碰撞理論及反應(yīng)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(xué)反應(yīng)原理化學(xué)反應(yīng)原理 化學(xué)反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)是怎樣發(fā)生的怎樣發(fā)生的，經(jīng)歷的過程經(jīng)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(chǎn)和化學(xué)污染，如何有效去控制生產(chǎn)和化學(xué)污染，只有解決只有解決好這些，才能使化學(xué)研究和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)獲得最高的好這些，才能使化學(xué)研究和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)獲得最高的效益！效益！這就是學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的目的這就是學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的目的 舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)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(xué)反應(yīng)的本質(zhì)：化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)：知識(shí)回憶知識(shí)回憶1H2+Cl2=2HCl光光 2H 2H

2、2 2 + O + O2 2 = 2H= 2H2 2OO科學(xué)探究科學(xué)探究2試從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)說明該反應(yīng)過程試從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)說明該反應(yīng)過程: 實(shí)際上在化學(xué)鍵斷裂前實(shí)際上在化學(xué)鍵斷裂前,首先發(fā)生的是反應(yīng)物分首先發(fā)生的是反應(yīng)物分子間的碰撞子間的碰撞. 化學(xué)反應(yīng)要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)要發(fā)生,首先反應(yīng)物分子要相互碰撞首先反應(yīng)物分子要相互碰撞,然后是化學(xué)鍵斷裂和形成然后是化學(xué)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(shù)百年。定存在數(shù)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(yīng)呢？子只要相互碰撞就發(fā)生反應(yīng)呢？科學(xué)探究科學(xué)探究 常溫常壓下，每個(gè)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(gè)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(yīng)如果每一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng), ,那么整個(gè)容器那么整個(gè)容器內(nèi)的氫氣和氧氣將在瞬間變成水。內(nèi)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(xué)反應(yīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)無效碰撞無效碰撞未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)1 1、有效碰撞、有效碰撞引起分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞。引起分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(guān)角度有關(guān)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(shí)，能量交換不均衡而出現(xiàn)分子間碰撞時(shí)，能量交換不均衡而出現(xiàn)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(yīng)物分子平均能量反應(yīng)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(shí)，還必可燃物有氧氣存在時(shí)，還必 須達(dá)到著火點(diǎn)須達(dá)到著火點(diǎn)才能燃燒才能燃燒？能量能量反應(yīng)過程反應(yīng)過程E1E2反應(yīng)物反應(yīng)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(yīng)是該反應(yīng)是吸熱反吸熱反應(yīng)應(yīng)還是還是放熱放熱反應(yīng)反應(yīng)?活化能與反活化能與反應(yīng)熱有關(guān)嗎應(yīng)熱有關(guān)嗎?反應(yīng)熱反應(yīng)熱3 3、活化能、活化能活化能的大小是由反應(yīng)物分子的自身性質(zhì)決活化能的大小是由反應(yīng)物分子的自身性質(zhì)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(gè)詞說句話，試試看：就下列的每個(gè)詞說句話，試試看： 常溫常壓下，常溫常壓下，每個(gè)氫分子和氧每個(gè)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(yīng)能發(fā)生反應(yīng), ,那么那么整個(gè)容器內(nèi)的氫整個(gè)容器內(nèi)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(xué)能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的必要學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的充分學(xué)反應(yīng)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?；罨肿?。 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(yīng)的活下，反應(yīng)的活化能越大，則化能越大，則該反應(yīng)的速率該反應(yīng)的速率越小。越小。一個(gè)反應(yīng)要發(fā)生一般經(jīng)歷哪些過程？一個(gè)反應(yīng)要發(fā)生一般經(jīng)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(zhì)新物質(zhì)能量能量 單位時(shí)間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)單位時(shí)間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)越越多多，反應(yīng)速

