选修四化学绪言---有效碰撞理论
2018学年度高二化学人教版选修四第二章第2节《影响化学反应速率的因素》知识点总结
第2节 影响化学反应速率的因素1.有效碰撞理论(1)有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞.[化学反应发生的先决条件是反应物分子乊间必须发生碰撞.反应物分子乊间的碰撞只有少数碰撞能导致化学反应的发生,多数碰撞并不能导致反应的发生,是无效碰撞.碰撞的频率越高,则化学反应速率就越大.研究发现,只有既具有足够的能量又有合适的取向的分子碰撞,才是有效碰撞.有效碰撞是发生化学反应的充分条件.](2)活化分子和活化能①活化分子:能够发生有效碰撞的分子.②活化能:活化分子所多出的那部分能量(或普通分子转化成活化分子所需的最低能量).如下图所示中的E 1是反应的活化能,E 2是活化分子变成生成物分子放出的能量,能量差E 2-E 1是反应热.活化能越小,普通分子就越容易变成活化分子.即普通分子+活化能−−→−活化活化分子−−→−去活化普通分子+活化能(注:活化能的大小虽然意味着一般分子成为活化分子的难易,但是却对这个化学反应前后的能量变化并不产生任何影响)③活化能与化学反应速率:在一定条件下,活化分子所占的百分数是固定不变的.活化能低→普通分子易变成活化分子→活化分子百分数大→有效碰撞次数多→反应速率快,因此利用有效碰撞理论可以解释外界条件(浓度、温度、压强、催化剂)对化学反应速率的影响.2.浓度对化学反应速率的影响 2KMnO 4+5H 2C 2O 4+3H 2SO 4=2MnSO 4+K 2SO 4+10CO 2↑+8H 2OKMnO 溶液褪色 KMnO 溶液褪色 其他条件相同时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大;减小反应物的浓度,反应速率减小.(3)理论解释其他条件不变时,对某一反应而言,活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的,如果反应物的浓度增大,则单位体积内活化分子数的数目增多,那么在单位时间内有效碰撞的次数也相应增多,化学反应速率也就增大了.【注意】①影响化学反应速率的是反应物以及生成物的浓度,而不是物质量的多少或反应物的总量.②溶液中发生离子反应时,与反应无关的离子浓度的大小对反应速率无影响,如NaOH 溶液和盐酸的反应时,增大Na +或Cl -的浓度,对该反应的反应速率无影响.③固体反应物颗粒越小,其总的表面积越大,与其他反应物的接触面积越大,有效碰撞次数增多,反应速率越大,故块状固体可以通过研磨以增大表面积来增大反应速率.④此规律只适用于气体或溶液的反应,不适用固体或纯液体的反应物.3.压强对化学反应速率的影响(1)结论:对于有气体参加的化学反应而言,在一定温度下,增大压强(减小容器体积),反应速率加快;减小压强(增大容器体积),反应速率减慢.(2)解释:在一定温度下,一定物质的量的气体所占的体积与压强成反比.增大压强(减小容器体积)就相当于增大反应物的浓度,反应速率加快;减小压强(增大容器体积)就相当于减小反应物的浓度,反应速率减慢.【特别提醒】①若参加反应的物质为固体或液体(溶液),由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变. ②对于有气体参加的可逆反应,增大压强,正反应速率、逆反应速率都增大;减小压强,正反应速率、逆反应速率都减小.(3)改变压强对反应速率的影响的几种情形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浓度的改变.所以讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因,这种改变对反应体系的浓度产生何种影响,由此判断出对反应速率有何影响.①恒温时:a.体积缩小−−→−引起压强增大−−→−引起浓度增大−−→−引起反应速率加快;b.体积增大−−→−引起压强减小−−→−引起浓度减小−−→−引起反应速率减慢.②恒温、恒容时:a.充入气体反应物−−→−引起总压强增大−−→−引起浓度增大−−→−引起反应速率加快;b.