2.1.3 碰撞理论和活化能 人教版（2019）选择性必修1精品课件（20张ppt）
文档属性
| 名称 | 2.1.3 碰撞理论和活化能 人教版（2019）选择性必修1精品课件（20张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-18 19:01:12 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
第二章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率
2.1.3 碰撞理论和活化能
人教版化学选择性必修1
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。
思考：如何解释浓度、温度等对化学反应速率的影响呢？
简单碰撞理论
模块三 活化能
基元反应：通过碰撞一步直接转化为产物的反应。
例如：NO2 + CO=NO + CO2
基元反应
模块三 活化能
更多的化学反应过程分为多步进行。
例如： 2HI = H2 + I2
第一步： 2HI → 2I + H2
第二步： 2I → I2
每一步反应都称为基元反应，这两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2+I2的反应历程。
反应历程又称反应机理。
基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。
反应历程（反应机理）
模块三 活化能
以气体的反应为例，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1mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子的碰撞可达到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，反应只需10-5秒就可以完成。换言之，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。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
有效碰撞
模块三 活化能
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
有效碰撞
模块三 活化能
活化分子
E2
反应过程
ΔH
E1
E生成物
E反应物
O
发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子。
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，叫做反应的活化能。
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
E2表示活化分子变成生成物分子
放出的能量
E1-E2表示反应热ΔH
活化能和活化分子
模块三 活化能
其他条件相同时，增大反应物浓度，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不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。
任务一 用简单碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响
其他条件相同时，升高温度，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。
任务二 用简单碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响
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。
问题: 为什么催化剂对化学反应速率有显著影响？
任务三 用简单碰撞理论解释催化剂对化学反应速率的影响
未使用催化剂时：反应A+B=AB的活化能为Ea
使用催化剂K后：反应分两步（历程改变）
第一步：A+K=AK， 活化能为Eal
第二步：AK+B=AB+K 活化能为Ea2
总反应：A+B=AB
K是催化剂，前后质量不变；AK是中间产物
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。
又因为Ea1>Ea2，所以第一步是慢反应，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。
催化剂对化学反应速率的影响
其他条件相同时，增大反应体系压强，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不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。
任务四 用简单碰撞理论解释压强对化学反应速率的影响
单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多
单位体积内
活化分子数增大
增大反应物浓度
升高温度
增大化学反应速率
增大气体压强
催化剂
单位体积内活化分子百分数增大
小结：用简单碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响
冲刺时间分辨技术
飞秒激光器
始态、过渡态、终态
式中v是反应速率；a、b分别是反应物A和B浓度的幂指数，它们的数值是通过化学实验测得的，与化学方程式的计量数无关；
k为速率常数，其值与温度有关。
反应物浓度(c) 增大，反应速率(v)增大。
增大反应物浓度可以增大反应速率，但是到底能增大多少呢？
二者之间的关系能否用数学表达式表示呢？就像y=kx
对一个化学反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，经过研究发现，
其反应速率和反应物浓度有如下关系，称为“速率方程”：
速率方程
模块三 活化能
v=k ca(A) cb(B)
根据下表数据，建立反应2H2+2NO=2H2O+N2的速率方程。
并讨论H2浓度或NO浓度对反应速率的影响，谁更显著？
速率方程
模块三 活化能
分析：设该反应的速率方程为：v=k ca(H2) cb(NO)
根据1、2组实验可知，仅改变H2浓度：
根据3、4组实验可知，仅改变NO浓度：
相对于H2，NO浓度对反应速率的影响更显著
速率方程
模块三 活化能
v=k c(H2) c2(NO)
D
达标检测
1.下列说法正确的是( )
A.一定条件下，增大反应物的量会加快化学反应速率
B.增大压强，肯定会加快化学反应速率
C.活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞
D.能够发生有效碰撞的分子叫活化分子
2.在500℃时，2SO2＋O2 2SO3正向是放热反应体系，只改变下列条件，请把影响结果填入下表。(填写“增大”“减小”“不变”)
改变条件 正反应速率 逆反应速率
（1）增大O2的浓度
（2）增大SO3的浓度
（3）减小SO3的浓度
（4）增大压强
（5）升高温度
（6）加入催化剂
（7）恒容，充入He
瞬间不变
变大
瞬间不变
变大
瞬间不变
变小
变大
变大
变大
变大
变大
变大
不变
不变
达标检测
3.如下图所示，相同体积的a、b、c三密闭容器，其中c容器有一活塞，a、b两容器为定容容器，起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等，一定条件下发生
2SO2+O2 2SO3的反应。问：
③ 如起始在a、c两容器中通入同量的N2， 则此时三容器起始压强为Pa ___Pb Pc；
