碰撞理论及反应速率

1、绪绪 言言人民教育出版社选修人民教育出版社选修4 4化学反应原理化学反应原理 化学反应是化学反应是怎样发生的怎样发生的，经历的过程经历的过程，遵循的规遵循的规律律，如何有效去控制生产和化学污染，如何有效去控制生产和化学污染，只有解决只有解决好这些，才能使化学研究和化学工业生产获得最高的好这些，才能使化学研究和化学工业生产获得最高的效益！效益！这就是学习化学反应原理的目的这就是学习化学反应原理的目的 旧化学键断裂和新化学键形成的过程旧化学键断裂和新化学键形成的过程, ,是原子间的重新组合。是原子间的重新组合。化学反应的本质：化学反应的本质：知识回忆知识回忆1H2+Cl2=2HCl光光 2H 2H

2、2 2 + O + O2 2 = 2H= 2H2 2OO科学探究科学探究2试从化学反应的本质说明该反应过程试从化学反应的本质说明该反应过程: 实际上在化学键断裂前实际上在化学键断裂前,首先发生的是反应物分首先发生的是反应物分子间的碰撞子间的碰撞. 化学反应要发生化学反应要发生,首先反应物分子要相互碰撞首先反应物分子要相互碰撞,然后是化学键断裂和形成然后是化学键断裂和形成.NO2 + CO = NO + CO2一、碰撞理论一、碰撞理论NOCO2NO2CO碰撞碰撞 将将H2 、O2混合，在室温条件下可以稳混合，在室温条件下可以稳定存在数百年。定存在数百年。这是否说明了这是否说明了H2 、O2分分子

3、只要相互碰撞就发生反应呢？子只要相互碰撞就发生反应呢？科学探究科学探究 常温常压下，每个氢分子和氧分子自身或它们之间每秒平均常温常压下，每个氢分子和氧分子自身或它们之间每秒平均碰撞碰撞2.3552.355* *10101010次次, ,如果每一次碰撞都能发生反应如果每一次碰撞都能发生反应, ,那么整个容器那么整个容器内的氢气和氧气将在瞬间变成水。内的氢气和氧气将在瞬间变成水。有效碰撞有效碰撞碰撞碰撞发生化学反应发生化学反应无效碰撞无效碰撞未发生化学反应未发生化学反应1 1、有效碰撞、有效碰撞引起分子间发生化学反应的碰撞。引起分子间发生化学反应的碰撞。 发生发生有效碰撞的条件有效碰撞的条件活化分

4、子活化分子2、活化分子、活化分子具有较高能量，具有较高能量，能够能够发生有效碰撞的分子发生有效碰撞的分子注：注：发生有效碰撞的分子发生有效碰撞的分子一定是一定是活化分子，活化分子， 但活化分子的碰撞但活化分子的碰撞不一定是不一定是有效碰撞。有效碰撞。Why?与碰撞的与碰撞的角度有关角度有关吸收外界能量吸收外界能量 （如加热、光照等）（如加热、光照等） 分子间碰撞时，能量交换不均衡而出现分子间碰撞时，能量交换不均衡而出现较高能量的分子。较高能量的分子。活化分子具有的高能量从何而来活化分子具有的高能量从何而来?活化分子高出活化分子高出反应物分子平均能量反应物分子平均能量的部分的部分活化能活化能解解

5、 释释 问问 题题1、为什么为什么可燃物有氧气存在时，还必可燃物有氧气存在时，还必 须达到着火点须达到着火点才能燃烧才能燃烧？能量能量反应过程反应过程E1E2反应物反应物生成物生成物活化分子活化分子活化能活化能活化分子活化分子变成生成变成生成物分子放物分子放出的能量出的能量该反应是该反应是吸热反吸热反应应还是还是放热放热反应反应?活化能与反活化能与反应热有关吗应热有关吗?反应热反应热3 3、活化能、活化能活化能的大小是由反应物分子的自身性质决活化能的大小是由反应物分子的自身性质决定的！活化能越小则一般分子成为活化分子定的！活化能越小则一般分子成为活化分子越容易。越容易。碰撞碰撞 有效碰撞有效碰

6、撞 活化分子活化分子 活化能活化能 就下列的每个词说句话，试试看：就下列的每个词说句话，试试看： 常温常压下，常温常压下，每个氢分子和氧每个氢分子和氧分子自身或它们分子自身或它们之间每秒平均碰之间每秒平均碰撞撞2.3552.355* *10101010次次, ,如如果每一次碰撞都果每一次碰撞都能发生反应能发生反应, ,那么那么整个容器内的氢整个容器内的氢气和氧气将在瞬气和氧气将在瞬间变成水。间变成水。 能发生化学能发生化学反应的碰撞叫反应的碰撞叫有效碰撞。有效碰撞。 碰撞是发生化碰撞是发生化学反应的必要学反应的必要条件条件，有效碰有效碰撞才是发生化撞才是发生化学反应的充分学反应的充分条件条件。

