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1、第二章,化学反应速率和化学平衡,第二节 影响化学反应速率的因素,新课情境呈现,对活化能本质的认识 100多年来,为了正确认识活化能的科学意义,并力争从理论上进行计算,科学家们一直在进行探讨并提出了若干个化学反应速率理论,其中,最著名的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。,基元反应碰撞理论认为,化学反应之所以能发生,是反应物分子碰撞的结果,但只有能量超过某一限度Ec(相当于活化能)并满足一定方向要求的活化分子间的碰撞,才是真正发生反应的有效碰撞。这个理论解释了温度、活化能对化学反应速率的影响。例如,低温时,活化分子少,有效碰撞少,化学反应速率就低;高温时,活化分子多,有效碰撞多,化学反应速率
2、就高。又如,活化能高,能量超过活化能的活化分子少,有效碰撞少,化学反应速率低。 基元反应过渡态理论认为,基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态,这个状态称为过渡态。,课前新知预习,一、有效碰撞理论 1化学反应:,2有效碰撞:,3活化分子与活化能: 4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_次数越多化学反应速率_。,活化分子数,有效碰撞,越快,二、影响化学反应速率的因素,增大,减小,增多,增加,加快,增大,减小,减小,增大,加快,增大,减小,增加,增多,增大,5其他因素对化学反应速率的影响: 如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强
3、磁场、高速研磨、增大反应物_等,均会对化学反应速率产生影响。,加快,活化能,增大,接触面积,预习自我检测,C,解析:无论何种反应,升高温度都能加快化学反应速率。,C,B,解析:影响化学反应的速率有内因与外因之分,内因指的是反应物本身的结构性质。例如,在完全相同的外界条件下,Mg、Fe由于自身金属活泼性的不同,反应速率v(Fe)v(Mg)。外因主要指的是温度、浓度、压强、催化剂、反应物颗粒的大小、紫外线辐射等因素。A中0.1 molL1的盐酸与0.1 molL1的醋酸中自由移动的c(H)是不相同的;D中大理石粉改变了与盐酸的接触面积,所以改变了反应速率。,解析:Cu与浓硝酸反应而与浓盐酸不反应,
4、是因为浓硝酸有强氧化性,而浓盐酸只表现出H的氧化性,即是由反应物自身性质决定的,B项、D项是因为浓度的改变,C项是外界条件发生变化。,A,解析:E2E1,反应放热,H(E2E1)kJmol1。,E1,放热,(E2E1),课堂探究研析,1外界条件对反应速率产生影响的本质,知识点1 外界条件对反应速率的影响,2浓度对化学反应速率的影响 在其他条件不变时,增大反应物浓度,反应速率加快;减小反应物的浓度,反应速率减慢。 原因:当反应物浓度增大单位体积内分子数增多单位体积活化分子数增多(活化分子浓度增大)单位时间内有效碰撞次数增多化学反应速率加快。,3压强对化学反应速率影响的几种情况 改变压强,对化学反
5、应速率的影响的根本原因是引起浓度改变。所以在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。 (1)对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强时,反应物浓度变化很小,可忽略不计,因此对化学反应速率无影响。,5催化剂对化学反应速率的影响 在其他条件不变时,使用正催化剂,能够降低反应所需的能量,这样就会使更多的反应物分子成为活化分子,大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数,从而增大化学反应速率。 结论:催化剂能够改变化学反应速率;能加快化学反应速率的催化剂叫做正催化剂;能够减慢化学反应速率的催化剂叫负催化剂。一般情况下所说的催化剂指正催化剂。,温馨提示:(1)正确理解浓度对化学反应
6、速率的影响 对于纯固体或纯液体,其浓度可视为常数,因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。固体物质的反应速率与接触面积有关,固体颗粒越细,表面积越大,反应速率越快,故块状固体可以通过研细增大表面积,来加快反应速率。 若为可逆反应,增大反应物浓度,正反应速率增大,在瞬间生成物浓度可认为不变,逆反应速率不变。但随着反应的进行,反应物浓度减小,生成物的浓度逐渐增大,故v(正)逐渐减小,而v(逆)逐渐增大,直到两者相等。,(2)压强对化学反应速率影响的关键分析。 分析压强改变对化学反应速率的影响时,关键看气体反应物浓度是否有变化:若气体反应物浓度有变化,化学反应速率一定改变;若气体反应物浓度无变化,化
7、学反应速率不改变。同时要注意通常所说的压强增大是指压缩加压。,(3)温度对化学反应速率影响的要点 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,吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数;降温时,吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数。 对于可逆反应来说,升高温度,正、逆反应速率均增大,但是吸热方向增大的程度更大;同理,降低温度,正、逆反应速率均降低,只是吸热方向降低的程度更大。,(4)催化剂的影响不可忽视: 催化剂有选择,不同的反应有不同的催化剂,具有一定的活化温度,催化剂不同,活化温度不同。 催化剂不能改变反应,不能改变生成物的量,也不能使本来不会发
