高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 化学反应速率公开课课件ppt

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 化学反应速率公开课课件ppt，共30页。PPT课件主要包含了学习目标，素养目标，情境引入，教学过程，1基元反应，有效碰撞理论，分子无规则高速运动，有效碰撞，无效碰撞，简化的有效碰撞模型等内容，欢迎下载使用。
1．了解基元反应及反应历程。2．了解有效碰撞理论，并能用有效碰撞原理解释条件对化学反应速率的影响。3．知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。4．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
1．通过理解微观分子对反应速率的影响，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。2．通过有效碰撞理论，理解影响化学反应速率的因素，培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
通过生活经验和之前所学知识，我们知道，不同化学反应速率不同，浓度、温度、压强、催化剂也会影响化学反应速率。这些从宏观上都已得到证实，从微观上我们怎么理解这些反应速率不同？
一、基元反应和反应历程
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。每一步反应都称为基元反应。
第一步： 2HI → 2I• （自由基）+ H2 第二步： 2I• → I2
如：总反应：2HI =H2 + I2 实际上是经过下列两步反应完成的
这其中的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。
自由基：带有单电子的原子或原子团。自由基的反应活性很强。
2.反应历程（反应机理）
基元反应构成的反应序列称为反应历程，基元反应的总和称为总反应。
基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞
1.反应不同，反应历程也不相同2.同一反应，在不同条件下，反应历程也可能不同3.反应历程的差别造成了化学反应速率的不同4.对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定
以气体为例，任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。通常情况下，当气体的浓度为1 ml/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子间的碰撞可达到1028次。如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话，任何气体的反应均可以瞬间完成。但实际并非如此。这说明并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。
彼此碰撞（每秒约1028次）
1.碰撞是发生反应的先决条件2.并不是每一次碰撞都能发生反应3.能够发生化学反应的碰撞才是有效碰撞
某一化学反应的速率大小与单位时间、单位体积内有效碰撞的次数有关。
1．有效碰撞的概念：能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞。
碰撞时取向不合适
HI分解反应中分子碰撞示意图
（1）分子具有足够的能量；（2）分子在碰撞时具有合适的取向。（3）有效碰撞与反应速率的关系：有效碰撞的频率越高，则反应速率越快。
2．有效碰撞必须满足的条件：
三、活化分子 活化能
1. 活化分子：具有足够能量、能够发生有效碰撞的分子。
活化分子的碰撞不一定是有效碰撞，还与碰撞的角度有关。（碰撞时的取向合适不合适）
反应速率与活化分子的百分率（活%）成正比
基元反应发生经历的过程
2. 活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。
反应物、生成物的能量与活化能的关系图
从上图可知：活化能与化学反应难易的关系是
活化能高，反应难；活化能低，反应易。
四、有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释
结合碰撞理论，探讨外因的改变影响化学反应速率的原因：
1、浓度对反应速率的影响
反应物浓度增大，即单位体积内反应物分子总数增大
单位时间有效碰撞次数增多
单位体积内活化分子数增加
2、温度对反应速率的影响
单位体积内活化分子数和活化分子百分数增加
分子运动加快，碰撞频率增加
3、压强对反应速率的影响
4、催化剂对反应速率的影响
（1）催化剂参与化学反应，改变反应途径，但反应前后质量和化学性质不变的物质。
（2）催化剂作用：可以降低化学反应所需的活化能，也就等于提高了活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞的频率，反应速率大幅提高。
已知反应2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－752 kJ·ml－1的反应机理如下：①2NO(g) N2O2(g)　(快)②N2O2(g)＋H2(g) N2O(g)＋H2O(g)　(慢)③N2O(g)＋H2(g) N2(g)＋H2O(g)　(快)下列有关说法错误的是(　　)A．①的逆反应速率大于②的正反应速率B．②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效C．N2O2和N2O是该反应的催化剂D．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
【答案】C【解析】①为快反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较小，反应更容易发生；②为慢反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较大，②中正反应的活化能大于①中逆反应的活化能，因此①的逆反应速率大于②的正反应速率，A项正确；②为慢反应，反应慢说明反应的活化能大，物质微粒发生碰撞时，许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B项正确；反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，C项错误；总反应为放热反应，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，D项正确。
我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞；发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子；活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。下列说法不正确的是(　　) A．图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能 B．图乙中HI分子发生了有效碰撞 C．盐酸和氢氧化钠溶液的反应活化能接近于零 D．增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增加
【答案】B【解析】催化剂可降低反应的活化能，A正确；能够发生化学反应的碰撞才是有效碰撞，由图乙可知碰撞后没有生成新物质，即没有发生化学反应，不是有效碰撞，B错误；盐酸和氢氧化钠溶液反应的实质是氢离子与氢氧根离子反应生成水，在溶液中氢离子与氢氧根离子已经处于活跃状态，因此盐酸和氢氧化钠溶液反应的活化能接近于零，C正确；增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增加，D正确。
N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化如图所示。下列叙述正确的是(　　)A．在反应过程中作催化剂B．催化剂a表面发生了分解反应和化合反应C．催化剂a、b增大了该历程中的最大能垒(活化能)D．催化剂b表面发生的反应为4NH3＋5O2 4NO＋6H2O
某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构，用18O标记羟基磷灰石中的羟基氧原子)。下列说法正确的是(　　) A．反应物的键能之和大于生成物的键能之和 B．HAP改变了该反应的历程和焓变，加快了反应速率 C．经过该催化氧化过程后18O仍然在HAP中 D．HAP降低了反应的活化能，提高活化分子百分数
【答案】D【解析】根据甲醛的燃烧反应可知甲醛与氧气生成CO2和H2O的反应为放热反应，则反应物的键能之和小于生成物的键能之和，A项错误；催化剂能够改变反应的历程，但是不能改变反应的焓变，B项错误；从题图可知，反应结束后18O在H2O中，C项错误。
“接触法制硫酸”的主要反应是2SO2＋O2 2SO3，在催化剂表面的反应历程如下：
下列说法正确的是(　　)A．使用催化剂只能加快正反应速率B．反应②的活化能比反应①大C．该反应的催化剂是V2O4D．过程中既有V—O的断裂，又有V—O的形成
【答案】D【解析】催化剂能同等幅度地改变正、逆反应速率，加快正反应速率的同时也加快逆反应速率，故A错误；一般情况下，反应的活化能越小，反应速率越快，故反应②的活化能比反应①的小，故B错误；催化剂是反应前后质量和化学性质都没有发生变化的物质，从反应历程图中可知，该反应的催化剂为V2O5，故C错误；历程中反应①有V—O的断裂，反应②有V—O的形成，故D正确。
Shyam Kattle等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示，吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“·”标注，Ts表示过渡态。下列有关说法错误的是(　　)
A．物质被吸附在催化剂表面形成过渡态的过程是吸热的B．形成过渡态Ts1的活化能为1.05 eVC．前三步总反应的ΔH＜0D．反应历程中能量变化最大的反应方程式为·HOCO＋7/2H2(g)=·CO＋·OH＋7/2H2(g)
【答案】D【解析】A项，从图示可看出形成过渡态物质的能量都是升高的，正确；B项，从图中能量差可知，过渡态Ts1的能量为0.15 eV，则该步的活化能为[0.15－(－0.9)] eV＝1.05 eV，正确；D项，前三步中能量变化最大的是第二步，该步骤分两步形成稳定的微粒，反应方程式为·HOCO＋(7/2)H2(g)=·CO＋·OH＋·H＋3H2(g)，错误。
【思维建模】活化分子、有效碰撞与反应速率的关系