2.1化学反应速率 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.1 化学反应速率 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。 能用有效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。 学习目标 在常温、常压下，即使经过几千年，氢气和氧气的混合气也不会发生反应生成水 在常温、常压下，氢气可以在氧气中安静地燃烧 而将混合气点燃时反应却在爆鸣声中瞬间完成发生爆炸 为什么氢气与氧气反应会出现如此大的差别？ 氢气与氧气的反应到底经过了怎样的历程？ 思考 研究表明，氢气和氧气的混合气体在点燃或有催化剂存在的条件下， 可以发生爆炸式反应生成液态水。 这个看似简单的化学反应实际上是具有历程的，大约要经历 12 步反应才能完成。以下列出主要的四步反应： 其中的每一步反应称为基元反应 …… 一、基元反应与反应历程 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__________ 都称为基元反应。 如2HI===H2＋I2的两步基元反应为： 2HI→ H2＋2I· 2I·→ I2 每一步反应 第一步 第二步 带有单电子的原子或原子团叫自由基 一、基元反应与反应历程 2.反应机理 先后进行的 反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理。 基元反应 反应不同，反应历程就不相同； 同一反应 , 在不同条件下的反应历程也可能不同； 反应历程的差别又造成了化学反应速率的不同。 一、基元反应与反应历程 2.反应机理 先后进行的 反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理。 基元反应 反应历程是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应。 假设反应：A2＋B=A2B是分两个基元步骤完成的 第一步 A2＋c→2A (慢反应) 第二步 2A+B→A2B+c (快反应) 总反应速率的快慢由慢反应决定 思考 1.由反应物微粒一步直接实现的化学反应称为基元反应。某化学反应通过三步基元反应实现：①Ce4＋＋Mn2＋―→ Ce3＋＋Mn3＋；②Ce4＋＋Mn3＋―→ Ce3＋＋Mn4＋；③Ti＋＋Mn4＋―→ Ti3＋＋Mn2＋。由此可知： (1)Mn2＋反应前后都存在，是该反应的_______。 (2)该反应的中间体有_____________。 (3)该反应的总反应方程式为_________________________。 催化剂 Mn3＋ 、Mn4＋ 2Ce4＋＋Ti＋===2Ce3＋＋Ti3＋ 思考 2.甲烷气相热分解反应的化学方程式为2CH4―→ CH3—CH3＋H2，该反应的机理如下： ①CH4―→·CH3＋H·； ②___________________________； ③CH4＋H·―→·CH3＋H2； ④·CH3＋H·―→ CH4。 补充反应②的方程式。 ·CH3＋CH4―→ CH3—CH3＋H· 反应机理中间体、催化剂的判断 (1)中间体(中间产物)只在反应过程中出现，初始反应物和反应产物中均不存在。 (2)反应前后存在，反应过程中不存在的物质是催化剂。 小结 任何一个基元反应都能发生吗？ 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。 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞! 并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应 思考 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 1.有效碰撞理论 (1)基元反应发生的先决条件 反应物的分子必须发生 ，但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。 (2)有效碰撞 碰撞 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 1.有效碰撞理论 (2)有效碰撞 有足够的能量 和合适的取向 碰撞时的取向不合适 碰撞时的能量不足 键断裂，键形成 发生化学反应 有效碰撞 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 1.有效碰撞理论 (2)有效碰撞 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 1.有效碰撞理论 (3)活化能和活化分子 ①活化分子：能够发生 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 的。 ②活化能：活化分子具有的 与反应物分子具有的平均能量 之差，叫做反应的活化能。 有效碰撞 一定 平均能量 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 1.有效碰撞理论 (4)反应物、生成物的能量与活化能的关系图 能量 反应过程 E1 E2 反应物 生成物 活化分子 反应热 活化分子变成生成物分子放出的能量 活化能 反应热 = E1 - E2 正反应的活化能 可认为是逆反应的活化能 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 2.有效碰撞与反应速率的关系 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 3.用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素 解释浓度对化学反应速率的影响 反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多， 有效碰撞的频率增加，反应速率增大。 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 3.用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素 (1)浓度、压强对化学反应速率的影响 子总数 分 百分 数 增大 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 3.用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素 解释温度对化学反应速率的影响 活化分子 普通分子 升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。 解释催化剂对化学反应速率的影响 反应过程 生成物 反应物 反应热 E1 E2 活化分子 加了催化剂 没加催化剂 能量 E3 其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程，降低反应活化能，单位体积内活化分子数目增多，单位体积内活化分子百分数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。 改变反应历程 总反应：A+B=AB 未使用催化剂 反应A+B=AB的活化能为Ea 使用催化剂M 反应分两步（历程改变） 第一步：A+M=AM， 活化能为Eal 第二步：AM+B=AB+M 活化能为Ea2 总反应：A+B=AB M是催化剂，前后质量不变；AM是中间物 使用催化剂K 改变反应历程 这两个分步反应的活化能都比原来的Ea要小，因此反应速率加快。 Ea1>Ea2，第一步是慢反应，第二步是快反应。而整个反应的速率是由慢反应决定的，也叫“决速步骤”。所以第一步的活化能Eal就是在催化剂条件下整个反应的活化能。 第一步：A+K=AK， 活化能为Eal 第二步：AK+B=AB+K 活化能为Ea2 二、有效碰撞理论解释外因对反应速率的影响 3.用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素 (2)温度、催化剂对化学反应速率的影响 分子总数 百分数 增大 过渡态理论 过渡态：基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态， 这个状态称为过渡态. 过渡态 终态 始态 反应的过程 AB＋C→[A…B…C]→A＋BC 反应物　 过渡态　　 产物 过渡态理论 化学反应并不是通过反应物分子的简单碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能的过渡态，处于过渡态的分子叫做活化络合物。活化络合物是一种高能量的不稳定的反应物原子组合体，它能较快的分解为新的能量较低、较稳定的生成物。 活化能(Ea)是处在过渡态的活化络合物分子平均能量与反应物分子平均能量的差值。 化学反应中反应速率最慢的一步基元反应决定了整个反应的速率，催化剂主要是参与化学反应，改变反应历程，降低原反应中活化能最大的一步反应。活化能降低越多，催化的速率越快。 FormatFactory : www.pcfreetime.com $