8、生的反应变成可能。 如果为可逆反应,催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率。,C,解析:FeCl3和MnO2对H2O2分解的催化性能不同,同等条件下它们对H2O2分解速率的改变不同,A项不正确。 2HZn=H2Zn2,其他因素都不变,加入铜片后发生原电池反应,生成H2的速率增大,但物质的量不变,B项不正确。 H2(g)I2(g)2HI(g)既是可逆反应,又是反应物和生成物中都有气体的反应,其他条件不变,加热或加压都能使它的v(正)和v(逆)同时增大,C项正确。 在Al与H(aq)的反应过程中,c(H)逐渐减小,v(H2)逐渐减小;放出热量使溶液温度升高,v(H2)逐渐增大,结果大约是v(H2)先
9、增大后减少,D项不正确。,C,解析:A用纳米石墨代替普通石墨,大大增加了石墨与H2O的接触面,反应速率增大。B将容器的容积缩小一半,c(H2O)、c(CO)、c(H2)都增大,反应速率增大。C充入Ne而保持容器容积不变,c(H2O)、c(CO)、c(H2)都不变,反应速率不变。D充入Ne而保持压强不变,c(H2O)、c(CO)、c(H2)都减小,反应速率减小。,减小,减小,减小,不变,减小,减小,增大,增大,C,解析:影响化学反应速率的各因素,对反应速率影响程度大小的一般规律为:催化剂温度浓度,即有催化剂V2O5,温度高的化学反应速率快,所以反应速率由大到小顺序排列为乙、甲、丁、丙,故C项正确
10、。,1以化学反应CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O为例 (1)其他条件一定,反应速率随着c(HCl)的增大而增大。如图A。 (2)其他条件一定,反应速率随着温度的升高而增大,如图B。 (3)其他条件一定,随着反应时间的延长,c(HCl)逐渐减小,化学反应速率逐渐减小,如图C。,知识点2 化学反应速率的图像,(4)其他条件一定,只增加CaCO3(s)的质量,反应速率不变化,如图D。,2以化学反应2H2S(g)SO2(g)=3S(s)2H2O(g)为例 (1)其他条件一定,增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大,如图A。 (2)其他条件一定,减小气态反应物
11、的压强(扩大气体容器的容积),反应速率随着压强的减小而减小。 (3)温度、反应容器的容积都一定,随着时间的延长,SO2、H2S物质的量逐渐减少,气体的压强逐渐减小,反应速率逐渐减小,如图B。 (4)分别在较低温度T1和较高温度T2下反应,使气态反应物的压强都逐渐增大(缩小容积的容积),反应速率随着压强的增大而增大,随着温度的升高而增大,如图C。,温馨提示:根据物质的量(或物质的量浓度)时间图像,可以计算某物质的平均反应速率、转化率,确定化学方程式中的化学计量数等。 根据速率时间图像可以判断条件改变后反应速率的变化趋势,对化学反应与外界条件的内在联系进行定性分析。,3化学反应速率的图像是常考内容
12、之一,主要考查同学们的读图、识图能力。对于化学反应速率的有关图像问题,可按以下方法进行分析: (1)认准横坐标、纵坐标各表示什么物理量; (2)看清曲线的起点位置及曲线的变化趋势,确定函数的增减性; (3)理解曲线斜率大小的意义,当斜率为0时,曲线为一水平线的特定含义; (4)准确把握各个特殊点(如起点、最高点、交点等)的含义; (5)认准某些关键数据在解题中的特定作用;,A4321 B1234 C3421 D1243,AC,解析:由图知,反应速率:abcd;由外界条件对反应速率的影响知,温度高、浓度大、固体表面积大,反应速率就快,则1组最慢,2组稍快,由于3组温度高但固体表面积小,4组温度低
13、但固体表面积大,因此,无法确定3组与4组的反应速率的快慢,但均比2组快,故A、C项均正确,B、D项均错误。,0.05 molL1min1,(1)曲线由0a段不产生氢气的原因_ _,有关的离子方程式为_; (2)曲线由bc段,产生氢气的速率逐渐增大的主要原因_ _; (3)曲线由c以后,产生氢气的速率逐渐下降的主要原因_ _ _。,镁条表面有氧化镁,硫酸首先和,表面的氧化镁反应,不产生氢气,MgO2H=Mg2H2O,镁和硫酸反应,放出的热量使溶液温度升高而加快反应速率,随着反应的进行,,硫酸的浓度逐渐变小,该因素变为影响反应速率的主要因素,使反应速率,减小,(4)在b到c这段时间内,收集到氢气V
14、 L(标准状况),则这段时间内用硫酸表示的平均速率为_mol/(Ls)(假设反应前后溶液体积不变)。 (5)对于足量镁条和100 mL 2 mol/L硫酸生成氢气的反应,下列措施能减缓反应速率,但又不影响生成氢气的总量的是_。 加NaOH固体;加BaCl2溶液;加KNO3溶液;加H2O;加CH3COONa固体;加小苏打溶液;加少量CuSO4溶液;加Na2SO4溶液;将2 mol/L硫酸换成160 mL 2.5 mol/L的盐酸;将镁条换成镁粉。,V/11.2(cb),学科核心素养,“炉火纯青”的解释 人们很早就知道从燃烧火焰的颜色变化来观察温度的变化,炉火温度在500 以下呈暗黑色,升到700
15、时,火焰变为紫红色,也就是俗称的“炉火通红”,再上升到800900后,火焰由红变黄,1 200 时,火焰发亮,逐渐变白,继续升到接近3 000 后,呈白热化,相当于灯泡钨丝发亮的温度,如果超过3 000,火焰由白转蓝,这就是“炉火纯青”了,是燃烧温度的最高阶段。一般来说,提高温度可以加快绝大多数化学反应的反应速率,但是,过分提高温度是一种不经济的方法。,如今,化学工业上,都是通过采用催化剂技术提高化学反应速率,而非单纯提高反应温度。古代的炼丹家们不懂催化剂的催化原理,往往认为火焰达到“炉火纯青”,就能炼得长生不老的丹药,实际上,那时的耐火材料是很难达到这样高的温度的。因此,无论炼丹家如何努力,“炉火纯青”最终只能是一厢情愿。,课堂达标验收,课后素养演练,