第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率 第2課時 課件(共39張PPT) 高二化學(xué)（人教版2023選擇性必修1）

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第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率

第2課時

第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)平衡

授課人：

簡單碰撞理論

2

影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1

本節(jié)重點

本節(jié)難點

相同條件下，由于反應(yīng)物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等因素，不同的化學(xué)反應(yīng)會有不同的速率，而外界條件(濃度、壓強、溫度及催化劑等因素)也會影響反應(yīng)速率。

鐵絲在氧氣中燃燒

鎂條在空氣中燃燒

氫氣在氯氣中燃燒

為什么外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率有影響？

實驗探究

方法引導(dǎo)——變量控制方法

探究化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，關(guān)鍵是控制好變量，其大致步驟：

自變量(如濃度、溫度等)

因變量(如反應(yīng)速率)

不確定

改變

單一變量

結(jié)論

確定研

究對象

(化學(xué)反應(yīng))

確定因變量(反應(yīng)速率)的觀測指標

影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

實驗用品

影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

實驗探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的探究

燒杯、試管、量筒、試管架、膠頭滴管、溫度計、秒表。

0.1mol/LNa2S2O3溶液、0.1mol/LH2SO4溶液、0.5mol/LH2SO4溶液、5%H2O2溶液、1mol/LFeCl3溶液、蒸餾水、熱水

實驗原理

Na2S2O3(硫代硫酸鈉)溶液與H2SO4溶液反應(yīng)如下：

Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O

實驗方案

影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

實驗探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的探究

實驗步驟水浴溫度/℃0.1mol/LNa2S2O3溶液的體積/mL0.1mol/LH2SO4溶液的體積/mL出現(xiàn)渾濁的時間/s

①2022

②7022

實驗結(jié)論

影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

實驗探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的探究

實驗步驟水浴溫度/℃0.1mol/LNa2S2O3溶液的體積/mL0.1mol/LH2SO4溶液的體積/mL出現(xiàn)渾濁的時間/s

①2022

②7022

87

16

結(jié)論：當其他條件相同時，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大，降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小

大量實驗證明，溫度每升高10℃，化學(xué)反應(yīng)速率通常增大為原來的2~4倍。這表明溫度對反應(yīng)速率的影響非常顯著。催化劑也可以改變化學(xué)反應(yīng)速率。對于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，改變壓強同樣可以改變化學(xué)反應(yīng)速率。

如何解釋濃度、壓強、溫度及催化劑等因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響呢？

簡單碰撞理論：反應(yīng)物分子間的相互碰撞是反應(yīng)進行的必要條件，但并不是每次碰撞都能引起反應(yīng)，只有少數(shù)分子碰撞才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。能引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞稱之為有效碰撞，反應(yīng)物分子間有效碰撞的頻率越高，化學(xué)反應(yīng)速率越大。

吉爾伯特·牛頓·路易斯

基元反應(yīng)和反應(yīng)歷程

一些說明

從微觀上看，反應(yīng)物分子一般總是經(jīng)過若干個簡單的反應(yīng)步驟才最終轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物分子的。每一個簡單的反應(yīng)都稱為一個基元反應(yīng)。

反應(yīng)歷程是化學(xué)中用來描述某一化學(xué)變化所經(jīng)由的全部基元反應(yīng)，反應(yīng)歷程又稱反應(yīng)機理。

基元反應(yīng)

例如：反應(yīng)2HIH2+I2

反應(yīng)歷程

第一步：2HIH2+2I·

第二步：2I·I2

基元反應(yīng)和反應(yīng)歷程

一些說明

任何氣體中分子間的碰撞次數(shù)都是非常巨大的。通常情況下，當氣體的濃度為1mol/L時，在每立方厘米、每秒內(nèi)反應(yīng)物分子間的碰撞可達到1028次。如果反應(yīng)物分子間的任何一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)的話，任何氣體的反應(yīng)均可以瞬間完成。但實際并非如此。

氣體分子的碰撞頻率

請同學(xué)們查看教材P26-HI分解反應(yīng)中分子碰撞示意圖

示例：HI分解反應(yīng)中分子碰撞示意圖

能量不足，碰撞無法發(fā)生反應(yīng)

HI

HI

HI

HI

取向不對，碰撞無法發(fā)生反應(yīng)

HI

HI

HI

HI

有效碰撞，發(fā)生反應(yīng)

