D使用催化剂可增加单位时间内NO的产量【答案】B【解析】A由图知，N2、O2转化为NO的反应是吸热反应，A正确；B并不是反应物分子的每次碰撞都能发生反应，引发化学反应的碰撞叫有效碰撞，B错误；C该反应的正反应为吸热反应，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，C正确；D使用催化剂可加快反应速率，故可增加单位时间内NO的产量，D正确。 故选B。【变式3-2】大气中的臭氧层能有效阻挡紫外线。臭氧层中O3分解过程如图所示，下列说法正确的是A催化反应、和总反应均是放热反应B决定O3分解反应速率的是催化反应CE1是催化反应正反应的活化能DCl 是反应的催化剂，改变了反应历程，降低了H【答案】C【解析】A据图像可知，反应生成物能量高于反应物，则反应为吸热反应，A错误； B过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；反应的活化能更大，则决定分解反应速率的是催化反应，B错误；C过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，E1是催化反应正反应的活化能，C正确；DCl是反应的催化剂，改变了反应历程，但催化剂不影响反应热，D错误；故选C。1下列调控反应速率的措施或实验中，没有改变活化分子百分数的是A在合成氨工业中，选择铁触媒作催化剂B炎热的夏季，把容易变质的食物贮存在冰箱里C实验室向溶液中加入粉末，制取实验所需的D金属Fe在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不相同【答案】D【解析】A催化剂降低了反应的活化能，活化分子百分数增大，A不符合题意；B降低温度，分子能量降低，活化分子百分数减小，B不符合题意；C二氧化锰作催化剂，催化剂降低了反应的活化能，活化分子百分数增大，C不符合题意；D氧气浓度不同，纯氧氧气浓度大，单位体积内反应物分子数增多，活化分子百分数不变，也能使单位体积内有效碰撞次数增多，反应速率加快，故D符合题意。答案选D。2某化学反应XY分两步进行；XM；MY。其能量变化如图所示，下列说法错误的是AM是该反应的催化剂，可降低该反应的焓变，提高该反应的速率B该反应是放热反应CX、Y、M三种物质中Y最稳定D反应是总反应的决速步骤【答案】A【分析】由题意可知，X为反应物、Y为生成物、M为中间产物。【解析】AM为反应的中间产物，A错误； B由图可知，X转化为Y的反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，B正确；C物质的能量越低越稳定，由图可知，X、Y、M三种物质中Y的能量最低，所以三种物质中Y最稳定，C正确；D过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，图中峰值越小则活化能越小，反应的活化能较大，活化能越大反应越慢，则是总反应的决速步骤，故D正确；故选A。3下列关于可逆反应的说法中正确的是A活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞B增大反应物的浓度，可使单位体积内活化分子百分数增大，反应速率增大C升高反应体系温度，可使单位体积内活化分子数增大，反应速率减小D催化剂能降低反应的活化能，使单位体积内活化分子百分数增大，反应速率增大【答案】D【解析】A活化分子之间的碰撞不一定是有效碰撞，A项错误；B增大反应物的浓度，单位体积内分子总数增多，活化分子百分数不变，可使单位体