资源简介

(共31张PPT)
专题2 化学反应速率与化学平衡
第一单元 化学反应速率
2.1.2 碰撞理论与活化能
浓度、压强、温度对化学反应速率的影响
核心素养目标
科学态度与社会责任：
针对工业合成氨中催化剂的选择问题，尝试提出优化反应速率的创新方案，体会化学原理在实际生产中的应用价值。
证据推理与模型认知：
通过碰撞理论和过渡态理论解释催化剂对反应速率的影响，实现 “理论模型 — 实际应用” 的知识迁移。
宏观辨识与微观探析：
通过分析基元反应与复杂反应的历程，理解化学反应速率与活化能的关系，形成 “反应历程 — 速率差异” 的系统思维。
教学重难点
重点
浓度、温度、压强、催化剂的作用规律及微观解释。
有效碰撞、活化分子、活化能的概念，以及浓度、温度等因素对活化分子百分数和有效碰撞次数的影响。
基元反应与复杂反应的区别，催化剂通过改变反应历程降低活化能的原理。
难点
区分压强变化对气体浓度的影响，避免概念混淆。
理解活化能大小与反应速率的反比关系，以及催化剂如何通过降低活化能显著加快反应速率。
在探究多因素对反应速率的影响时，设计单变量实验并分析数据的能力。
课前导入
生活里有很多奇妙的化学反应速率差异现象！比如，铁生锈得慢悠悠，可烟花绽放却转瞬即逝；食物在夏天坏得快，放冰箱里就能保存更久。工业上也一样，合成氨要是反应太慢，产量就上不去；钢铁腐蚀太快，大桥、铁轨寿命就大打折扣。这些都和 “化学反应速率的影响因素” 有关！
今天咱们就化身 “化学速率侦探”，通过动手做实验，探究浓度、温度等因素咋影响反应快慢，还会从微观角度揭秘背后的原理，学会像工程师一样调控反应速率，让化学反应听我们的 “指挥”！
01
碰撞理论与活化能
影响化学反应速率的因素
1．主要因素
影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质。例如：金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。
2．外部因素(其他条件不变，只改变一个条件)
(1)浓度：增大反应物浓度，反应速率加快，反之减慢；
(2)压强：对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快，反之减慢；
(3)温度：升高温度，反应速率加快，反之减慢；
(4)催化剂：使用催化剂，反应速率显著加快。
(5)其他因素：增大反应物间的接触面积，反应速率加快，另外光、电磁波、超声波等因素也会对反应速率产生影响。
碰撞理论
反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应，反应速率的大小与单位时间内反应物分子间的碰撞次数成正比。
→有效碰撞与无效碰撞：
在化学上，把能够发生反应的碰撞称为有效碰撞；反之则是无效碰撞
→发生有效碰撞的条件：
①发生碰撞的分子具有足够高的能量
②分子在一定的方向上发生碰撞
活化分子和活化能
①活化分子：能量较高，有可能发生有效碰撞的分子。
②活化能：活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差（或过渡态的平均能量与反应物分子的平均能量的差）称为活化能，单位J/mol或kJ/mol。
活化分子
有效碰撞
普通分子
新物质
能量
活化能
取向合适
基元反应和复杂反应
→基元反应和复杂反应：
①基元反应：反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应，称为基元反应，反应过程中没有任何中间物生成。
②复杂反应：经过两个或多个步骤完成的反应。
→基元反应的活化能与反应速率的关系：
①每个基元反应都有对应的活化能，活化能越大，活化分子所占比例越小，有效碰撞的比例就越小，化学反应速率越小。
②化学反应速率理论只适用于基元反应。
基元反应发生的条件
研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。
如H2(g)+I2(g)=2HI(g)，经历了两步基元反应：
I2=2I H2+2I=2HI
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。
基元反应发生的条件就是要发生有效碰撞。
活化能与反应热
如图所示，是基元反应反应物和生成物的能量与活化能的关系，其中：
E1表示正反应的活化能，
E2表示逆反应的活化能；
E1-E2表示反应热。
实验探究电解氯化铜溶液
硫代硫酸钠溶液与稀硫酸发生下列反应：
Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
向A、B、C三支试管中各加入2 mL不同浓度的硫代硫酸钠溶液，浓度依次为0.1 mol·L－1、0.05 mol·L－1、0.01 mol·L－1，再同时各加入2 mL 0.2 mol·L－1稀硫酸，观察并比较试管中出现浑浊现象的快慢。
实验探究浓度对反应速率的影响
→实验原理：
Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
通过改变Na2S2O3溶液的浓度观察反应速率的快慢
→实验现象：
硫代硫酸钠溶液的浓度越大，产生沉淀和气体的速率就越快。
→实验结论：
其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大；减小反应物的浓度，反应速率减小。
运用碰撞理论解释浓度对反应速率的影响
增大反应物浓度