充入惰性气体(稀有气体、非反应体系气体,即不与反应体系中气体反应的气体)−−→−导致总压强增大,但参与该反应的气体的浓度不变−−→−导致反应速率不变.③恒温恒压时：充入惰性气体−−→−导致体积增大−−→−导致各反应物浓度减小−−→−导致反应速率减慢4.温度对化学反应速率的影响 Na 2S 2O 3+H 2SO 4=Na 2SO 4+S↓+SO 2↑+H 20冷水和热水中的两组实验均出现浑浊,但热水中的一组实验先出现浑浊 其他条件不变时,升高温度,反应速率加快;降低温度,反应速率减小.(3)理论解释在其他条件不变时,升高温度,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(如下图)→活化分子百分数增加→有效碰撞次数增多→化学反应速率增大.因此,升高温度可以增大化学反应速率.【注意】①温度对反应速率的影响规律,对吸热反应、放热反应都适用,且不受反应物状态的限制.升温时,化学反应速率增大;降温时,化学反应速率减小.②对于可逆反应而言,升高温度,正、逆反应速率均增大,只是增大的程度不同;同理,降低温度,正、逆反应速率均减小,只是减小的程度不同.③许多实验表明,温度每升高10℃,反应速率通常增大到原来的2~4倍.④一般情况下,温度对化学反应速率的影响比浓度、压强对化学反应速率的影响要大,也更易控制.5.催化剂对化学反应速率的影响(1)实验探究①未加入MnO时,余烬无明显变化;2KMnO2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O n C6H12O6(葡萄糖)①号试管中产生气催化剂能够改变化学化学反应速率.能加快化学反应速率的催化剂叫做正催化剂,能减慢化学反应速率的催化剂叫做负催化剂.在实际应用中,如不特别说明,凡是说催化剂都是指正催化剂.(3)原因分析使用催化剂→降低反应所需的能量(如下图)→更多的反应物分子成为活化分子→大大增加单位体积内的活化分子百分数→成千上万倍地增化学反应速率【注意】a.使用催化剂能同等程度地改变(加快或减慢)化学反应的正、逆反应速率.b.约85%的化学反应需要使用催化剂,在使用催化剂时应防止催化剂中毒.拓展点1:除了浓度、温度、压强、催化剂等能改变化学反应速率外,反应物的颗粒大小、溶剂的性质、光、超声波、磁场等也会对化学反应速率产生影响.6.化学反应速率影响因素的分析方法(1)控制变量某种物质发生某个化学反应时,反应速率的大小不仅取决于物质的本身性质,还受温度、浓度、催化剂、物质的存在状态、表面积等外界条件的影响.当研究多个因素间的关系时,往往先控制其他几个因素不变,集中研究其中一个因素的变化所产生的影响,这种研究方法称为“控制变量法”.如果同时改变温度和反应物的浓度,就难以弄明白温度、反应物浓度分别是怎样影响反应速率的.因此为更快地得出相关的规律,不能同时改变两个变量来研究反应速率的变化.(2)分清主次①多个因素影响反应速率时要看主要因素.例如锌和稀硫酸反应时,氢气的生成速率随时间变化先由慢到快,然后又由快到慢.反应体系中硫酸所提供的氢离子浓度由高到底,若氢气的生成速率由其决定,速率的变化趋势也是由快到慢.但事实并非如此,说明前半程变化只能是温度所致,锌与稀硫酸反应时放热,体系温度逐渐升高,温度对反应速率的影响占主导地位.一段时间后,硫酸的浓度下降对反应速率的影响占主导地位,因而氢气的生成速率随时间先由慢到快,然后又由快到慢.②一般来说,对于同一个化学反应,外界条件对反应速率的影响最显著的是催化剂,其次是温度,影响程度较小的是反应物的浓度和压强的改变.7.外界条件对可逆反应中正逆反应速率的影响分析对于可逆反应而言,由反应物生成生成物方向的反应速率叫正反应速率;同时还迚行着生成物乊间相互反应生成反应物的逆反应,由生成物生成反应物的反应速率叫逆反应速率.如:各种外界条件对上述反应的v(正)、v(逆)的影响分别是:(1)增大反应物(N2或H2)浓度,v(正)增大,v(逆)随乊增大;增大生成物(NH3)浓度,v(逆)增大,v(正)也随乊增大;减小反应物(N2或H2)浓度,v(正)减小,v(逆)随乊减小;减小生成物(NH3)浓度,v(逆)减小,v(正)也随乊减小.