内容正文:
第二章 化学反应的热效应
第一节 化学反应速率
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1、复习影响化学反应速率的因素。
2、了解活化分子、活化能及有效碰撞的简单概念。
3、理解反应历程及简单碰撞理论。
4、能用碰撞理论正确解释外界条件对化学反应速率的影响。
学习目标
重点:用简单碰撞理论说明反应条件对化学反应速率的影响
难点:用简单碰撞理论说明反应条件对化学反应速率的影响
导
课前两问
1. 影响化学反应速率的因素?
2. 有效碰撞理论?
思
2、分子间发生化学反应的先决条件是什么?
1、同学们,化学反应的本质是什么?
3、催化剂为何会影响化学反应速率?
4、反应发生的历程如何?
2、分子间发生化学反应的先决条件是什么?
1、同学们,化学反应的本质是什么?
反应物中旧化学键的断裂,生成物中新化学键的形成。
1918年,路易斯提出了化学反应速率的简单碰撞理论。该理论认为,反应物分子间的碰撞是化学反应的先决条件。反应物分子间有效碰撞的频率越高,化学反应速率越大。
3、催化剂为何会影响化学反应速率?
降低反应的活化能。
议
4、反应发生的历程如何?
反应物分子
活化分子
有效碰撞
生成物分子
足够的能量
合适的取向
展
定性描述:化学反应特征现象出现的快慢
定量描述:
实验测定:控制单一变量,找与浓度相关可测量、易操作变量
化学反
应速率
Δc
Δt
υ =
Δn
VΔt
=
影响因素:
本身性质
外界条件:浓度、压强、温度、催化剂等
2HI→H2+2I∙
2I∙→I2
例:2HI=H2+I2,实际上是经过下列两步反应完成的:
基元反应
基元反应
反应历程
或反应机理
(1)每一步反应称为基元反应
(2)多步基元反应反映了反应历程
一、活化能和有效碰撞
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。
【任务一】简单的有效碰撞理论
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(3)决定速率的步骤是最慢的一个基元反应
(4)基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞!
如:总反应:H2O2 + 2H+ +2Br-=Br2 + 2H2O
第一步:H2O2+H++Br-→HOBr+H2O (慢反应)
第二步:HOBr+Br-+H+ →Br2+H2O (快反应)
HBrO:中间产物或中间体(先生成后消耗:无有无)
分子间发生碰撞就不一定能发生反应
以气体为例,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1 mol/L时,在每立方厘米、每秒内反应物分子间的碰撞可达到1028次。
如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话,任何气体的反应均可以瞬间完成。但实际并非如此。这说明并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。
力量不够
取向不好
好球!有效碰撞
旧化学键就是被分子“有效碰撞”给撞断裂的。
发生有效碰撞的条件
足够能量(活化分子) + 合适取向
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2.活化分子:
具有足够能量,能够发生有效碰撞的分子
注意:
(1)发生有效碰撞的分子一定是活化分子;
(2)活化分子的碰撞不一定是有效碰撞(由于取向问题)
(3)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。
(4)有效碰撞的次数与单位体积内活化分子数成正比。
活化分子百分数 =
活化分子数
反应物分子数
×100%
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3.活化能
活化能(正反应的活化能)
活化分子变成生成物分子放出的能量(逆反应的活化能)
反应热(ΔH)
E1:
E2:
E1﹣E2:
活化分子平均能量与反应物分子平均能量差值。(又称:能垒\爬坡)
活化能的大小是由反应物分子的性质决定。
活化能
活化分子
注意:
(1)活化能越小,普通分子就越容易变成活化分子。
(2)活化能和反应速率的关系:
活化能越小,
单位体积内活化分子数越多,
单位时间内有效碰撞的次数就越多,化学反应速率越快。
有没有活化能为0的化学反应?
