碰撞理論及反應速率

1、緒緒 言言人民教育出版社選修人民教育出版社選修4 4化學反應原理化學反應原理 化學反應是化學反應是怎樣發(fā)生的怎樣發(fā)生的，經歷的過程經歷的過程，遵循的規(guī)遵循的規(guī)律律，如何有效去控制生產和化學污染，如何有效去控制生產和化學污染，只有解決只有解決好這些，才能使化學研究和化學工業(yè)生產獲得最高的好這些，才能使化學研究和化學工業(yè)生產獲得最高的效益！效益！這就是學習化學反應原理的目的這就是學習化學反應原理的目的 舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程, ,是原子間的重新組合。是原子間的重新組合?；瘜W反應的本質：化學反應的本質：知識回憶知識回憶1H2+Cl2=2HCl光光 2H 2H

2、2 2 + O + O2 2 = 2H= 2H2 2OO科學探究科學探究2試從化學反應的本質說明該反應過程試從化學反應的本質說明該反應過程: 實際上在化學鍵斷裂前實際上在化學鍵斷裂前,首先發(fā)生的是反應物分首先發(fā)生的是反應物分子間的碰撞子間的碰撞. 化學反應要發(fā)生化學反應要發(fā)生,首先反應物分子要相互碰撞首先反應物分子要相互碰撞,然后是化學鍵斷裂和形成然后是化學鍵斷裂和形成.NO2 + CO = NO + CO2一、碰撞理論一、碰撞理論NOCO2NO2CO碰撞碰撞 將將H2 、O2混合，在室溫條件下可以穩(wěn)混合，在室溫條件下可以穩(wěn)定存在數百年。定存在數百年。這是否說明了這是否說明了H2 、O2分分子

3、只要相互碰撞就發(fā)生反應呢？子只要相互碰撞就發(fā)生反應呢？科學探究科學探究 常溫常壓下，每個氫分子和氧分子自身或它們之間每秒平均常溫常壓下，每個氫分子和氧分子自身或它們之間每秒平均碰撞碰撞2.3552.355* *10101010次次, ,如果每一次碰撞都能發(fā)生反應如果每一次碰撞都能發(fā)生反應, ,那么整個容器那么整個容器內的氫氣和氧氣將在瞬間變成水。內的氫氣和氧氣將在瞬間變成水。有效碰撞有效碰撞碰撞碰撞發(fā)生化學反應發(fā)生化學反應無效碰撞無效碰撞未發(fā)生化學反應未發(fā)生化學反應1 1、有效碰撞、有效碰撞引起分子間發(fā)生化學反應的碰撞。引起分子間發(fā)生化學反應的碰撞。 發(fā)生發(fā)生有效碰撞的條件有效碰撞的條件活化分

4、子活化分子2、活化分子、活化分子具有較高能量，具有較高能量，能夠能夠發(fā)生有效碰撞的分子發(fā)生有效碰撞的分子注：注：發(fā)生有效碰撞的分子發(fā)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?與碰撞的與碰撞的角度有關角度有關吸收外界能量吸收外界能量 （如加熱、光照等）（如加熱、光照等） 分子間碰撞時，能量交換不均衡而出現分子間碰撞時，能量交換不均衡而出現較高能量的分子。較高能量的分子?；罨肿泳哂械母吣芰繌暮味鴣砘罨肿泳哂械母吣芰繌暮味鴣?活化分子高出活化分子高出反應物分子平均能量反應物分子平均能量的部分的部分活化能活化能解解

5、 釋釋 問問 題題1、為什么為什么可燃物有氧氣存在時，還必可燃物有氧氣存在時，還必 須達到著火點須達到著火點才能燃燒才能燃燒？能量能量反應過程反應過程E1E2反應物反應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變成生成變成生成物分子放物分子放出的能量出的能量該反應是該反應是吸熱反吸熱反應應還是還是放熱放熱反應反應?活化能與反活化能與反應熱有關嗎應熱有關嗎?反應熱反應熱3 3、活化能、活化能活化能的大小是由反應物分子的自身性質決活化能的大小是由反應物分子的自身性質決定的！活化能越小則一般分子成為活化分子定的！活化能越小則一般分子成為活化分子越容易。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 就下列的每個詞說句話，試試看：就下列的每個詞說句話，試試看： 常溫常壓下，常溫常壓下，每個氫分子和氧每個氫分子和氧分子自身或它們分子自身或它們之間每秒平均碰之間每秒平均碰撞撞2.3552.355* *10101010次次, ,如如果每一次碰撞都果每一次碰撞都能發(fā)生反應能發(fā)生反應, ,那么那么整個容器內的氫整個容器內的氫氣和氧氣將在瞬氣和氧氣將在瞬間變成水。間變成水。 能發(fā)生化學能發(fā)生化學反應的碰撞叫反應的碰撞叫有效碰撞。有效碰撞。 碰撞是發(fā)生化碰撞是發(fā)生化學反應的必要學反應的必要條件條件，有效碰有效碰撞才是發(fā)生化撞才是發(fā)生化學反應的充分學反應的充分條件條件。