(2)升高温度,v(逆)和v(正)均增大,并且v(逆)增大的程度要比v(正)增大的程度大;减低温度,v(逆)和v(正)均减小,并且v(逆)减小的程度要比v(正)减小的程度大.(3)增大压强,v(逆)和v(正)均增大;减小压强,v(逆)和v(正)均减小.[注意:对于反应前后气体分子数相同的气体反应,加压时,v(逆)和v(正)同等倍数地增大,减压时,v(逆)和v(正)同等倍数地减小].(4)催化剂对可逆反应速率的影响是同等倍数地增大或减小v(逆)和v(正).8.外界条件对反应速率的影响本质9.有关化学反应速率的图像问题(1)图像类试题的解题技巧:一看、二想、三判断“一看”—看图像①看面:弄清纵、横坐标的含义.②看线:弄清线的走向、变化趋势以及线的陡与平.③看点:弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,比如与坐标轴的交点、曲线的交点、拐点、最高点与最低点等.④看量的变化:弄清是浓度的变化、温度变化还是转化率的变化等.⑤看是否需要作辅助线:比如等温线、等压线等.“二想”—想规律看完线后联想外界条件对反应速率的影响规律.“三判断”—得出结论通过对比分析,做出正确判断.(2)具体图像类型此类问题主要包括反应速率与浓度、压强、反应温度、催化剂等外界条件的关系以及反应过程中的速率变化等. ①定性图像a.全程速率—时间图像比如Zn 与足量的盐酸反应,反应速率随时间的变化如上图所示.AB 段:Zn 与盐酸的反应是放热反应,溶液的温度升高,化学反应速率逐渐增大;BC 段:随着反应的迚行,盐酸的浓度逐渐减小,化学反应速率逐渐减小.b.速率—温度图像其他条件一定,反应速率随着温度的升高而增大,随着温度的降低而减小.如下图A 所示.c.速率—压强图像其他条件一定,增大气体反应的压强(缩小容器的体积),反应速率增大;减小气体反应的压强(增大容器的体积),反应速率减小.如上图B 所示.②定量图像定量图像主要是指反应物或生成物的物质的量(或物质的量浓度)与反应时间的定量关系.如下图所示:利用该类图像解决的问题主要有:a.化学方程式的确定;b.某物质在某时间段内的平均反应速率;c.化学反应达到平衡的时间.解决此类问题的方法是灵活应用“物质的量的变化量乊比=浓度的变化量乊比=化学计量数乊比”和化学反应速率的计算式:v=t c ∆∆=t V n ∆⋅∆。
《有效碰撞理论》课件
有效碰撞的概率取决于分子的碰撞几率和速率，这决定了化学反应的反应速率。
碰撞类型
弹性碰撞
在弹性碰撞中，能量和动量在碰撞 前后保持不变，没有产生永久变形 或损失。
一般碰撞
不完全弹性碰撞
一般碰撞是指没有遵循弹性碰撞定 律，会产生能量转化或损失的碰撞。
不完全弹性碰撞是介于弹性碰撞和 一般碰撞之间的碰撞类型，部分能 量会损失或转化。
碰撞反应速率
1
定义及公式
碰撞反应速率定义了单位时间内发生的有效碰撞的数量，可以用化学反应方程式 表示。
2
内因素影响
温度、浓度和催化剂等内因素会影响碰撞反应速率，改变反应的效率和速度。
3
外因素影响
压力、物理障碍和环境条件等外因素也可以对碰撞反应速率产生影响。
应用
化学反应中的应用
有效碰撞理论在解释和优化化 学反应中的催化剂选择、温度 控制和反应速率方面具有重要 应用。
推动化学反应的方法
通过提高有效碰撞的速率和概 率，可以利用不同方法推动化 学反应，如调节浓度、温度和 添加催化剂。
其他领域的应用
有效碰撞理论也在生物化学、 工业催化和能源转换等领域中 得到了广泛的应用和研究。
总结
1 有效碰撞理论的重要性
有效碰撞理论对理解和解释化学反应的速率和机理具有重要意义。
2 对物理学和化学学科的贡献
《有效碰撞理论》PPT课件
有效碰撞理论
有效碰撞是指分子间发生的能够导致化学反应的碰撞事件。这个理论解释了为什么仅有一部分碰撞会导致化学反应， 并揭示了碰撞速率的影响因素。
物理模型
分子运动模型
通过分析分子间的运动、速率和方向，建立了描述化学反应碰撞的物理模型。
(完整版)有效碰撞理论
有效碰撞理论
一、几个基本概念
1、有效碰撞
化学反应发生的先决条件是反应物分子必须发生碰撞;但不是任何两种反应物分子之间的碰撞都能发生反应,只有少数分子的碰撞能发生反应,这种能够发生化学反应的碰撞称为有效碰撞.