① 起始a、c两容器的反应速率大小关系为Va ___Vc；
② 反应一段时间后a、c中速率大小关系为Va ___Vc ；
=
<
> =
= >
起始反应速率关系为Va ___Vb ___Vc
达标检测
第二章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率
2.1.3 碰撞理论和活化能
人教版化学选择性必修1
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。
思考：如何解释浓度、温度等对化学反应速率的影响呢？
简单碰撞理论
模块三 活化能
基元反应：通过碰撞一步直接转化为产物的反应。
例如：NO2 + CO=NO + CO2
基元反应
模块三 活化能
更多的化学反应过程分为多步进行。
例如： 2HI = H2 + I2
第一步： 2HI → 2I + H2
第二步： 2I → I2
每一步反应都称为基元反应，这两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2+I2的反应历程。
反应历程又称反应机理。
基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。
反应历程（反应机理）
模块三 活化能
以气体的反应为例，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1mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子的碰撞可达到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，反应只需10-5秒就可以完成。换言之，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。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
有效碰撞
模块三 活化能
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
有效碰撞
模块三 活化能
活化分子
E2
反应过程
ΔH
E1
E生成物
E反应物
O
发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子。
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，叫做反应的活化能。
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
E2表示活化分子变成生成物分子
放出的能量
E1-E2表示反应热ΔH
活化能和活化分子
模块三 活化能
其他条件相同时，增大反应物浓度，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不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。
任务一 用简单碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响
其他条件相同时，升高温度，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。
任务二 用简单碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响
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。
问题: 为什么催化剂对化学反应速率有显著影响？
任务三 用简单碰撞理论解释催化剂对化学反应速率的影响
未使用催化剂时：反应A+B=AB的活化能为Ea
使用催化剂K后：反应分两步（历程改变）
第一步：A+K=AK， 活化能为Eal
第二步：AK+B=AB+K 活化能为Ea2
总反应：A+B=AB
K是催化剂，前后质量不变；AK是中间产物
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。
又因为Ea1>Ea2，所以第一步是慢反应，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。
催化剂对化学反应速率的影响
其他条件相同时，增大反应体系压强，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不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。
任务四 用简单碰撞理论解释压强对化学反应速率的影响
单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多
单位体积内
活化分子数增大
增大反应物浓度
升高温度
增大化学反应速率
增大气体压强
催化剂
单位体积内活化分子百分数增大
小结：用简单碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响
冲刺时间分辨技术
飞秒激光器
始态、过渡态、终态
式中v是反应速率；a、b分别是反应物A和B浓度的幂指数，它们的数值是通过化学实验测得的，与化学方程式的计量数无关；
k为速率常数，其值与温度有关。
反应物浓度(c) 增大，反应速率(v)增大。
增大反应物浓度可以增大反应速率，但是到底能增大多少呢？
二者之间的关系能否用数学表达式表示呢？就像y=kx
对一个化学反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，经过研究发现，
其反应速率和反应物浓度有如下关系，称为“速率方程”：
速率方程
模块三 活化能
v=k ca(A) cb(B)
根据下表数据，建立反应2H2+2NO=2H2O+N2的速率方程。
并讨论H2浓度或NO浓度对反应速率的影响，谁更显著？
速率方程
模块三 活化能
分析：设该反应的速率方程为：v=k ca(H2) cb(NO)
根据1、2组实验可知，仅改变H2浓度：
根据3、4组实验可知，仅改变NO浓度：
相对于H2，NO浓度对反应速率的影响更显著
速率方程
模块三 活化能
v=k c(H2) c2(NO)
D
达标检测
1.下列说法正确的是( )
A.一定条件下，增大反应物的量会加快化学反应速率
B.增大压强，肯定会加快化学反应速率
C.活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞
D.能够发生有效碰撞的分子叫活化分子
2.在500℃时，2SO2＋O2 2SO3正向是放热反应体系，只改变下列条件，请把影响结果填入下表。(填写“增大”“减小”“不变”)
改变条件 正反应速率 逆反应速率
（1）增大O2的浓度
（2）增大SO3的浓度
（3）减小SO3的浓度
（4）增大压强
（5）升高温度
（6）加入催化剂
（7）恒容，充入He
瞬间不变
变大
瞬间不变
变大
瞬间不变
变小
变大
变大
变大
变大
变大
变大
不变
不变
达标检测
3.如下图所示，相同体积的a、b、c三密闭容器，其中c容器有一活塞，a、b两容器为定容容器，起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等，一定条件下发生
2SO2+O2 2SO3的反应。问：
③ 如起始在a、c两容器中通入同量的N2， 则此时三容器起始压强为Pa ___Pb Pc；
① 起始a、c两容器的反应速率大小关系为Va ___Vc；
② 反应一段时间后a、c中速率大小关系为Va ___Vc ；
=
<
> =
= >
起始反应速率关系为Va ___Vb ___Vc
达标检测