2.1.2碰撞理论 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节 化学反应速率 课时2 影响化学反应速率的因素 活化能 第二章 化学反应速率和化学平衡 核心素养发展目标 1．通过实验，从宏观上认识温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。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； 2．能从定性和定量结合的角度，用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响 1.知道化学反应是有历程的。 2.能说出基元反应活化能对化学反应速率的影响。 3.能用简单碰撞理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。 影响因素 化学反应速率 浓度 气态 反应物 压强 温度 催化剂 在密闭容器中发生反应： 当下列某一因素变化时，分析对化学反应速率的影响,完成下表。 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) ∆H<0 增大反应物浓度或生成物浓度 减小反应物浓度或生成物浓度 v正、v逆都增大 v正、v逆都减小 缩体增压 v正、v逆都增大 增体减压 v正、v逆都减小 升高温度 v正、v逆都增大 降低温度 v正、v逆都减小 使用催化剂 v正、v逆都增大 光波，电磁波，超声波，溶剂等 其它 证据推理 有哪些影响化学反应速率的因素，他们是如何影响反应速率的呢？ 1.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是( 　　) D 2.对于反应3A(g)＋B(s)=C(g)(正反应放热)，在其他条件不变时，改变其中一个条件，则生成C的速率： ①升温 ；②增大压强 ；③增大容器容积 ；④加入A ；⑤加入B ；⑥压缩体积 。 (1)对于固体或纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变固体或纯液体物质的用量对化学反应速率无影响。 (2)改变溶液用量时，由于浓度不变，因此对化学反应速率无影响。 加快 加快 加快 加快 减慢 不变 增大压强（减小容器体积，增大反应物浓度），能加快化学反应速率。 对于气体参与的化学反应~压强对任何化学反应速率都有影响吗？ 什么情况才会引起反应速率的改变？ 恒容装置 恒压装置 稀有气体 稀有气体 体积不变 浓度不变 体积增大 浓度变小 对有气体参加的反应，压强的改变对反应速率的影响实质是改变体系体积，引起浓度的变化。若压强变化之后，气体的浓度未变，其化学反应速率不变。 减小压强（增大容器体积，减小反应物浓度），能减慢化学反应速率。 证据推理 1.在恒容条件下，发生反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？ 不变。容器体积不变，通入氦气，反应物的浓度不变，速率不变 减小。总压强不变，通入氦气体积增大，反应物的浓度减小， 反应速率减小。 2.在恒压条件下，发生反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？ 证据推理 证据推理 如果每一次碰撞都能引发反应，整个容器中的氢气和氧气将在极短的时间内全部变成水。 极短时间内 微观探析 如何从微观角度理解化学反应历程(机理)？ 2 mol H2和1 mol O2混合于一个洁净的容器内，已知常温常压下，每个氢分子和氧分子自身或它们之间每秒钟平均碰撞2.355×1010次，如果每一次碰撞都能够引发反应，试想会有什么样的现象？ 如何从微观角度理解化学反应历程(机理)？ 如果每一次碰撞都能引发反应，整个容器中的氢气和氧气将在极短时间内全部变成水。然而事实并非如此，为什么呢？ 基元反应：大多数化学反应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。每一步反应都称为基元反应。基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 总反应 基元反应 基元反应 2HI＝H2＋I2 2HI H2＋2I· 2 I· I2 微粒I·存在未成对电子，它称为自由基，自由基的反应活性很强，寿命极短。 资料卡片 反应历程(反应机理) 并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。要发生反应，对于碰撞也是有要求的。 微观探析 反应不同，反应历程也不相同。同一反应，在不同条件下，反应 历程也可能不同。反应历程的差别造成了化学反应速率的不同。对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最快还是最慢的一步基元反应决定呢？ 由多个基元反应组成的反应，反应快慢由最慢的一步基元反应决定 1918年，路易斯提出了化学反应速率的碰撞理论。并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应,只有极少数的碰撞是有效的。分子间发生怎样的碰撞，才会发生化学反应？ 证据推理 并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应,只有极少数的碰撞是有效的。分子间发生怎样的碰撞，才会发生化学反应？如果将篮球投入篮筐看作发生反应，思考篮球入筐需要的条件。 没足够的能量 足够的能量+合适的取向 没合适的取向 好球！ 微观探析 有足够的能量 和合适的取向 碰撞时取向不合适 碰撞时能量不足 图2－2 HI分解反应中分子碰撞示意图 无效碰撞 有效碰撞 并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应,只有极少数的碰撞是有效的。分子间发生怎样的碰撞，才会发生化学反应？如果将篮球投入篮筐看作发生反应，思考篮球入筐需要的条件。 微观探析 ①什么是有效碰撞？ ②有效碰撞的条件？ 