2、发生有效碰撞的条件
①发生碰撞的分子具有较高的能量（活化分子
）
②分子在一定方向上发生碰撞
推论：某一个化学反应的速率大小与单位时间内分子有效碰撞的次数有关
3、活化分子
具有较高能量，能够发生有效碰撞的分子
4、活化能
化分子高出反应物分子平均能量的部分
活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关，活化能的大小是由反应物分子的性质决定 活化能高，活化分子的百分数低，反应难； 活化能低，活化分子的百分数高，反应易。
活化分子百分数=活化分子数÷反应分子总数×100%
活化能越小，则单位体积中活化分子数越多，单位时间内的有效碰撞越多，反应速率
越快。
活化能越小，一般分子成为活化分子越容易，则反应条件越简单。
5、催化剂（触媒）
在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身质量和化学性质在反应前后不变的物质。
下列说法错误的是
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.发生有效碰撞的分子一定是活化分子
C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
D.活化分子间每次碰撞都发生化学反应
E.能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量
F.活化能指活化分子多出反应物分子平均能量的那部分能量
G.使用催化剂能改变分子的活化能
H.催化剂能使不起反应的物质间发生反应。
有效碰撞理论
一定增大
D．增大压强，活化分子数一定增加，化学反应速率
一定增大
有效碰撞理论
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有效碰撞理论要点
六、活化分子百分数：活化分子在分子 中所占的百分比。
在一定的温度下，一种物质中活化分子 的百分数是一个定值。
有效碰撞理论
有效碰撞理论要点
七、提高化学反应速率的方法——提高单位 体积内的活化分子数。
单位体积内活化分子数越大，有效碰撞次数 越大，反应速率越大。
单位体积内活化分子数=单位体积内的分子总数 ×活化分子的百分数
有效碰撞理论
有效碰撞理论
有效碰撞理论
有效碰撞理论
有效碰撞理论要点
五、活化分子具有相对较高的能量。
E1：活化分子所具有的最低能量
E0：分子的平均能量 E=E1—E0：反应的活化能。
E1：活化能 E2：活化分子转化成生成物
分子所放出的能量 △H：反应热
活化能越小，反应越容易，化学反应速率越大。
有效碰撞理论
【思考】：浓度、压强、温度、催化剂是如何 影响化学反应速率的？
有效碰撞理论
有效碰撞理论要点
（1）浓度：增大反应物的浓度，就增大了 单位体积内的分子总数，使单位体积内活 化分子数相应增大，化学反应速率增大，而 不影响活化分子百分数。
有效碰撞理论
有效碰撞理论要点
（2）压强：增大压强，容器体积减小，则反 应物浓度增大，单位体积内分子总数增大， 活化分子数相应增大，反应速率增大。不影 响活化分子百分数。
【思考】：加催化剂时，反应的活化能如何变化？
有效碰撞理论
课堂练习
1、下列说法正确的是【 】
C
高中化学-选修四第二章序言(陈园园)
绪言
简化有效碰撞理论
第2 页
一、有效碰撞
1、（1）化学反应发生的先决条件：反应物分子相互接触和碰撞
（2）在化学上，把能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞；不能发生化学反
应的碰撞叫无效碰撞；有效碰撞次数越多，反应速率越快。
（3）在化学上，把能够发生有效碰撞的分子叫活化分子。
2、概念：能够发生化学反应的碰撞。
生成物 反应过程
第5 页
简化有效碰撞理论
第6 页
3、活化能与化学反应速率的关系：