8、率，反應(yīng)速率越快。越快。 單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子數(shù)數(shù)越多，越多，有效碰撞次數(shù)有效碰撞次數(shù)越多越多二、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系二、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子數(shù)子數(shù)越多越多，反應(yīng)速率反應(yīng)速率越快。越快。思考：思考：哪些措施可以使單位體積內(nèi)哪些措施可以使單位體積內(nèi) 活化分子數(shù)增多？活化分子數(shù)增多？1、增大反應(yīng)物濃度，使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多、增大反應(yīng)物濃度，使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多2、供給能量，使非活化分子吸收能量轉(zhuǎn)為活化分子、供給能量，使非活化分子吸收能量轉(zhuǎn)為活化分子3、降低活化能，使更多非活化分子能量因達(dá)到活、降低

9、活化能，使更多非活化分子能量因達(dá)到活 化能而變?yōu)榛罨肿踊芏優(yōu)榛罨肿釉龃鬂舛?、增大壓?qiáng)增大濃度、增大壓強(qiáng)升高溫度升高溫度使用催化劑使用催化劑 對(duì)某一反應(yīng)來說對(duì)某一反應(yīng)來說,在一定條件下在一定條件下,反應(yīng)物中反應(yīng)物中活活化分子化分子的的百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)是是一定一定的的. 單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)與單位體積內(nèi)反應(yīng)物的總數(shù)反應(yīng)物的總數(shù)(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(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度增大,單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目增多目增多,有效碰撞幾率提高有效碰撞幾率提高,反應(yīng)速率增大反應(yīng)速率增大.壓強(qiáng)壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的

10、影響對(duì)反應(yīng)速率的影響 對(duì)于氣體反應(yīng)對(duì)于氣體反應(yīng):增大壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)(減小容器容積減小容器容積)相相當(dāng)于增大反應(yīng)物的濃度當(dāng)于增大反應(yīng)物的濃度,反應(yīng)速率加快反應(yīng)速率加快. 對(duì)于只有固體或液體參加的反應(yīng)對(duì)于只有固體或液體參加的反應(yīng),壓強(qiáng)的變壓強(qiáng)的變化對(duì)反應(yīng)速率的影響可以忽略不計(jì)化對(duì)反應(yīng)速率的影響可以忽略不計(jì). 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?jǐn)?shù)提高化分子百分?jǐn)?shù)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(yīng)速率增大反應(yīng)速率增大. 改變反

11、應(yīng)的路徑改變反應(yīng)的路徑,使發(fā)生反應(yīng)所需的活化能降低使發(fā)生反應(yīng)所需的活化能降低 提高了反應(yīng)體系中活化分子百分?jǐn)?shù)提高了反應(yīng)體系中活化分子百分?jǐn)?shù)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(yīng)速率增大反應(yīng)速率增大.能量能量反應(yīng)過程反應(yīng)過程生成物生成物反應(yīng)物反應(yīng)物反應(yīng)熱反應(yīng)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(xí)練習(xí)1.實(shí)驗(yàn)室制氫氣時(shí)，若向稀硫酸中加幾滴硫?qū)嶒?yàn)室制氫氣時(shí)，若向稀硫酸中加幾滴硫酸銅溶液，則產(chǎn)生氫氣的速率加快，該反應(yīng)酸銅溶液，則產(chǎn)生氫氣的速率加快，該反應(yīng)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(dú)加熱氯酸鉀，產(chǎn)生氧氣的速率小，而單獨(dú)加熱氯酸鉀，產(chǎn)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(chǎn)生氧氣的速率明顯加快，該實(shí)驗(yàn)中高錳酸產(chǎn)生氧氣的速率明顯加快，該實(shí)驗(yàn)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(xí) 3. 是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件，是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件， 是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分條件。是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(yīng)前后的能量變化反應(yīng)前后的能量變化反應(yīng)物活化反應(yīng)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(chǎng)外加碰場(chǎng)隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)10、下列說法錯(cuò)誤的是、下列說法錯(cuò)誤的是A.當(dāng)碰撞的分子具有足夠的能量和適當(dāng)?shù)娜∠驎r(shí)當(dāng)碰撞的分子具有足夠的能量和適當(dāng)?shù)娜∠驎r(shí),才能發(fā)生化才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)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