第二节 影响化学反应速率的因素知识回顾:影响反应速率的因素有哪些?2.外因:1.内因(决定性因素):参加反应物质的性质①浓度:②压强:③温度:④催化剂: ⑤其他因素:光、颗粒大小、溶剂等化学反应速率与分子间的有效碰撞频率 有关所有能够改变内能、运动速率、以及 碰撞几率的方法,都可以用来改变、控制反 应的速率能够导致分子中化学键断裂,引起化学反应的 碰撞叫做有效碰撞为什么有的碰撞可以发生反应,而有的不能为什么有的碰撞可以发生反应,而有的不能 发生反应发生反应? ?与哪些因素有关系?与哪些因素有关系?没合适的取向没合适的取向没足够的能量没足够的能量足够的能量足够的能量 和合适的取向和合适的取向有效碰撞的条件:反应物分子具有较高的能量发生碰撞的分子有适合的取向具有较高能量,能够发生有效碰撞的分 子叫做活化分子活化分子高出普通分子的 那部分能量叫做活化能能 量反应过程E1 E2反应物生成物活化分子反应热活化分子变成 生成物分子放 出的能量活化能活化能越小,则一般分子成为活化分子越 则活化分子越则单位时间内有效碰撞越 则反应速率越容易, 多,多, 快有没有活化能为0的反应?测定:活化能大小是由反应物分子的性质决定的, 不同的化学反应,活化能差别很大。
一个具体的 反应,活化能的值只能通过实验方法测得 获得:加热、光照、核辐射、摩擦、外加磁场有,例如:H+和OH-、Cl-和Ag+在水溶液中的反 应,还有原子间的反应,活化能几乎为零u活化能的测定与获得化学反应的历程:思考:浓度、压强、温度、催化剂的变化对有 效碰撞的频率有何影响?普通 分子活化 能活化 分子合理 取向的 碰撞有效 碰撞新物质能量化学反应速率主要取决于:有效碰撞频率实验2-20.01mol/L的KMnO4 溶液0.1mol/LH2C2O40.2mol/LH2C2O4快慢2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2 ↑+8H2O结论:其它条件相同时,增大反应物的浓度,反应速率加快;减小反应物的浓度,反应速率减慢一、浓度对反应速率的影响现象:加入较浓H2C2O4溶液的 试管,KMnO4先褪色反应物浓度增大单位体积内活化分子 数增加有效碰撞频率增大反应速率加快用碰撞理论来解释外界条件对化学反应速率的影响a、此规律只适用于气体或溶液的反应,对 于固体或纯液体反应物,一般情况下其浓度 是常数,因此改变它们的量一般不会改变化 学反应速率c、随着化学反应的进行,反应 物的浓度会逐渐减小,因此一般 反应速率也会逐渐减小。
vtb、一般来说,固体反应物表面积越大,反应速率 越大,固体反应物表面积越小,反应速率越小一定条件下,为了加快以下反应的反应的速率 CaCO3(块状)+ 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2下列那些方法可行:A、增加HCl的浓度 B、加水 C、增加同浓度盐酸的量 D、改加CaCO3粉末 A.D例题1 变2:若将物质的量相等的HI气体分别放在等容积的 两个针桶中,一个保持体积不变,另一个压缩为 原来的1/2其它条件不变,则HI的分解反应速 率谁快?变1:如反应:3KSCN+FeCl3 =Fe(SCN)3+3KCl 若在上述反应体系中加入KCl晶体,会不会影响 化学反应速率?体积压缩为原来的1/2的不会二、压强对反应速率的影响压强增大浓度增大单位体积内 n活↑有效碰撞频率增大反应速率加快其 他 条 件 不 变规律:其他条件不变时,在有气体参加的化学 反应中,增大压强,可以增大反应速率;减小 压强,可以减小反应速率反应N2+3H2 2NH3,增大压强,正逆反应速率如何改变?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。