能够导致分子中化学键断裂，引起化学反应的碰撞 1、发生碰撞的分子必须有足够高的能量 2、合适的取向 ③什么是活化分子？ ④什么是活化能？ 能量较高，能发生有效碰撞的分子叫做活化分子。 对于基元反应，活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量相比，所多出来的那部分能量。 碰撞 有效碰撞 无效碰撞 提示：化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，必须是先吸收能量后形成活化分子。 化学反应过程: 普通分子 活化分子 新物质 能量 活化能 合适取向 证据推理 活化分子(过渡态) 反应过程 ΔH E1 E生成物 E反应物 O E2 E2表示活化分子变成生成物分子 放出的能量 E反应物:反应物分子的平均能量 E生成物:生成物分子的平均能量 E1表示反应的活化能 请在图中找到①反应物和生成物分子的平均能量②该反应的活化能③活化分子变成生成物分子放出的能量~？活化能影响焓变大小吗？ 反应的活化能 活化分子变成生成物分子放出的能量（或逆反应的活化能） ΔH=E1-E2 图2－3 化学反应中反应物、生成物的能量与活化能的关系 证据推理 证据推理 1.什么是活化分子百分数？总分子数包含哪些？ 总分子数包含：活化分子数和普通分子数 指活化分子在总分子中所占的百分数。 2.活化分子百分数与反应速率有什么关系？ 活化分子百分数越大，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率加快。 活化分子总数 = 反应总分子数 ×100% 3.活化能与化学反应速率有什么关系？ 结合生物学科所学，催化剂的作用原理是什么？活化能越低，反应越易还是越难？ 催 化 剂 降低 基元反应 活化能 活化 分子 百分 数 活化 分子 数 速率 改变 反应 历程 → → → → → 活化能越小，普通分子变成活化分子越容易 ↑ ↑ ↑ 例１：有研究表明生成NaClO3的反应分两步进行： I 2ClO－＝ClO2－＋Cl－ Ⅱ ClO2－＋ClO－＝ClO3－＋Cl－ 常温下，反应Ⅱ能快速进行，但是氯气与氢氧化钠溶液反应很难得到NaClO3，使用碰撞理论解释其原因？ 解释：反应I的活化能高，活化分子百分数低，不利于ClO－向ClO2－转化。 例2 有没有活化能为0的化学反应？ 有，比如：HNO3溶液与NaOH溶液混合 离子间的反应瞬间完成 可看作活化能为0 化学反应的历程 普通 分子 活化能 活化 分子 合理 取向的 碰撞 有效 碰撞 新物质 能量 得到能量 试着总结(碰撞理论)：一个反应要发生一般要经历哪些过程？ 模型构建 1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 (　　) (2)普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应 (　　) (3)活化分子比普通分子具有较高的能量 (　　) (4)化学反应的实质是原子的重新组合 (　　) (5)化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程(　 ) (6)化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞 (　　) × × × √ √ √ 有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。其他条件不变时，同一反应活化分子在反应物中所占的百分数是一定的。 请尝试用碰撞理论解释： （1）当其他条件相同时，为什么增大反应物浓度会使反应速率增大，而降低反应物的浓度会使化学反应速率减小？ 反应物浓度增大 → 反应物中活化分子百分数______ → 单位体积内分子总数_____ → 活化分子总数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______； 反之，反应速率_______。 不变 增多 增多 增多 增大 减慢 浓度增大 证据推理 请尝试用碰撞理论解释： （2）当其他条件相同时，为什么升高温度会使化学反应速率增大，而降低温度会使化学反应速率减小？ 有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。其他条件不变时，同一反应活化分子在反应物中所占的百分数是一定的。 升高温度 → 活化分子百分数______ → 单位体积内分子总数______ → 活化分子总数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。 不变 增多 增多 增大 减慢 增大 升高温度 证据推理 有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。其他条件不变时，同一反应活化分子在反应物中所占的百分数是一定的。 请尝试用碰撞理论解释： （3）当其他条件相同时，为什么增大压强(引起浓度增大)会使反应速率增大，而降低反应物的压强会使化学反应速率减小？ 增大压强（压缩体积）→ 反应物中活化分子百分数 _____→ 单位体积内分子总数_____ → 活化分子总数______→ 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。 不变 增多 增多 增多 增大 减慢 3个/L 6个/L 缩体增压 证据推理 对反应速率的影响程度： 其他条件相同时： 浓度增加 单位体积内 活化分子数增加 有效碰撞几率增大 反应速率加快 缩体增压 升高温度 使用催化剂 活化分子 百分数增加 一般是：催化剂>温度>浓度。 试着总结(碰撞理论)其他条件相同时，各因素(浓度、温度、压强、催化剂等)影响反应速率的微观原因~ 模型构建 实验 反应 温度 /℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O V/mL V/mL V/mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35 5 0.2 5 0.2 10 $$