第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,1.能說(shuō)出活化能的含義及其對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,會(huì)運(yùn)用其一般規(guī)律。3.通過(guò)催化劑實(shí)際應(yīng)用的事例,能說(shuō)出其在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用。4.能說(shuō)出化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。,一,二,一、有效碰撞理論1.有效碰撞2.活化能和活化分子(1)活化分子:能夠發(fā)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(或普通分子轉(zhuǎn)化成活化分子所需要的能量)。,一,二,3.化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,(反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系),一,二,二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是反應(yīng)物本身的性質(zhì)。例如金屬鈉與冷水劇烈反應(yīng),而鎂和沸水僅能微弱反應(yīng)。,一,二,1.濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響(1)規(guī)律。當(dāng)其他條件不變時(shí),(2)解釋。,反之,反應(yīng)物濃度減小,反應(yīng)速率減小。,一,二,思考感悟1改變反應(yīng)物的用量對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率一定有影響嗎?提示:不一定。對(duì)于固體或純液體,一般情況下其濃度視為常數(shù),因此改變固體(表面積變化不大時(shí))或純液體的用量對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)影響。,一,二,2.壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響(1)壓強(qiáng)變化引起濃度變化的圖示。,(2)規(guī)律。,一,二,(3)解釋。,思考感悟2反應(yīng)N2+O2 2NO,在體積不變的密閉容器中進(jìn)行,若向容器內(nèi)充入He使氣體壓強(qiáng)增大,能否增大反應(yīng)速率?提示:反應(yīng)速率不變。因?yàn)槌淙際e僅使體系的總壓強(qiáng)增大,但反應(yīng)容器體積不變,各反應(yīng)物的濃度不變,化學(xué)反應(yīng)速率不變。改變壓強(qiáng)能否影響化學(xué)反應(yīng)速率,關(guān)鍵是看其是否改變各反應(yīng)物的濃度。,一,二,3.溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響(1)規(guī)律。當(dāng)其他條件不變時(shí),(2)解釋。,反之,降低溫度,反應(yīng)速率減小。,一,二,思考感悟3對(duì)于一個(gè)放熱的可逆反應(yīng),升溫時(shí)增大正反應(yīng)速率,減小逆反應(yīng)速率。這種說(shuō)法對(duì)嗎?提示:不對(duì)。溫度對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影響是一致的,升溫時(shí)正、逆反應(yīng)速率都增大,只是影響的程度不同。,一,二,4.催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響(1)規(guī)律。當(dāng)其他條件不變時(shí),使用催化劑,可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。(若不特別指明,催化劑就是指正催化劑)(2)解釋。,5.其他因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響如光輻照、放射線輻照、超聲波、電弧、強(qiáng)磁場(chǎng)、高速研磨、增大反應(yīng)物接觸面積等,均會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。,一、外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響1.外界條件對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的本質(zhì),2.濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響在其他條件不變時(shí),增大反應(yīng)物濃度,反應(yīng)速率增大;減小反應(yīng)物的濃度,反應(yīng)速率減小。原因:當(dāng)反應(yīng)物濃度增大單位體積內(nèi)分子數(shù)增多單位體積活化分子數(shù)增多(活化分子濃度增大)單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多化學(xué)反應(yīng)速率增大。特別提醒對(duì)于純固體或純液體,其濃度可視為常數(shù),因而其物質(zhì)的量改變時(shí)不影響化學(xué)反應(yīng)速率。固體物質(zhì)的反應(yīng)速率與接觸面積有關(guān),固體顆粒越細(xì),表面積越大,反應(yīng)速率越大,故塊狀固體可以通過(guò)研細(xì)增大表面積,來(lái)加大反應(yīng)速率。若為可逆反應(yīng),增大反應(yīng)物濃度,正反應(yīng)速率增大,在瞬間生成物濃度可認(rèn)為不變,逆反應(yīng)速率不變。但隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物濃度又逐漸減小,生成物的濃度逐漸增大,故v(正)逐漸減小,而v(逆)逐漸增大,直到兩者相等。,3.壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的幾種情況改變壓強(qiáng),對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響的根本原因是引起濃度改變。所以在討論壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí),應(yīng)區(qū)分引起壓強(qiáng)改變的原因。(1)對(duì)于沒(méi)有氣體參與的化學(xué)反應(yīng),由于改變壓強(qiáng)時(shí),反應(yīng)物濃度變化很小,可忽略不計(jì),因此對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)影響。,特別提醒分析壓強(qiáng)改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響時(shí),關(guān)鍵看氣體反應(yīng)物濃度是否有變化:若氣體反應(yīng)物濃度有變化,化學(xué)反應(yīng)速率一定改變;若氣體反應(yīng)物濃度無(wú)變化,化學(xué)反應(yīng)速率不改變。同時(shí)要注意通常所說(shuō)的壓強(qiáng)增大是指壓縮加壓。,4.溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響溫度升高時(shí),化學(xué)反應(yīng)速率加大;溫度降低時(shí),化學(xué)反應(yīng)速率減小。在濃度一定時(shí),升高溫度,反應(yīng)物分子的能量增加,使一部分原來(lái)能量較低的分子變成活化分子,從而增大了反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù),使單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多,因而使反應(yīng)速率增大。此外,由于溫度升高,會(huì)使分子的運(yùn)動(dòng)速率加大,這樣單位時(shí)間里反應(yīng)物分子間的碰撞次數(shù)增加,反應(yīng)速率也會(huì)相應(yīng)地增大。但前者是反應(yīng)加快的主要原因。許多實(shí)驗(yàn)表明:