He分子充入充入HeHe反应反应N N2 2++O O2 22NO 2NO,在体积不变的,在体积不变的 密闭容器中进行,若向容器内充入密闭容器中进行,若向容器内充入HeHe使气体使气体 压强增大,能否加快反应速率?压强增大,能否加快反应速率?﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏改变压强能否影响化学反应速率,改变压强能否影响化学反应速率, 关键是看其能否改变各反应物成分的浓度关键是看其能否改变各反应物成分的浓度应用应用1 1::否否例题2 在一密闭容器中充入1molH2和1molI2,压强为 p(Pa),发生反应:H2+I2 2HI减小体系压强,该反应的速率怎么变?保持体系容积不变,充入1molH2 ,反应的 速率怎么变? 保持体系容积不变,充入1molHe,反应的速 率怎么变? 保持体系压强不变,充入1molHe,反应的速 率怎么变? 保持体系压强不变,充入1molH2和1molI2 , 反应的速率怎么变?变小变大不变变小不变压强对反应的影响压强对反应的影响本质上是浓度的影响本质上是浓度的影响当用不 同的方法改变体系的压强时,应从本质出发,具体分同的方法改变体系的压强时,应从本质出发,具体分 析。
压强的改变对固体或液体的浓度影响忽略不计压强的改变对固体或液体的浓度影响忽略不计1 1、恒温时:、恒温时:增大压强增大压强 2 2、恒温恒容时:、恒温恒容时:A A、充入气体反应物、充入气体反应物B B、充入、充入“ “无关气体无关气体” ”(如(如HeHe等)等)3 3、恒温恒压时:、恒温恒压时: 充入充入“ “无关气体无关气体” ”(如(如HeHe等)等)→→反应速率增大反应速率增大→→c c增大增大→→体积减少体积减少→→反应速率增大反应速率增大;;→→总压增大总压增大→→反应物浓度增大反应物浓度增大→→反应速率不变反应速率不变 → →引起总压增大,但各物质的浓度不变引起总压增大,但各物质的浓度不变→→反应速率减慢反应速率减慢→→各反应物浓度减少各反应物浓度减少→→引起体积增大引起体积增大练习:对于反应 N2+O2 = 2NO 在密闭容器中进行, 下列条件哪些不能加快该反应的化学反应速率 ( ) A、缩小体积使压强增大 B、体积不变充入 N2 使压强增大C、体积不变充入 O2使压强增大 D、使体积增大到原来的2倍E、体积不变充入氦气使压强增大DE三、温度对反应速率的影响现象:温度高的溶液 先出现浑浊Na2S2O3 + H2SO4 =一般说来,温度每升高10℃,速率增加2~4倍。
实验2-3结论:其它条件相同时,升高温度,反应速率加快;反之,降低温度,反应速率减慢Na2SO4+SO2 + S↓+H2On总不变,活%↑升高温度单位体积 内 n活↑反应速率加快有效碰撞频率增大对于反应M+N→P,如果温度每升高10℃,反应速率增加为原来的3倍在10℃时完成反应的 10%需要54min,将温度提高到40℃完成反应的 10%需要的时间为( ) A.2min B.3min C.6min D.9minA对于反应2SO2+O2 2SO3,升高温度,正逆反应速率怎么变化?反应若是可逆反应,升高温度,正、逆反应速 率都加快,降低温度,正、逆反应速率都减小 试剂种类 及用量实验温度实验现象结 论4H+ + 4I- +O2 = 2I2 + 2H2O室温0℃(冷水)在其它条件不变的情况下 升温反应速率增大 降温反应速率减小变蓝色快变蓝色慢2mL 1mol/LKI溶液+ 1mL淀粉溶液+ 1mL0.1mol/L稀H2SO42mL 1mol/LKI溶液+ 1mL淀粉溶液+ 1mL0.1mol/L稀H2SO41、把下列四种Na2S2O3溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol/L硫酸的锥形瓶中,均加水稀释到50 mL,其中反应最快的是A. 