H2

I2

HI

HI

基元反應(yīng)和反應(yīng)歷程

投籃那些事

力道不足

——進不去球

取向不對

——進不去球

力道、取向恰好

——進球

基元反應(yīng)和反應(yīng)歷程

基元反應(yīng)和反應(yīng)歷程

一些說明

任何氣體中分子間的碰撞次數(shù)都是非常巨大的。通常情況下，當氣體的濃度為1mol/L時，在每立方厘米、每秒內(nèi)反應(yīng)物分子間的碰撞可達到1028次。如果反應(yīng)物分子間的任何一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)的話，任何氣體的反應(yīng)均可以瞬間完成。但實際并非如此。

氣體分子的碰撞頻率

這說明并不是反應(yīng)物分子的每一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)。我們把能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞

有效碰撞

有效碰撞必須滿足兩個條件

發(fā)生碰撞的分子具有較高的能量

活化

分子

分子在一定方向上發(fā)生碰撞

合理

取向

活化分子與活化能

能量

反應(yīng)物

生成物

反應(yīng)過程

活化能

E1

E2

活化分子變成生成物分子放出的能量

活化分子比普通分子多具有的能量

具有足夠高的能量，能發(fā)生有效碰撞的分子

活化分子

反應(yīng)物分子平均能量

ΔH

有效碰撞

簡單碰撞理論

解釋溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

其它條件不變時

升高溫度

活化分子

其它條件不變時，升高溫度，單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目增大，單位體積內(nèi)活化分子百分數(shù)增多，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多，化學(xué)反應(yīng)速率加快；反之則慢

其它條件不變時

增大反應(yīng)物濃度

活化分子

解釋濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

在其它條件不變時，增大反應(yīng)物濃度，單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目增大，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多，化學(xué)反應(yīng)速率加快；反之則慢

簡單碰撞理論

【例1】在帶有活塞的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改變下列條件化學(xué)反應(yīng)速率如何改變(填“變大”“變小”或“不變”)，闡述理由。

(1)增加鐵片的質(zhì)量(不考慮表面積的變化)_____，理由____________________

_______________________________。

(2)保持容器的容積不變，增加水蒸氣的通入量_____，理由_______________

_________________。

不變

純固體的濃度視為常

數(shù)，改變用量不影響化學(xué)反應(yīng)速率

高溫

(3)保持容器內(nèi)壓強不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

(4)保持容器的容積不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

解釋壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

容器的容積不變

壓縮體積或充入氣態(tài)反應(yīng)物

活化分子

在其它條件不變時，增大氣體反應(yīng)體系壓強，相當于壓縮體積，反應(yīng)物的濃度增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目增大，化學(xué)反應(yīng)速率加快；反之則慢。(有氣體反應(yīng))

簡單碰撞理論

【例1】在帶有活塞的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改變下列條件化學(xué)反應(yīng)速率如何改變(填“變大”“變小”或“不變”)，闡述理由。

(1)增加鐵片的質(zhì)量(不考慮表面積的變化)_____，理由____________________

_______________________________。

(2)保持容器的容積不變，增加水蒸氣的通入量_____，理由_______________

_________________。

不變

純固體的濃度視為常

數(shù)，改變用量不影響化學(xué)反應(yīng)速率

變大

增大反應(yīng)物濃度

加快化學(xué)反應(yīng)速率

高溫

(3)保持容器內(nèi)壓強不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

(4)保持容器的容積不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

解釋壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

在其它條件不變時，充入非反應(yīng)氣體，壓強不變，體積增大，各物質(zhì)濃度減小，反應(yīng)速率減慢

活化分子

容器內(nèi)壓強不變

充入非反應(yīng)氣體

簡單碰撞理論

【例1】在帶有活塞的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改變下列條件化學(xué)反應(yīng)速率如何改變(填“變大”“變小”或“不變”)，闡述理由。

(1)增加鐵片的質(zhì)量(不考慮表面積的變化)_____，理由____________________

_______________________________。

(2)保持容器的容積不變，增加水蒸氣的通入量_____，理由_______________

_________________。

不變

純固體的濃度視為常

數(shù)，改變用量不影響化學(xué)反應(yīng)速率

變大

增大反應(yīng)物濃度

加快化學(xué)反應(yīng)速率

高溫

(3)保持容器內(nèi)壓強不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

(4)保持容器的容積不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

變小

保持壓強不變，充

入氬氣，容器體積增大，水蒸氣的濃度變小，因而化學(xué)反應(yīng)速率變小

【例1】在帶有活塞的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改變下列條件化學(xué)反應(yīng)速率如何改變(填“變大”“變小”或“不變”)，闡述理由。

