董曉慰

【摘?要】本文結(jié)合不同版本的高中化學教材對化學反應(yīng)活化能的介紹，對化學反應(yīng)活化能的教學方法進行深入地探討，并且從IUPAC的角度出發(fā)進一步對活化能的相關(guān)內(nèi)容進行了統(tǒng)計，希望通過本文可以為今后的活化能教學提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】高中化學;教學;化學反應(yīng);活化能;基元反應(yīng)

引言：

活化能是一個涉及物理、化學、普通化學以及無機化學的概念。它的物理意義是把反應(yīng)分子激發(fā)到可進行反應(yīng)的活化狀態(tài)時所需的能量，同時也是化學反應(yīng)速率中的一項重要參數(shù)。由于活化能涉及的范圍較為廣泛，因此世界范圍內(nèi)至今為止依然沒有一個固定的定論。

1活化能概念的由來及提出

在高中化學教學過程中，活化能是一個讓很多師生都很困惑的抽象概念。目前，全國各省用的高中化學教材的版本有很多種，最具有代表性的版本就是人教版（2019新課標）、蘇教版（2017新課標）和魯科版（2017新課標）教材。而每一種教材對于活化能的介紹都有著或大或小的區(qū)別。本文將從阿倫尼烏斯公式、基元反應(yīng)、活化能的原理以及需要活化能概念的原因這四個方面分別對活化能的相關(guān)內(nèi)容進行對比。高中化學之所以引入活化能這個概念，是基于活化能與化學反應(yīng)速率之間的關(guān)系。人教版（2019新課標）教材中這樣寫到“大多數(shù)化學反應(yīng)往往要經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才能實現(xiàn)，每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)?；罨肿又傅氖悄軌蜻M行有效碰撞的分子?；罨肿泳哂械钠骄芰颗c反應(yīng)物分子具有的平均能量之差，叫做反應(yīng)的活化能?！睂Π惸釣跛构?jīng)]有做任何介紹;蘇教版（2017新課標）對阿倫尼烏斯公式也并沒有進行詳細的介紹，也沒有對基元反應(yīng)進行介紹，對活化能的解釋為含有分子的能量平均值以及活化分子能量平均值之間的差，之所以需要用到活化能這一概念其根本原因為過渡態(tài)理論以及碰撞理論;而魯科版（2017新課標）教材介紹活化能時，對阿倫尼烏斯公式有詳細的介紹，對基元反應(yīng)也有介紹，而活化能的解釋為普通分子能量平均值與活化分子能量平均值之間的具體差值。同時，所謂的活化分子是指的是能夠達到基元反應(yīng)中活化能的能量的分子，需要學習活化能的根本原因是碰撞理論以及過渡態(tài)理論。綜合以上分析不難發(fā)現(xiàn)，不同教材對活化能的論述有著或大或小的區(qū)別，而這種情況的存在給教師的授課和學生的理解都帶來了一定的困惑與干擾。

2高中教學中講授化學反應(yīng)活化能的建議

2.1化學反應(yīng)活化能的復雜性及多步性

日常生活中我們較為常見的甲烷的燃燒反應(yīng)，氧氣和氫氣的反應(yīng)以及氯氣與氫氣的反應(yīng)等等。這些反應(yīng)都不是通過簡簡單單的碰撞就能完成的，而是由諸多環(huán)節(jié)的單個反應(yīng)組合而成的，對于化學反應(yīng)中的每一個單個小步驟，我們將其稱之為基元反應(yīng)。化學反應(yīng)正是通過多個基元反應(yīng)組合而成所呈現(xiàn)出來的最終結(jié)果，這種結(jié)果我們將其稱之為總包反應(yīng)，平時所寫的化學方程式實質(zhì)上指的就是總包反應(yīng)。因此在平時授課的過程中，教師并不需要把化學反應(yīng)活化能對學生進行全面詳細的解釋。因為化學反應(yīng)本身在實際進行的過程當中就有復雜性以及多步性。因此總包反應(yīng)的活化能在高中階段是很難向?qū)W生講授明白的，我們可以結(jié)合這幾個版本教材中對活化能、基元反應(yīng)、過渡態(tài)理論和碰撞理論的簡單介紹，進行整合講授。

