碰撞理论与过渡态理论 学案
物理化学全程导学及习题全解259-186 第十二章化学动力学基础(二)
第十二章 化学动力学基础 （二）本章知识要点与公式1. 碰撞理论双分子碰撞频率 ：2AB AB A B Z pd L c = 22AA AA A 2Z d L π= 临界能c E 与活化能a E 的关系：12a c E E RT =+ 用简单碰撞理论计算双 分子反应的速率常数：2AB aEk d RT π⎛⎫=- ⎪⎝⎭ 2AA 2a E k d RT π⎛⎫=- ⎪⎝⎭ 概率子Pexp a E k PA RT ⎛⎫=- ⎪⎝⎭2ABA d π= A P A =n n n n 2. 过渡态理论用统计热力学方法计算速率常数：,0B B B exp E k T f k h f RT π≠⎛⎫=- ⎪⎝⎭用热力学方法计算速率常数：()0010B r m r m exp exp nk T S H k c h R RT ≠≠-⎛⎫⎛⎫∆∆=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭对于双分子理想气体反应：1n000B r m r m exp exp k T S H P k h RT R RT -≠≠⎛⎫⎛⎫⎛⎫∆∆=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭3.原盐效应稀溶液中，离子强度对反应速率的影响： A B 0lg2kz z k = A z 与B z 同号，产生正的原盐效应，I ↑ k ↑；A z 与B z 昇号，产生负的原盐效应，I k ↑↓。
4. 光化学反应光化学第一定律：只有被分子吸收的光才能引起分子的光化学反应。
光化学第二定律：在初级反应中， 一个反应分子吸收一个光子而被活化。
1 mol 光子能量（1 Einstein ） 101197J m mol Lhcu Lh νλλ-.===⋅⋅量子产率 ar I ϕ=5. 催化反应催化剂通过改变反应历程，改变反应的表观活化能来改变反应速率，只能缩短达到平蘅的时间，而不能改变平蘅的组成。
酶催化反应历程（ Michaelis – Menten 机理）米氏常数12m 1k kK k -+=当[]S →∞ 时 []m m m111S K r r r =⋅+将1r对[]1S 作图，可求m K 和m r .典型俐题讲解例 1 500K 时，实验测得 NO 2 分解反应的提前因子为 61312.0010mol m s --⨯⋅⋅，碰撞截面为1921.0010m -⨯，试计算该反应的概率因子 P解 ：2AA2A d π=c 2σ= ()()19223-12 1.0010m 602310mol-=⨯⨯⨯.⨯7-13133710mol m s -=.⨯⋅⋅61371320010mol m s 33710mol m s A P A --1∞--1∞.⨯⋅⋅==.⨯⋅⋅ 例 2 实验测得 N 2O 5 分解反应在不同温度时的反应速率常数，数据列于表中。
高中物理碰撞复习课教案
高中物理碰撞复习课教案
教学目标：
1. 复习和巩固学生对碰撞理论的基本概念；
2. 加深学生对碰撞定律和碰撞类型的理解；
3. 提升学生解题和应用碰撞理论的能力。
教学内容：
1. 碰撞的基本概念
2. 完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞
3. 碰撞的定律
4. 质点的碰撞问题
教学过程：
一、导入（5分钟）
教师通过引入碰撞的实际场景，引发学生对碰撞现象的兴趣，并带入今天的学习内容。
二、讲解（15分钟）
1. 讲解碰撞的基本概念
2. 分别介绍完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞的特点和应用
3. 探讨碰撞的定律及其物理意义
三、案例分析（20分钟）
教师通过几个碰撞问题案例，引导学生分析并解决问题，加深他们对碰撞理论的理解和应用能力。
四、练习（15分钟）
学生根据给出的碰撞问题，分组讨论并解答，教师辅导并纠正错误，加强学生对碰撞理论的掌握。
五、总结与反思（5分钟）
教师对本节课的重点内容进行总结，并鼓励学生反思学习过程中的收获和不足之处。
六、作业布置（5分钟）
布置相关的碰撞题目，要求学生认真完成，并在下节课上检查。
教学资源：
1. 碰撞理论教材资料
2. 碰撞问题案例
3. 解题方法和技巧的指导
教学评估：
1. 学生参与度和课堂表现
2. 学生课后作业完成情况
3. 学生对碰撞理论的理解程度和应用能力
教学反思：
通过不断调整教学方法和内容，提高学生的学习兴趣和学习效果，促进他们在物理学习中取得更好的成绩。
高中物理碰撞教案
高中物理碰撞教案1. 了解碰撞的概念和分类；2. 掌握碰撞的动量守恒定律和能量守恒定律；3. 能够应用碰撞定律解决实际问题。
