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1、第二节 影响化学反应速率的因素 【新课导入】 虽然好多的化学反应能够发生,但是你有没有注意到,这些化学反应进行 快慢差异很大。如:炸药的爆炸是瞬间完成的,而钢铁的生锈却是一个缓 慢的过程。同样是化学反应,为何有的进行得这么快,而有的却进行得那 么慢!这是什么因素决定的呢?搞清楚这些就可以对化学反应进行调控, 使对我们有利的反应进行得快一些,对我们有害的化学反应,让它进行得 慢一些。 【课标要求】 1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响,认 识其一般规律。 2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。 3.知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。 4.了解
2、化学反应速率的改变在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 知识探究 梳理知识点拨方法 一、有效碰撞理论 1.化学反应发生的条件 探究点一 化学反应速率的影响因素 必要条件 反应物分子相互接触发生 . | 充要条件 反应物分子之间发生 . 碰撞 有效碰撞 2.有效碰撞、活化能与活化分子 有效碰撞 能够 的反应物分子的碰撞 | 活化分子 能量较高,能够发生 的分子 | 活化能 比 高出的能量 如图所示: 图中E1指反应的 ,E1-E2是 。 发生化学反应 有效碰撞 活化分子普通分子 活化能 反应热 3.化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系 活化分子的百分数越大,单位体积内 越多,单位时间内有效
3、 碰撞次数 ,化学反应 ,速率越大。 思考1 活化能大的反应为什么不易发生?为什么许多放热反应也需 要加热? 提示:活化能大,反应物分子不容易成为活化分子,很少发生有效碰撞,反 应不易发生。放热反应,虽然反应物总能量比生成物高,但因为反应的活 化能更高,所以常通过加热方法使反应物分子获取一定能量成为活化分 子,启动反应发生。 二、影响化学反应速率的因素 1.内因:取决于反应物本身的性质。 活化分子 越多越快 2.外因:主要有浓度、压强、温度、催化剂等 (1)浓度对化学反应速率的影响 实验探究 褪色 长褪色短 规律:反应物浓度增大反应速率 ;反应物浓度减小反应速率 。 解释:反应物浓度增大单位体
4、积活化分子数 单位时间内有效碰 撞几率 反应速率 。 增大减小 增多 增加加快 (2)压强对化学反应速率的影响 规律:对于有气体参与或生成的化学反应,增大压强(缩小容器体积),反 应速率 ;减小压强(增大容器体积),反应速率 。 解释:对于气体反应,增大压强,相当于增大反应物浓度,反应速率增大。 思考2 “增大压强一定能加快反应速率”这种说法是否正确?试说明 理由。 提示:不正确。增大压强不一定能改变反应物浓度。 加快减慢 (3)温度对化学反应速率的影响 实验探究 规律:温度升高,反应速率 ;温度降低,反应速率 。 解释:升高温度活化分子百分数 有效碰撞的几率 化 学反应速率 。 增大减小 提
5、高提高 增大 (4)催化剂对化学反应速率的影响 实验探究 大量气泡复燃 规律:使用合适的催化剂,可 化学反应速率。 解释:使用合适的催化剂降低反应所需的 活化分子百分 数 有效碰撞几率 化学反应速率 。 (5)其他影响反应速率的因素 固体反应物颗粒大小、光辐照、超声波、电弧、强磁场等也能影响反应 速率。 加快 活化能 提高提高增大 名师点拨 1.活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 2.压强改变对反应速率的影响 (1)对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强,物质的浓度变化很小,可 忽略不计,对化学反应速率无影响。 3.各条件对速率的影响大小 催化剂温度浓度=压强(体积变化引起的),各种影响都有
6、其局限性,要针 对具体反应具体分析。 过关演练 巩固知识提升能力 1.下列说法中正确的是( ) 化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞 普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应 活化分子比普通分子具有较高的能量 化学反应的实质是原子的重新组合 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 活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 A.B. C.D. A 解析:活化分子间有合适的取向,发生的碰撞为有效碰撞,一定能发生化 学反应,正确;普通分子间的碰撞为无效碰撞,不会发生化学反应, 错误;活化分子比普通分子具有较高的能量,正确;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,正确;
7、活化分子之间 发生的有合适取向的碰撞称为有效碰撞,发生有效碰撞才能发生化学反 应,错误。 2.(2018安徽铜陵一中月考)反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一可变容 积的密闭容器中进行,下列条件的改变使其反应速率增大的是( ) A.增加C(s)的量 B.将容器的容积缩小一半 C.保持容积不变,充入N2使体系压强增大 D.保持压强不变,充入N2使容器容积变大 B 解析:A项,C为固体,增加其用量,不影响反应速率;B项,加压能使反应速 率增大;C项,保持容积不变,充入N2后各反应物的浓度不变,不影响反应 速率;D项,保持压强不变,充入N2,容器容积增大,反应物浓度减小,使反 应速
8、率减小。 3.常温下,分别别将四块块形状相同,质质量为为7 g的铁块铁块 同时时投入下列四种溶液中 ,生成氢氢气速率最快的是( ) A.200 mL 2 molL-1HCl溶液 B.100 mL 2 molL-1H2SO4溶液 C.100 mL 3 molL-1HNO3溶液 D.50 mL 18.4 molL-1H2SO4溶液 B 解析:首先排除C、D,硝酸、浓硫酸与Fe反应不产生氢气,A、B中盐酸与 硫酸中氢离子的浓度分别是2 molL-1、4 molL-1,氢离子浓度大的反应 速率快,所以生成氢气速率最快的是B。 知识探究 梳理知识点拨方法 外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率
