用简单的话说，活化能是什么？

它是碰撞的粒子必须具备的最低能量，碰撞才会导致反应。能量低于这个值的粒子会弹开，毫无变化。在能量图上，它是从反应物水平线爬到峰顶的高度。

为什么放热反应仍然需要活化能？

因为反应物中的化学键必须先开始断裂，新的键才能形成。即使整个反应之后会释放更多能量，这第一步也需要能量。燃料燃烧就是常见的例子：整体释放能量，但需要先点燃。

不会。催化剂提供一条活化能更低的替代途径，所以图上的峰更低。反应物和生成物的高度不变，因此 ΔH 不变。催化剂本身不会被用完。

活化能（activation energy）是碰撞的粒子必须具备的最低能量，这次碰撞才会导致反应。在能量图上，它是从反应物水平线到峰顶的垂直距离。

这一课承接解读能量图，属于同一单元：能量变化与化学键。

粒子一直在碰撞，但大多数碰撞什么也没发生。要发生反应，碰撞的粒子需要足够的能量，开始拆开反应物中的化学键。所需的最低值就是活化能。

如果粒子的能量低于这个值，它们会弹开，化学身份不变。如果至少有这么多，碰撞就可能成功。这就是为什么同样的反应物可以待在一起而不反应，直到获得一点起始能量，即使整个反应是放热的。

下面的数字是为练习而虚构的。某虚构反应的反应物为 100 kJ/mol，峰值为 250 kJ/mol，生成物为 40 kJ/mol。加入催化剂后，峰值降到 190 kJ/mol。

第一步，无催化剂时的活化能： 250 − 100 = 150 kJ/mol。

第二步，能量变化： 40 − 100 = −60 kJ/mol，所以反应是放热的。

第三步，有催化剂时的活化能： 190 − 100 = 90 kJ/mol。障碍降低了 150 − 90 = 60 kJ/mol。

第四步，有催化剂时的能量变化： 反应物和生成物的高度相同，所以 ΔH 仍为 −60 kJ/mol。

第五步，写出解释：“催化剂提供一条活化能较低的替代途径，所以更多的碰撞具备足够的能量发生反应。整体能量变化不变，因为反应物和生成物的能量高度没有改变。”

检查： 催化剂只改变峰。两条水平线和 ΔH 箭头都留在原位。

典型的失误是把障碍和整体能量变化混为一谈。

错误答案：“催化剂使反应更放热，因为峰更低了。”

学生把更低的峰和释放的能量多少联系起来。这是两个不同的量。

纠正的方法是把两个箭头分开。峰控制起步有多难；最终的高度决定整体释放多少能量。催化剂改变前者，不改变后者。

关于碰撞理论与反应快慢的联系，请看反应速率单元中的描述催化剂的作用而不说它被用完。

1. 反应物为 60 kJ/mol，峰值为 200 kJ/mol，生成物为 10 kJ/mol。求活化能和 ΔH。

查看答案

Ea = 200 − 60 = 140 kJ/mol。ΔH = 10 − 60 = −50 kJ/mol（放热）。

2. 催化剂把第 1 题的峰降到 150 kJ/mol。写出新的活化能和新的 ΔH。

查看答案

新的 Ea = 150 − 60 = 90 kJ/mol。ΔH 仍为 −50 kJ/mol，因为反应物和生成物的高度没有改变。

3. 用一句话解释为什么有些放热反应需要起始的能量输入。

查看答案

反应物中的化学键必须先断裂，新键才能形成，而断键需要能量，所以粒子必须达到活化能，即使整体上释放了更多能量。

下一课为峰背后的断键与成键加上数字：用给定的键能估算能量变化。你也可以重温反应速率单元中的碰撞概念。

学生常常能正确描述催化剂却画错能量图，或者反过来。一对一线上化学补习的老师可以看出这两者的联系哪一半还不稳，并针对那里下功夫。