教学重点和难点：重点：碰撞的概念和分类，碰撞的动量守恒定律和能量守恒定律；难点：在实际问题中应用碰撞定律解决问题。
教学过程：一、导入新知识（5分钟）教师展示一个碰撞的视频，引导学生思考碰撞是什么，碰撞有哪些种类。
二、讲解碰撞的概念和分类（10分钟）1. 碰撞是指两个或两个以上的物体在一定的时间内发生的相互作用。
2. 根据碰撞前后物体之间的作用力，可以将碰撞分为完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞和部分弹性碰撞。
三、讲解碰撞的动量守恒定律（15分钟）1. 动量守恒定律：在没有外力作用的条件下，系统总动量守恒，即碰撞前后系统的总动量保持不变。
2. 利用动量守恒定律可以解决一些碰撞问题。
四、讲解碰撞的能量守恒定律（15分钟）1. 能量守恒定律：在没有外力做功的条件下，系统的总机械能守恒，即碰撞前后系统的总机械能保持不变。
2. 利用能量守恒定律可以解决一些碰撞问题。
五、解决实例问题（15分钟）教师出示几个碰撞问题，让学生尝试应用碰撞定律解决。
六、总结归纳（5分钟）1. 确认学生是否掌握了碰撞的概念和分类；2. 让学生总结碰撞的动量守恒定律和能量守恒定律的应用方法。
作业布置：1. 完成课堂练习题；2. 阅读教材相关章节，做好笔记。
教学反思：本节课教学目标达成良好，学生对碰撞的概念和分类有了基本的了解，对碰撞定律的应用也有一定的掌握。
在以后的教学中，可以通过更多的实例让学生加深对碰撞定律的理解，进一步提高学生的应用能力。
碰撞理论和过渡态理论
上式称为该反应的速率方程式，k称 为“反应 速率常数”，又称“比速常数”，意义是速率 方程式中各种物质浓度均为1 mol.dm-3时的反 应速率；其量纲由速率方程确定；k大小取决 于反应物的本质，而与浓度无关，当其他条件
相同时， k，则v ；通常，T ，则k 。
解： ①
② ③
lg
c
k1 2.303
t
lg
②放射性元素蜕变:
226 88
Ra
222 86
Rn
4 2
He
A k P ③分子重排: 顺丁二烯→反丁二烯
④某些水解反应: C12H O 22 11 H2O 葡糖 果糖
一级反应的积分速率方程
若以c表示反应物t时刻的浓度，
则其反应速率方程式为：
v
dc dt
k1c
0
3.65 104
1800
300 3.59104
2400
600 3.60104
3000
:
c
N 2
O5
/ s1
3.64 104
3.62 104
3.69 104
900 3.62104
4200
3.61104
1200 3.61104
5400
3.68104
N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是恒定的， 即反应速率υ与c(N2O5)成正比。
如：2H2O2===2H2O + O2 m=1为一级反应
v=k[H2O2]
S2O82-+2I- ===2SO42-+I2 v=k[S2O82-][I-] m=1, n=1, S2O82-、I-分别为一级反应 m+n = 2 即整个反应为二级反应。
单介绍关于活化能的定义`碰撞理论 `过渡状态理论,以图更好地
εi kBT
2
exp(−
εi kBT
ki
exp(−
εi kBT
)
)
−
i
εi kBT
2
exp(−
εi kBT
)
exp(− ε i )
=
Ea RT 2
=
Ea kB N AT 2
i
kBT
(18)
也就有
∑ ∑ kiε i ni
ε i ni
∑ ∑ Ea = N A ( i
−i ki ni
ni ) = N A (ε活化分子 − ε分子）= E活化分子 − E
exp RT
(10)
式中E0为绝对零度时势能面上活化络合体与反应物内能之差。
4
按式(1)，得活化能
Ea = E0 + nRT
(11)
E0值并不能直接得到，因为位能面得到的位垒Eb是在位能面上沿最低能量途
径上鞍点与反应物分子势能底部的位能差值。关系为
∑ ∑ E0 = Eb +1/ 2(
hν
≠ 0
−
hν 0 )N A
浅谈活化能
徐立谦
（西北大学化学系 05 级材料化学专业 西安 710069）
摘 要：活化能是一个非常重要但其本质的解释却模糊不清的概念。本文通过简 单介绍关于活化能的定义、碰撞理论 、过渡状态理论，以图更好地理解活化能 这一概念。 关键字：反应速率 活化能 碰撞理论 过渡状态理论
一 引 言[1]
活化能是 1889 年前瑞典科学家阿仑尼乌斯(Arrhenius)最早提出的概念，它 在化学中具有重要的意义。但就其定义和本质，不同学者意见不同。例如，关于 对活化能概念的解释，至少有三类意见：
影响化学反应速率的因素教案