7、 具有足够的能具有足够的能量能发生有效量能发生有效碰撞的分子叫碰撞的分子叫活化分子。活化分子。 活化分子间活化分子间要发生有效碰要发生有效碰撞，还要有合撞，还要有合适的取向。适的取向。 活化分子所活化分子所多出的那部分多出的那部分能量叫活化能能量叫活化能。 在相同条件在相同条件下，反应的活下，反应的活化能越大，则化能越大，则该反应的速率该反应的速率越小。越小。一个反应要发生一般经历哪些过程？一个反应要发生一般经历哪些过程？普通普通分子分子活化能活化能活化活化分子分子合理取向合理取向的碰撞的碰撞有效有效碰撞碰撞新物质新物质能量能量 单位时间内的有效碰撞次数单位时间内的有效碰撞次数越越多多，反应速

8、率，反应速率越快。越快。 单位体积内反应物中活化分子单位体积内反应物中活化分子数数越多，越多，有效碰撞次数有效碰撞次数越多越多二、有效碰撞与反应速率的关系二、有效碰撞与反应速率的关系单位体积内反应物中活化分单位体积内反应物中活化分子数子数越多越多，反应速率反应速率越快。越快。思考：思考：哪些措施可以使单位体积内哪些措施可以使单位体积内 活化分子数增多？活化分子数增多？1、增大反应物浓度，使单位体积内活化分子数增多、增大反应物浓度，使单位体积内活化分子数增多2、供给能量，使非活化分子吸收能量转为活化分子、供给能量，使非活化分子吸收能量转为活化分子3、降低活化能，使更多非活化分子能量因达到活、降低

9、活化能，使更多非活化分子能量因达到活 化能而变为活化分子化能而变为活化分子增大浓度、增大压强增大浓度、增大压强升高温度升高温度使用催化剂使用催化剂 对某一反应来说对某一反应来说,在一定条件下在一定条件下,反应物中反应物中活活化分子化分子的的百分数百分数是是一定一定的的. 单位体积内活化分子的数目单位体积内活化分子的数目与单位体积内与单位体积内反应物的总数反应物的总数(浓度浓度)成成正比正比.各因素原理解释各因素原理解释浓度浓度 反应物浓度增大反应物浓度增大,单位体积内活化分子的数单位体积内活化分子的数目增多目增多,有效碰撞几率提高有效碰撞几率提高,反应速率增大反应速率增大.压强压强对反应速率的

10、影响对反应速率的影响 对于气体反应对于气体反应:增大压强增大压强(减小容器容积减小容器容积)相相当于增大反应物的浓度当于增大反应物的浓度,反应速率加快反应速率加快. 对于只有固体或液体参加的反应对于只有固体或液体参加的反应,压强的变压强的变化对反应速率的影响可以忽略不计化对反应速率的影响可以忽略不计. 一方面一方面,升高温度使分子获得更高的能量升高温度使分子获得更高的能量,活活化分子百分数提高化分子百分数提高; 另一方面另一方面,升高温度升高温度,使分子间碰撞频率提高使分子间碰撞频率提高.各因素原理解释各因素原理解释温度温度 有效碰撞几率提高有效碰撞几率提高,反应速率增大反应速率增大. 改变反

11、应的路径改变反应的路径,使发生反应所需的活化能降低使发生反应所需的活化能降低 提高了反应体系中活化分子百分数提高了反应体系中活化分子百分数各因素原理解释各因素原理解释催化剂催化剂 加入正催化剂加入正催化剂,有效碰撞几率提高有效碰撞几率提高,反应速率增大反应速率增大.能量能量反应过程反应过程生成物生成物反应物反应物反应热反应热E E1 1E E2 2活化分子活化分子加了催化剂加了催化剂没加催化剂没加催化剂练习练习1.实验室制氢气时，若向稀硫酸中加几滴硫实验室制氢气时，若向稀硫酸中加几滴硫酸铜溶液，则产生氢气的速率加快，该反应酸铜溶液，则产生氢气的速率加快，该反应中硫酸铜中硫酸铜 催化剂（填：是、

12、不是）。催化剂（填：是、不是）。2.单独加热氯酸钾，产生氧气的速率小，而单独加热氯酸钾，产生氧气的速率小，而将少量高锰酸钾和氯酸钾混合共热制氧气，将少量高锰酸钾和氯酸钾混合共热制氧气，产生氧气的速率明显加快，该实验中高锰酸产生氧气的速率明显加快，该实验中高锰酸钾钾 催化剂（填：是、不是）。催化剂（填：是、不是）。不是不是练习 3. 是发生化学反应的必要条件，是发生化学反应的必要条件， 是发生化学反应的充分条件。是发生化学反应的充分条件。 4.活化分子指的是能够活化分子指的是能够 。 5.活化能的大小意味着一般分子成为活化分活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的子的 ，活化能的大小不影，活化能

13、的大小不影响响 ，活化能的作用在于，活化能的作用在于 使使 。 6.常用的提供活化能的方法有常用的提供活化能的方法有 等。等。 碰撞碰撞有效碰撞有效碰撞发生有效碰撞的分子发生有效碰撞的分子难易难易反应前后的能量变化反应前后的能量变化反应物活化反应物活化加热加热、光照光照、超声波超声波、核辐射核辐射 、 外加碰场外加碰场随堂练习随堂练习10、下列说法错误的是、下列说法错误的是A.当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化才能发生化学反应学反应B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子发生有效碰撞的分子一定是活化分子C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞活化分子