对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的，当其他条件相同时候
单位体积内活化分子数增多
单位时间内有效碰撞的次数增多
化学反应速率增大
浓度对化学反应速率的影响注意事项
(1)对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，其质量改变不影响化学反应速率。但固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快
(2)若某物质的浓度变化改变了其性质，则反应实质发生改变，如常温下铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但遇浓硫酸钝化
(3)对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。
02
压强、温度对化学反应速率的影响
压强对反应速率的影响
→影响规律：
对于有气体参加的反应，其他条件不变时，增大压强，气体体积减小，相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大。减小压强，气体体积增大，相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。
→适用范围：
压强对反应速率的影响可以归结为浓度改变对反应速率的影响，适用于有气体参加的反应，对于固体、液体之间或溶液中的反应影响很小。
运用碰撞理论解释压强对反应速率的影响
增大
压强
对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的，当其他条件相同时候，增大压强（减小容器的容积）相当于增大了浓度
单位体积内活化分子数增多
单位时间内有效碰撞的次数增多
化学反应速率增大
压强对反应速率影响的几种情况
对于有气体参加的反应，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是气体物质的浓度发生了改变。
所以讨论压强对反应速率的影响时，应先区分引起压强改变的原因，然后分析这种改变对反应体系中各组分的分压或浓度的影响，由此判断出对反应速率的影响。
恒温时：
①减小容器容积→压强增大→气体反应物的分压或浓度增大→反应速率增大
②增大容器容积→压强减小→气体反应物的分压或浓度减小→反应速率减小
压强对反应速率影响的几种情况
恒温恒容时：
①充入气体反应物→总压强增大→气体反应物的分压或浓度增大→反应速率增大
②充入“无关气体”（如稀有气体等不参与反应也不干扰反应的气体）→总压强增大，但各气体反应物的分压或浓度不变→反应速率不变
恒温恒压时：
充入“无关气体”→容器压强增大→各气体反应物的分压或浓度减小→反应速率减小
温度对反应速率的影响
酸性高锰酸钾溶液与草酸（H2C2O4）发生下列反应：
2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4 ＋10CO2↑＋8H2O
取3支试管，向试管中分别加入2 mL 0.01 mol·L－1酸性高锰酸钾溶液，再向试管中分别加入2 mL 0.1 mol·L－1草酸溶液。将第一支试管放入冰水中，第二支试管置于室温下，第三支试管放入约80 ℃的热水中。请预测：能观察到什么现象？三种情况下反应的实验现象会有什么差异？请用实验检验你的预测。
温度对反应速率的影响
→实验原理：
2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O
通过改变反应温度观察反应速率的快慢
→实验现象：
溶液紫红色褪去所需时间长短：甲>乙>丙
→实验结论：
反应物的温度越高，反应速率越快
运用碰撞理论解释浓度对反应速率的影响
升高温度
当其他条件相同时候
反应物分子的能量增加
使一部分原来能量较低的分子变成活化分子
反应物种活化分子百分数增大
单位时间内有效碰撞的次数增多
化学反应速率增大
03
课堂小结
04
课堂练习
1．下列说法正确的是(　　)
A．活化分子具有的能量是活化能
B．活化分子的总数越多，反应速率越大
C．某一反应的活化分子的百分数是个定值
D．单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越大
D
2.已知反应：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。下列各组反应是在相同温度下发生的，则最快产生浑浊的是(　　)
D
选项 反应物 硫代硫酸钠溶液 硫酸溶液
A 0.2 mol·L－1，20 mL 0.2 mol·L－1，20 mL
B 0.5 mol·L－1，20 mL 0.5 mol·L－1，20 mL
C 1.0 mol·L－1，20 mL 1.0 mol·L－1，20 mL
D 1.0 mol·L－1，20 mL 1.2 mol·L－1，20 mL
3.为探究锌与稀硫酸的反应速率以v(H2)表示，向反应混合液中加入某些物质，下列判断正确的是(　　)
A．加入NH4HSO4固体，v(H2)不变
B．加入少量硫酸钠固体，v(H2)减小
C．加入少量水，v(H2)减小
D．滴加少量CuSO4溶液，v(H2)减小
C
4.在反应C（s）＋CO2（g）=2CO（g）中，现采取下列措施，其中能够使反应速率增大的是（　　）
①缩小体积，增大压强　②增加碳的量 ③通入CO2 ④恒容下充入N2 ⑤恒压下充入N2
A．①④　　　 B．②③⑤ C．①③ D．①②④
C
感谢您的聆听

展开更多......

收起↑