反应速率与活化分子百分数成正比 在一定条件下，活化分子所占的百分比是固定不变的。活化分子的百分 数越大，单位时间内的有效碰撞的次数越多，化学反应速率增大
4、催化剂对活化能的影响
催化剂降低反应所需的活 化能，使活化分子百分数 增大，反应速率增大，但
②在温度不变时，对某一个反应来说，活化分子在反应物中所占的百分数是 恒定的，且与温度呈正比。活化分子百分数=（n活)/(n总）×100%
简化有效碰撞理论
2、活化能：活化分子高出反应物分子平均能量的部分
能 量
活化能
活化分子
活化分子 变成生成 物分子放
出的能量
E1
E2
反应物
反应热
该反应是吸热反 应还是放热反应?
不改变反应热的大小
深化理解：
分子 相互 运动 碰撞
分子具有 足够能量
活化分子
有合适的取向
有效碰撞 化学反应
简化有效碰撞理论
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【类比法】借鉴 投篮过程
力量不够
取向不好
好பைடு நூலகம்！有效碰撞
简化有效碰撞理论
第4 页
二、活化分子与活化能
高中化学选修四影响化学速率的因素
影响化学反应速率的影响因素【知识精讲深化思维】要点一：有效碰撞理论1、有效碰撞有效碰撞：能够发生化学反应（相互碰撞导致化学键断裂）的碰撞，是发生化学反应的充要条件；无效碰撞：不能发生化学反应（相互碰撞化学键不会断裂）的碰撞。
2、活化分子活化分子：具有较高能量，有可能发生有效碰撞的分子。
普通分子：具有较低能量，不能发生有效碰撞的分子。
3、活化能活化能：活化分子高出普通分子的能量；活化分子百分数：活化分子总数占分子总数的百分比。
例题1、下列说法中正确的是（）①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应③活化分子比普通分子具有较高的能量④化学反应的实质是原子的重新组合⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞．A．①③④⑤B．②③⑥C．③④⑤⑥D．②④⑤解：①活化分子间有合适的取向，发生的碰撞一定能发生化学反应，故①错误；②普通分子间不可能发生化学反应，故②错误；③活化分子比普通分子具有较高的能量，故③正确；④化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，即原子的重新组合，故④正确；⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，故⑤正确；⑥化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，即活化分子有合适取向时的有效碰撞，故⑥正确；故选：C。
变式训练1、下列说法正确的是（）①参加反应的物质的性质是影响化学反应速率的主要因素②光是影响某些化学反应速率的外界条件之一③决定化学反应速率的主要因素是浓度④不管什么反应，增大浓度，或加热或加压，或使用催化剂，都可以加快反应速率．A．①②B．②③ C．③④ D．①④解：决定化学反应速率快慢的主要因素是反应物本身的性质，而浓度、温度、压强、催化剂是影响因素。
此外，还有固体物质的表面积，光，射线，溶剂性质等属于外因，也会影响化学反应速率，压强只对有气体参与的反应有影响。
故选：A。
碰撞理论.ppt
LOGO
课堂练习
要使在容积恒定的密闭容器中进行的可逆反 应2A（气）+B（固）== 2C（气）+Q （Q＞0）的正反应速率显著加快，可采用 的措施是（不考虑固、气态间的接触面积） （ ） D B.加入B A．降温 C.增大体积使压强减小 D.加入A
课堂练习
练习：下列条件的变化，是因为降低反应所 需的能量而增加单位体积内的反应物活化分 子百分数致使反应速率加快的是（ ） A、增大浓度 B、增大压强 D C、升高温度 D、使用催化剂
课堂练习
下列说法正确的是（
LOGO
D
）
A、一定条件下，增大反应物的量会加快 化学反应速率。 B、增大压强，肯定会加快化学反应速率。
增大浓度