[影响影响化学反应速率化学反应速率的因素教案的因素教案] ]苏教版选修《化学反应原理》苏教版选修《化学反应原理》 专题二专题二 第一单元第一单元 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素无锡市第一中学无锡市第一中学 尤艳丹尤艳丹【教学目标】【教学目标】[知识与技能知识与技能] ]1．理解浓度、压强、温度、催化剂等对化学反应速率的影响因素，影响化学反应速率的因素教案。
教案。
2．能用有效碰撞理论、过渡态理论等相关理论简单解释浓度、压强、温度、催化剂等对化学反应速率的影响。
反应速率的影响。
[过程与方法过程与方法] ]通过实验探究、观察思考、讨论归纳等学习活动体验科学探究、主动获取知识的过程。
通过实验探究、观察思考、讨论归纳等学习活动体验科学探究、主动获取知识的过程。
[情感态度与价值观情感态度与价值观] ]将化学知识应用于生产生活实际，关注与化学有关的热点问题，树立辩证唯物主义的世界观。
树立辩证唯物主义的世界观。
【教学重点、难点】【教学重点、难点】理解浓度、压强、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响。
理解浓度、压强、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响。
【教学方法与手段】【教学方法与手段】问题讨论、分组实验探究、自主学习问题讨论、分组实验探究、自主学习【教学用品】【教学用品】多媒体设备及相关实验器材多媒体设备及相关实验器材【教学过程】【教学过程】【引入】观看爆炸的视频，煤、石油形成的图片。
【引入】观看爆炸的视频，煤、石油形成的图片。
【提问】你认为决定化学反应快慢的根本原因是什么呢？【提问】你认为决定化学反应快慢的根本原因是什么呢？【学生回答】【学生回答】【板书】一、影响化学反应速率的因素【板书】一、影响化学反应速率的因素内因：反应物的性质内因：反应物的性质【提问】反应物的性质是很难改变的，所以在生产生活中，人们常常会通过改变外界条件来控制反应速率。
请大家结合实际，举例说说有哪些外界条件会影响反应速率。
高中物理人教版选修3-5学案设计 16.4《碰撞》
碰撞基础知识 基本技能1．碰撞的特点(1)碰撞的概念碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程。
(2)碰撞过程中的特点。
①时间特点：在碰撞现象中，相互作用时间很短。
②相互作用力特点：在相互作用过程中，相互作用力先是急剧增大，然后再急剧减小，平均作用力很大。
③动量守恒条件特点：系统的内力远远大于外力，所以，系统即使所受外力之和不为零，外力也可以忽略，系统的总动量守恒。
④位移特点：碰撞过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以，在物体发生碰撞的瞬间，可忽略物体的位移。
可以认为物体在碰撞前后仍在同一位置。
⑤能量特点：碰撞过程中，一般伴随着机械能的损失，碰撞后系统的总动能要小于或等于碰撞前系统的总动能，即E k1′＋E k2′≤E k1＋E k2。
⑥速度特点：一般情况下，碰撞的两物体彼此不穿透对方，碰撞结束时，速度大的物体在前，速度小的物体在后，或二者速度相同，再或者两物体速度方向相反。
不存在后面物体速度大于前面物体速度的情况，这样意味着碰撞还未结束，仍在相互作用的过程中。
【例1】 在光滑水平面上有三个完全相同的小球，它们成一条直线，2、3小球静止，并靠在一起，1球以速度v 0射向它们，如图所示。
设碰撞中不损失机械能，则碰后三个小球的速度可能是( )A ．v 1＝v 2＝v 3＝13v 0B ．v 1＝0，v 2＝v 3＝12v 0C ．v 1＝0，v 2＝v 3＝12v 0D ．v 1＝v 2＝0，v 3＝v 0解析：由题设条件，三个小球在碰撞过程中总动量和总动能守恒。
若各球质量均为m ，则碰撞前系统总动量为mv 0，总动能应为12mv 20。
假如选项A 正确，则碰后总动量为33mv 0，这显然违反了动量守恒定律，故不可能。
假如选项B 正确，则碰后总动量为22mv 0，这也违反了动量守恒定律，故也不可能。
假如选项C 正确，则碰后总动量为mv 0，但总动能为14mv 20，这显然违反了动能守恒，故也不可能。
选修3-5：碰撞学案
16．4 碰撞★教学要求通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否，体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。