7、 具有足夠的能具有足夠的能量能發(fā)生有效量能發(fā)生有效碰撞的分子叫碰撞的分子叫活化分子。活化分子。 活化分子間活化分子間要發(fā)生有效碰要發(fā)生有效碰撞，還要有合撞，還要有合適的取向。適的取向。 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。 在相同條件在相同條件下，反應的活下，反應的活化能越大，則化能越大，則該反應的速率該反應的速率越小。越小。一個反應要發(fā)生一般經歷哪些過程？一個反應要發(fā)生一般經歷哪些過程？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質新物質能量能量 單位時間內的有效碰撞次數單位時間內的有效碰撞次數越越多多，反應速

8、率，反應速率越快。越快。 單位體積內反應物中活化分子單位體積內反應物中活化分子數數越多，越多，有效碰撞次數有效碰撞次數越多越多二、有效碰撞與反應速率的關系二、有效碰撞與反應速率的關系單位體積內反應物中活化分單位體積內反應物中活化分子數子數越多越多，反應速率反應速率越快。越快。思考：思考：哪些措施可以使單位體積內哪些措施可以使單位體積內 活化分子數增多？活化分子數增多？1、增大反應物濃度，使單位體積內活化分子數增多、增大反應物濃度，使單位體積內活化分子數增多2、供給能量，使非活化分子吸收能量轉為活化分子、供給能量，使非活化分子吸收能量轉為活化分子3、降低活化能，使更多非活化分子能量因達到活、降低

9、活化能，使更多非活化分子能量因達到活 化能而變?yōu)榛罨肿踊芏優(yōu)榛罨肿釉龃鬂舛取⒃龃髩簭娫龃鬂舛?、增大壓強升高溫度升高溫度使用催化劑使用催化?對某一反應來說對某一反應來說,在一定條件下在一定條件下,反應物中反應物中活活化分子化分子的的百分數百分數是是一定一定的的. 單位體積內活化分子的數目單位體積內活化分子的數目與單位體積內與單位體積內反應物的總數反應物的總數(濃度濃度)成成正比正比.各因素原理解釋各因素原理解釋濃度濃度 反應物濃度增大反應物濃度增大,單位體積內活化分子的數單位體積內活化分子的數目增多目增多,有效碰撞幾率提高有效碰撞幾率提高,反應速率增大反應速率增大.壓強壓強對反應速率的

10、影響對反應速率的影響 對于氣體反應對于氣體反應:增大壓強增大壓強(減小容器容積減小容器容積)相相當于增大反應物的濃度當于增大反應物的濃度,反應速率加快反應速率加快. 對于只有固體或液體參加的反應對于只有固體或液體參加的反應,壓強的變壓強的變化對反應速率的影響可以忽略不計化對反應速率的影響可以忽略不計. 一方面一方面,升高溫度使分子獲得更高的能量升高溫度使分子獲得更高的能量,活活化分子百分數提高化分子百分數提高; 另一方面另一方面,升高溫度升高溫度,使分子間碰撞頻率提高使分子間碰撞頻率提高.各因素原理解釋各因素原理解釋溫度溫度 有效碰撞幾率提高有效碰撞幾率提高,反應速率增大反應速率增大. 改變反

11、應的路徑改變反應的路徑,使發(fā)生反應所需的活化能降低使發(fā)生反應所需的活化能降低 提高了反應體系中活化分子百分數提高了反應體系中活化分子百分數各因素原理解釋各因素原理解釋催化劑催化劑 加入正催化劑加入正催化劑,有效碰撞幾率提高有效碰撞幾率提高,反應速率增大反應速率增大.能量能量反應過程反應過程生成物生成物反應物反應物反應熱反應熱E E1 1E E2 2活化分子活化分子加了催化劑加了催化劑沒加催化劑沒加催化劑練習練習1.實驗室制氫氣時，若向稀硫酸中加幾滴硫實驗室制氫氣時，若向稀硫酸中加幾滴硫酸銅溶液，則產生氫氣的速率加快，該反應酸銅溶液，則產生氫氣的速率加快，該反應中硫酸銅中硫酸銅 催化劑（填：是、

12、不是）。催化劑（填：是、不是）。2.單獨加熱氯酸鉀，產生氧氣的速率小，而單獨加熱氯酸鉀，產生氧氣的速率小，而將少量高錳酸鉀和氯酸鉀混合共熱制氧氣，將少量高錳酸鉀和氯酸鉀混合共熱制氧氣，產生氧氣的速率明顯加快，該實驗中高錳酸產生氧氣的速率明顯加快，該實驗中高錳酸鉀鉀 催化劑（填：是、不是）。催化劑（填：是、不是）。不是不是練習 3. 是發(fā)生化學反應的必要條件，是發(fā)生化學反應的必要條件， 是發(fā)生化學反應的充分條件。是發(fā)生化學反應的充分條件。 4.活化分子指的是能夠活化分子指的是能夠 。 5.活化能的大小意味著一般分子成為活化分活化能的大小意味著一般分子成為活化分子的子的 ，活化能的大小不影，活化能

13、的大小不影響響 ，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發(fā)生有效碰撞的分子發(fā)生有效碰撞的分子難易難易反應前后的能量變化反應前后的能量變化反應物活化反應物活化加熱加熱、光照光照、超聲波超聲波、核輻射核輻射 、 外加碰場外加碰場隨堂練習隨堂練習10、下列說法錯誤的是、下列說法錯誤的是A.當碰撞的分子具有足夠的能量和適當的取向時當碰撞的分子具有足夠的能量和適當的取向時,才能發(fā)生化才能發(fā)生化學反應學反應B.發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子C.活化分子間的碰撞一定是有效碰撞活化分子