2.2基元反應(yīng)活化能與復雜反應(yīng)活化能的關(guān)系

根據(jù)阿倫尼烏斯觀點可以進一步推導出活化能是來源于化學反應(yīng)過程中，而不是來自于基元反應(yīng)以及總包反應(yīng)當中的。通過IUPAC觀點的全面理解，不難知道活化能的具體數(shù)值和反應(yīng)時所需要的溫度呈現(xiàn)出正比的關(guān)系。當溫度變化范圍比較小的時候，活化能的實際數(shù)值就會趨向于常數(shù);當溫度范圍由于各種因素的影響變化比較大時，那么相應(yīng)活化能的數(shù)值就會越來越遠離常數(shù)。除此之外，一般情況而言，化學反應(yīng)活化能的具體數(shù)值會隨著溫度的增加而不斷增加?；瘜W反應(yīng)活化能的反應(yīng)速率也會隨著溫度的增長增加而增加，將其此形象地稱之為正值。只有極個別的情況下，化學反應(yīng)活化能會隨著溫度的增長而降低，化學反應(yīng)活化能的反應(yīng)速率也會隨著溫度的增長而降低;有些反應(yīng)的活化能不會隨著溫度的變化而變化，相應(yīng)的反應(yīng)速率也不會隨著溫度的變化而呈現(xiàn)正相關(guān)或反相關(guān)的關(guān)系，我們將其稱之為負值或者是零?？偘磻?yīng)中的活化能以及基元反應(yīng)活化能有著非常密切的聯(lián)系，彼此之間是相互配合的。在數(shù)學上若干結(jié)構(gòu)的基元反應(yīng)活化能的混合最終會形成總包反應(yīng)的活化能，而基元反應(yīng)的活化能就形式上而言屬于單一結(jié)構(gòu)。這就使得基元反應(yīng)活化能的物理含義相對而言比較清晰明了?？偘磻?yīng)活化能則沒有確切的物理含義只是一種宏觀的度量而已。

2.3化學反應(yīng)的活化能原理

化學反應(yīng)之所以會發(fā)生，其根本原因是由于微觀粒子之間總是處于不斷的碰撞運動當中。而粒子之所以會產(chǎn)生不斷的運動，是由于微觀粒子本身所具有的平動運動。微觀粒子的平動運動在零度以上發(fā)生的，因此當溫度由于各種因素的影響呈現(xiàn)上升趨勢，會使得不同微觀粒子之間產(chǎn)生平動運動，并且會溫度的上升會使平動運動突然之間變得更加劇烈，從而造成不同粒子之間的碰撞。一般情況粒子之間的頻繁碰撞可以將其分為兩種分別是有效碰撞以及一般碰撞，而化學反應(yīng)之所以會出現(xiàn)，其根本原因是由于活化分子之間進行了有效碰撞，普通碰撞要想轉(zhuǎn)化為有效碰撞就需要通過的一定的能量將普通分子轉(zhuǎn)化為活化分子，最終形成產(chǎn)物分子。

3結(jié)束語

在中學階段，教師在向高中生進行活化能講解時，應(yīng)該著重向?qū)W生強調(diào)常見化學反應(yīng)的多步性、復雜性以及基元反應(yīng)的概念。強調(diào)分子經(jīng)過碰撞之后，才有可能發(fā)生化學反應(yīng)，以及分子之間的碰撞可分為一般碰撞以及有效碰撞這兩大類型。啟發(fā)學生懂得為何需要用到統(tǒng)計平均的觀念才能正確理解化學反應(yīng)的活化能以及實驗規(guī)律。同時在中學期間沒必要向?qū)W生介紹超前的碰撞理論以及過渡態(tài)理論這類概念。

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（作者單位：山西省運城市稷山縣稷山中學）