增大压强 升高温度 正催化剂
增加 不变 不变 不变
增加 不变 增加 增加
不变 不变 增加 增加
增加 增加 增加 增加
增加 增加 增加 增加
对于在一定条件下进行的化学反应：2SO2+O2
2SO3，
改变下列条件可以提高反应物中的活化分子百分数的是
（
BC
）
B、升高温度
A、增大压强
C、加入催化剂
D、减小反应物的浓度
学科网
二、外界条件对化学反应速率的影响 浓度对反应速率的影响
zxxk
影响 外因
增大浓度
单位体积内 分子 总数
增加
活化分 子数
增加
化学 有效碰撞次 反应 数 速率
增加 增大
注意事项：
1）此规律只适用于气体反应或溶液中的反应，对 于纯液体或固体反应物一般情况下其浓度是常数， 因此改变它们的量不会改变化学反应速率。 2）化学反应为可逆反应，反应物或生成物浓度的 改变，其正反应速率或逆反应速率的变化也符合 上述的规律。
碰撞理论_精品文档
0.0153
0.0227
0.0151
0.0228
请找出化学反应速率与C(HI)、 C(H2O2)之间的关系,并尝试写出相应的数学表达式
反应速率常数 1.表示单位浓度下的化学反应速率 2.通常反应速率常数越大，反应进行得越 3.与浓度无关，但受 、 、 等因素的影响 4.反应速率常数有单位。在不同的速率表达式中，反应速率常数的单位可能不同，单位不同的速率常数没有可比性
结论：
发生有效碰撞的分子一定是活化分子， 但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。
推论：
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。
活化分子的多少又与什么有关？
问题:
2、活化能
活化分子平均能量与反应物分子平均能量的差
能量
反应过程
E1
E2
反应物
生成物
活化分子
活化能
活化分子变成生成物分子放出的能量
浓度对反应速率的影响
影响 外因
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
分子总数
活化分子数
增大浓度
增加
增加
增加
增大
二、外界条件对化学反应速率的影响
注意事项：
1）此规律只适用于气体反应或溶液中的反应，对于纯液体或固体反应物一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。 2）化学反应为可逆反应，反应物或生成物浓度的改变，其正反应速率或逆反应速率的变化也符合上述的规律。
催化剂
正催化剂
负催化剂
加快化学反应速率
减慢化学反应速率
注：不说明指正催化剂
反应物
生成物
能量
反应过程
过渡态理论
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单位体积内的活化分
子总数
，活化分子百分数 ，碰
撞次数
，有效碰撞次数
，化学
反应速率
。
2、压强：对于有气体参加的化学反应，在其他
条件不变时，增大压强，体积
，浓度 ，
单位体积内的分子总数
，单位体积内的
活化分子总数
，活化分子百分数 ，
碰撞次数
，有效碰撞次数
，化
学反应速率
。
3、温度：其他条件不变时，温度升高，单位体
阅读课本第2页到第3页
一、找出并掌握以下概念 1、化学反应的本质： 2、有效碰撞： 3、活化分子： 4、活化能： 二、讨论出下列概念 1、活化分子数： 2、活化分子百分数： 3、有效碰撞次数
分组讨论外界条件对化学反应速率
的影响，并完成下列空白
1、浓度：其他条件不变时，浓度增大，单位体
积内的分子总数
积内的分子总数
，单位体积内的活化分
子总数 子运动速度
，活化分子百分数 ，分
，碰撞次数
，有效
碰撞次数
，化学反应速率
。
4、催化剂：其他条件不变时，使用催化剂，单
Байду номын сангаас
位体积内的分子总数
，化学反应所需的活
化能
，单位体积内的活化分子总数
，
活化分子百分数 ，碰撞次数
，有效
碰撞次数
，化学反应速率
。