★教学过程（一）引入新课碰撞过程是物体之间相互作用时间非常短暂的一种特殊过程，因而碰撞具有如下特点：1．碰撞过程中动量守恒．提问：守恒的原因是什么？（因相互作用时间短暂，因此一般满足F内>>F外的条件）2．碰撞过程中，物体没有宏观的位移，但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变．3．碰撞过程中，系统的总动能只能不变或减少，不可能增加．提问：碰撞中，总动能减少最多的情况是什么？（在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多）熟练掌握碰撞的特点，并解决实际的物理问题，是学习动量守恒定律的基本要求．（二）进行新课一、弹性碰撞和非弹性碰撞1．弹性碰撞在弹性力作用下，碰撞过程只产生机械能的转移，系统内无机械能的损失的碰撞，称为弹性碰撞。
【例1】质量m1=10g的小球在光得的水平面上以v1=30cm／s的速度向右运动，恰遇上质量m2=50 g的小球以v2=10cm／s的速度向左运动。
碰撞后，小球m2恰好静止。
那么碰撞后小球m1的速度多大?方向如何?2．非弹性碰撞(1)非弹性碰撞：受非弹性力作用，使部分机械能转化为内能的碰撞称为非弹性碰撞。
(2)完全非弹性碰撞：是非弹性磁撞的特例，这种碰撞的特点是碰后粘在—起(或碰后具有共同的速度)，其动能损失最大。
（试试如何推导？）【例2】如图所示，P物体与一个连着弹簧的Q物体正碰，碰撞后P物体静止，Q物体以P物体碰撞前速度v离开，已知P与Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列的结论中正确的应是( )A．P的速度恰好为零B．P与Q具有相同速度C．Q刚开始运动D．Q的速度等于v【例3】．如图所示，质量为M的重锤自h高度由静止开始下落，砸到质量为m的木楔上没有弹起，二者一起向下运动．设地层给它们的平均阻力为F，则木楔可进入的深度L是多少？【例4】在光滑水平面上，有A、B两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正，两球的动量分别是p A=5kgm/s，p B=7kgm/s，如图所示．若能发生正碰，则碰后两球的动量、△p B可能是（）增量△pA．△p A=-3kgm/s；△p B =3kgm/sB．△p A=3kgm/s；△p B =3kgm/sC．△p A=-10kgm/s；△p B =10kgm/sD．△p A=3kgm/s；△p B =-3kgm/s二、对心碰撞和非对心碰撞1．对心碰撞两球碰撞时，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同—条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为对心碰撞，也叫正碰。
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一、有效碰撞理论
1．有效碰撞：
2．活化分子：
3．活化能：
4．催化剂：
5化学反应必备两个条件：
第一，分子有较高
．．_________（即_____________）；
第二，碰撞要有合适的___________。
6、用碰撞理论解释浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响。
①、浓度：在其他条件不变时，增大反应物浓度，增多，因而单位时间内的增多，化学反应速率。
②、压强：对于气体来说，其他条件不变时，增大压强即增大，因而可以增
大
③、温度：在其他条件不变时，升高温度，一方面增加，使一部分原来能量较低的分子变成，反应物中活化分子百分数，单位时间内增多；另一方面加快，单位时间里反应物分子间的碰撞次数，反应速率。
但前者是反应加快的主要原因。
④、催化剂：在其他条件不变时，使用催化剂，能活化能，大大增加，反应速率。
7.请绘制反应过程中活化能与反应热的关系的二维图象
8、判断正误：打“√”or“×”
A．当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化学反应( )
B．分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件( )
C．有效碰撞是发生化学反应的充分条件( )
D．发生有效碰撞的分子一定是活化分子( )
E．活化分子的碰撞一定是有效碰撞( )
F．活化分子间每次碰撞都发生化学反应( )
G．有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关( )
H．活化能的大小决定这个化学反应前后的能量变化大小( )
I．使用催化剂能改变分子的活化能( )
J．催化剂能使不起反应的物质间发生反应( )
K．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，该反应中硫酸铜是催化剂
( )
L．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，产生氧气的速率明显加快，该实验中高锰酸钾是催化剂
( )。