10 ℃,20 mL、3 mol/L的Na2S2O3溶液B. 20 ℃,10 mL、4 mol/L的Na2S2O3溶液C. 20 ℃,30 mL、2 mol/L的Na2S2O3溶液D. 10 ℃,10 mL、2 mol/L的Na2S2O3溶液C结论:加入催化剂可以加快反应的速率四、催化剂对化学反应速率的影响实验2-42H2O2 2H2O + O2↑MnO2能量反应过程E1 E2ΔH正催化剂正催化剂→→降低反应的活化能降低反应的活化能→ → n n活活↑↑→→活活%↑%↑n n总总不变不变没加催化剂没加催化剂加了催化剂加了催化剂活化分子活化分子反应物反应物生成物生成物→V↑从碰撞理论的角度解释:从碰撞理论的角度解释:加入试剂`1滴管H2O2溶液+ 1滴管FeCl3溶液1滴管H2O2溶液+ 1滴管CuSO4溶液产生气泡 快慢结论加入FeCl3溶液后反应明显加快而加入CuSO4溶液现象不明显(催化剂有选择性)快慢2H2H2 2OO2 2=== 2H=== 2H2 2O+OO+O2 2↑ ↑MnOMnO2 2加入 试剂2mL KMnO4溶液+ 1滴管H2C2O4溶液2mL KMnO4溶液+ 1滴管H2C2O4溶液+ 米粒大MnSO4固体 褪色 时间结论2KMnO2KMnO4 4+ 5H + 5H2 2C C2 2OO4 4+ 3H + 3H2 2SOSO4 4= = K K2 2SOSO4 4+2MnSO +2MnSO4 4+ 10CO + 10CO2 2↑ ↑+ 8H+ 8H2 2OO加入MnSO4后,溶液很快褪色(催化剂的高效性)慢快反应 物2滴管淀粉溶液+ 2滴碘水+ 1滴管稀稀HH2 2SOSO4 42滴管淀粉溶液+ 2滴碘水+ 1mL唾液反应 现象结论加入唾液后蓝色立即褪去 加入硫酸溶液,颜色明显变浅 (缓慢),稍加热后也会褪色 (生物酶催化的高效性)褪色慢褪色快催化剂能同等程度的增大正逆反应速率,从而 改变反应到达平衡所需时间 没特别指明一般指正催化剂催化剂只能催化可能发生的反应,对不发生的 反应无作用催化剂有一定的选择性和活化温度催化剂中毒:催化剂的活性往往因接触少量杂质而 明显下降,甚至遭到破坏,这种现象叫催化剂中毒 。
其他如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波 、超声波、溶剂的性质等,也会对化学反应的 速率产生影响各条件对速率的影响大小是:催化剂 >>温度>浓度=压强(体积变化引起的)各种影响都有其局限性,要针对具体反应具体分析.影响化学反应速率的外因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 子数活化分子 百分数增大反应 物浓度增大压强升高温度使用催化 剂增加增加不变增加 加快增加不变增加加快不变增加增加增加加快不变增加增加增加 加快不变1、如图是相同条件下做H2O2分解的对比实验时, 放出O2的体积随时间的变化关系示意图,a为使 用催化剂,b为不使用催化剂, 其中正确的图像 是A2、把除去氧化膜的镁条投入盛有稀HCl的试管中 ,发现产生氢气的速率变化情况如图所示1)其中t1~t2速率变化的主要原因是 ________ _ (2)t2~t3速率变化的主要原因是 _ 反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率随着反应的进行,盐酸溶液的浓度下降3、一定温度下,向一个容积为2L的事先装入催化剂的真空密闭容器中通入1molN2和3mol H2,3min末测此容器内压强是起始时压强的0.9倍。
在此时间内用 H2的量的变化来表示该反应的平均反应速率是( )CA、0.2 mol/(L·min) B、0.6 mol/(L·min。