案例1:AgNO3溶液与NaCl溶液混合
离子间的反应瞬间完成
可看作活化能为0
案例2:在高空50~85Km的大气层,平均温度只有-50℃,存在大量自由原子之间的反应,不需要活化能的推动。
反应活化能为0的反应:
自由移动的原子或离子之间的反应
4.化学反应发生所经历的过程
碰撞频率越高,反应速率越快
普通分子
活化能
小结:简单碰撞理论
1、有效碰撞
我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
2、活化分子
3、活化能
能够发生有效碰撞的分子。
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。
有效碰撞的条件
足够的能量
合适的取向
4、反应过程
反应物分子
活化分子
有效碰撞
生成物分子
足够的能量
合适的取向
微观解释
1. 浓度对化学反应速率的影响
浓度增大一倍
【任务二】解释改变浓度、温度、催化剂、压强影响化学反应速率的原因
单位体积内反应物
分子总数
×
反应物中
活化分子的百分数
=
单位体积内的
活化分子数
有效碰撞
几率
化学反应速率
有效碰撞
几率
2. 温度对化学反应速率的影响
升高温度
微观解释
【任务二】解释改变浓度、温度、催化剂、压强影响化学反应速率的原因
单位体积内反应物
分子总数
×
反应物中
活化分子的百分数
=
单位体积内的
活化分子数
化学反应速率
催化剂改变反应历程,
催化剂改变反应历程、降低反应活化能示意图
3. 催化剂对化学反应速率的影响
【任务二】解释改变浓度、温度、催化剂、压强影响化学反应速率的原因
单位体积内反应物
分子总数
×
反应物中
活化分子的百分数
=
单位体积内的
活化分子数
催化剂不改变总反应的焓变。
降低反应的活化能
微观解释
4. 压强对化学反应速率的影响
【任务二】解释改变浓度、温度、催化剂、压强影响化学反应速率的原因
单位体积内反应物
分子总数
×
反应物中
活化分子的百分数
=
单位体积内的
活化分子数
有效碰撞
几率
化学反应速率
压强增大
结
1、判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)随温度升高活化分子百分数增大,反应速率一般逐渐加快。( )(2)锌与稀H2SO4反应时,硫酸的浓度越大,产生H2的速率越快。( )(3)化学反应中,催化剂不参加化学反应,但可以改变反应速率。( )(4)密闭容器中反应A(g)+B(s)=C(g)+D(s),加入B物质后反应速率会加快。( )
(5)面粉加工厂生产车间里严禁烟火,否则有可能引起火灾、爆炸事故。( )
√
√
×
×
×
2、下列说法不正确的是( )A.增大反应物浓度,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多B.增大压强,单位体积内气体的活化分子数增多,有效碰撞次数增多C.升高温度,活化分子百分数增加,分子运动速度加快,有效碰撞次数增多D.催化剂能降低反应的活化能,提高活化分子百分数,有效碰撞次数增多
3、下列说法正确的是( )A.活化分子具有的能量是活化能 B.活化分子的总数越多,反应速率越快C.某一反应的活化分子的百分数是一个定值 D.单位时间内有效碰撞的次数越多,反应速率越快
D
A
4、在有气体参加的反应中,能使反应物中活化分子总数和活化分子百分数都增大的措施有( )
①增大反应物浓度 ②增大压强 ③升高温度 ④加入催化剂
A、①② B、②④
C、①③ D、③④
D
5.(双选)对于反应N2+O2=2NO在密闭容器中进行,下列条件哪些不能加快该反应的化学反应速率( )
A.缩小体积使压强增大
B.体积不变充入N2使压强增大 C.体积不变充入O2使压强增大
D.使体积增大到原来的2倍 E.体积不变充入氦气使压强增大
DE
6. 一定条件下,为了加快化学反应CaCO3(块状)+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
的速率,下列那些方法可行( )
A.增加HCl的浓度 B.加水 C.增加同浓度盐酸的量 D.改加CaCO3粉末
AD
7.如反应3KSCN+FeCl3==Fe(SCN)3+3KCl若在上述反应体系中加入KCl
晶体,会不会影响化学反应速率?
不会
实质:3SCN-+Fe3+==Fe(SCN)3
8.室温下,同种规格的铝片分别与下列物质混合生成氢气的化学反应速率最大的是( )
A.0.1mol/L的盐酸15mL B.0.2mol/L的盐酸12mL
C.0.15mol/L的硫酸10mL D.18mol/L的硫酸15mL
C
9.在N2+3H2 2NH3中,当其他外界条件不变时
(1)在反应中保持体系容积不变,充入N2 ,反应的速率怎么变?
(2)在反应中保持体系容积不变,充入He,反应的速率怎么变?
(3)在反应中保持体系压强不变,充入He,反应的速率怎么变?
减小
不变
增大
谢谢
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