9、的影响 探究点二 有关化学反应速率的图像和图表 增大减小 增大减小 增大 相同 减小 接触面积 名师点拨 化学反应速率图像题和表格题分析技巧 1.图像分析技巧“三看” 一看起点:分清反应物和生成物,如浓度时间图像中,浓度减小的是反应 物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。 二看变化趋势:如斜率绝对值越大,速率一般越大。 三看终点:分清消耗浓度和增加浓度,反应物的消耗浓度和生成物的增加浓 度之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比。 2.表格(对照)分析技巧 (1)分析表格,找出影响探究结果的因素。 (2)确定要控制的实验条件,不变或相同因素,一次只能改变一个影响因素。 (3)
10、对照规律,逐组分析探究结果和(影响)因素关系,得出结论。 过关演练 巩固知识提升能力 C 1.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率变化如图所示。下 列因素中,可能影响该反应的反应速率的因素是( ) 盐酸的浓度 镁条的表面积 溶液的温度 Cl-的浓度 A.仅B.仅C.仅D.仅 解析:因Cl-不参加反应,Cl-的浓度增大或减小都不影响化学反应速率, 且该反应中Cl-的浓度不变,错误。 C 2.(2018河北沧州一中质检)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料 R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是( ) A.溶液酸性越强,R的降解速率越小 B.R的起始浓度越小,降解速率越大 C
11、.在050 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等 D.在2025 min之间,pH=10时R的平均降解速率为 0.04 molL-1min-1 解析:斜率越大,R的降解速率越大,则pH=2时R的降解速率明显大于pH=7和pH= 10时降解速率,A错误;图像中出现了两个影响速率的条件:反应物起始浓度和 pH,因pH不同,故不能由图像判断反应物浓度对反应速率的影响,B错误;据图像 可知,在50 min时,pH=2和pH=7时R均完全降解,C正确;D项,在2025 min之间, pH=10时,R的平均降解速率为 molL-1min-1=410-6 molL-1 min-1,D错误。 3
12、.某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率 的影响。在常温下按照如下方案完成实验。 实验 编号 反应物催化剂 10 mL 2% H2O2溶液无 10 mL 5% H2O2溶液无 10 mL 5% H2O2溶液1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液 10 mL 5% H2O2溶液+少量 HCl溶液 1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液 10 mL 5% H2O2溶液+少量 NaOH溶液 1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液 (1)催化剂能加快化学反应速率的原因是 。 (2)实验和的目的是 。 实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论;资料显示,
13、通常条件下H2O2稳定, 不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是 。 解析:(1)加入催化剂能使化学反应速率加快,其原因是加入催化剂降低了反应的 活化能,使更多的普通分子变为活化分子,增大了活化分子的碰撞几率,使活化分 子的有效碰撞增多,从而加快反应速率。 (2)实验和的区别是中H2O2的浓度小,中H2O2的浓度大,所以实验和的 目的是探究浓度对反应速率的影响。为了能够通过实验和探究浓度对反应速 率的影响,对原实验方案进行改进,可向反应物中加入等量同种催化剂或将盛有反 应物的试管放入同一热水浴中观察实验现象。 答案:(1)降低了反应的活化能 (2)探究浓度对反应速率的影响 向反应物
14、中加入等量同种催化剂(或将盛有反应 物的试管放入同一热水浴中) (3)实验、中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图。分析如图能 够得出什么实验结论? 解析:(3)由图像知实验反应速率最快,实验反应速率最慢,说明碱性 环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率。 答案:(3)碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率。 课堂检测 即学即测查漏补缺 1.下列说法正确的是( ) A.增大压强,活化分子百分数增加,化学反应速率一定增大 B.升高温度,单位体积内分子总数不变,但活化分子数增加了 C.分子间所有的碰撞为有效碰撞 D.加入反应物,使活化分子百分
15、数增加,化学反应速率增大 B 解析:压强对反应速率的影响只适用于气体体系,且压强增大,活化分子百分 数不变,A错误;升高温度,活化分子百分数增加,化学反应速率一定增大,B正 确;活化分子间所发生的分子间碰撞,只有能发生反应的碰撞才是有效碰撞,C 错误;加入反应物,活化分子百分数不变,但单位体积内活化分子数增加,化学 反应速率增大,且改变固体的质量反应速率不变,D错误。 2.(2018四川成都外国语学校期中)在一密闭容器中充入 1 mol H2和 1 mol I2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g) Hv(逆)。 (1)比较较t2时时刻,正、逆反应应速率大小v正 v逆。(填“”“=”或 “ (2)若t2=2 min,计计算反应应开始至t2时时刻用M的浓浓度变变化表示的平均