(1)增加鐵片的質(zhì)量(不考慮表面積的變化)_____，理由____________________

_______________________________。

(2)保持容器的容積不變，增加水蒸氣的通入量_____，理由_______________

_________________。

高溫

(3)保持容器內(nèi)壓強不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

(4)保持容器的容積不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

不變

純固體的濃度視為常

數(shù)，改變用量不影響化學(xué)反應(yīng)速率

變大

增大反應(yīng)物濃度

加快化學(xué)反應(yīng)速率

變小

保持壓強不變，充

入氬氣，容器體積增大，水蒸氣的濃度變小，因而化學(xué)反應(yīng)速率變小

解釋壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

活化分子

在其它條件不變時，充入非反應(yīng)氣體，壓強增大，但各物質(zhì)濃度不變，反應(yīng)速率不變

容器的容積不變

充入非反應(yīng)氣體

簡單碰撞理論

【例1】在帶有活塞的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改變下列條件化學(xué)反應(yīng)速率如何改變(填“變大”“變小”或“不變”)，闡述理由。

(1)增加鐵片的質(zhì)量(不考慮表面積的變化)_____，理由____________________

_______________________________。

(2)保持容器的容積不變，增加水蒸氣的通入量_____，理由_______________

_________________。

高溫

(3)保持容器內(nèi)壓強不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

(4)保持容器的容積不變，充入一定量的氬氣_____，理由________________

_____________________________________________________________。

不變

純固體的濃度視為常

數(shù)，改變用量不影響化學(xué)反應(yīng)速率

變大

增大反應(yīng)物濃度

加快化學(xué)反應(yīng)速率

變小

保持壓強不變，充

入氬氣，容器體積增大，水蒸氣的濃度變小，因而化學(xué)反應(yīng)速率變小

不變

充入氬氣，反應(yīng)物和生成物的濃度均不改變，因而化學(xué)反應(yīng)速率不變

容器的容積不變，

觀察下圖，思考：為什么催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率有顯著影響？

解釋催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

能量

反應(yīng)物

生成物

活化分子

反應(yīng)過程

活化能

E1

E2

活化分子變成生成物分子放出的能量

E3

E3：加入催化劑后反應(yīng)物的活化能

當其他條件相同時，使用催化劑，改變反應(yīng)歷程，活化能降低，活化分子百分數(shù)增多，單位體積、單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多→化學(xué)反應(yīng)速率增大

簡單碰撞理論

解釋催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

能量

反應(yīng)物

生成物

活化分子

反應(yīng)過程

活化能

E1

E2

活化分子變成生成物分子放出的能量

E3

E3：加入催化劑后反應(yīng)物的活化能

簡單碰撞理論

由圖像還可以看出，催化劑的存在并不改變反應(yīng)物和生成物的相對能量，即不改變反應(yīng)熱

解釋催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

簡單碰撞理論

催化劑的特性

催化劑具有選擇性，不同反應(yīng)有不同的催化劑

01

可逆反應(yīng)中催化劑對正、逆反應(yīng)的速率改變程度相同

02

催化劑有一定的活化溫度，不同催化劑的活化溫度不同

03

其他因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

光輻照

電弧

放射線輻照

強磁場

超聲波

高速研磨

總之，向反應(yīng)體系輸人能量，都有可能改變化學(xué)反應(yīng)速率

飛秒化學(xué)

飛秒化學(xué)是物理化學(xué)的一支，研究在極小的時間內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的過程和機理。這一領(lǐng)域涉及的時間間隔短至約千萬億分之一秒，即1飛秒(fs，1fs=10-15s)。在這個極小的時間段里，產(chǎn)生的飛秒激光可以用于檢測分子、原子、離子的結(jié)構(gòu)、組成、運動等形成飛秒檢測范疇。

始態(tài)、過渡態(tài)、終態(tài)

飛秒激光器

沖刺時間分辨技術(shù)

1．控制變量法是化學(xué)實驗的常用方法之一。下圖實驗探究影響反應(yīng)速率的因素是()

A．濃度B．溫度C．催化劑D．固體質(zhì)量

2．下列事實能說明影響化學(xué)反應(yīng)速率的決定性因素是反應(yīng)物本身性質(zhì)的是()

A．大小、形狀相同的鎂片、鐵片，前者與鹽酸反應(yīng)放出H2的速率比后者大

B．Cu與濃硝酸反應(yīng)比與稀硝酸反應(yīng)快

C.N2與O2在常溫、常壓下不反應(yīng)，放電時可反應(yīng)

D．Cu與濃硫酸能反應(yīng)，而不與稀硫酸反應(yīng)

B

A

3．在一密閉容器中充入1molH2和1molI2，在一定溫度下使其發(fā)生反應(yīng)：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH＜0。下列說法正確的是()

A．保持容器容積不變，向其中加入1molH2(g)，反應(yīng)速率加快

B．保持容器容積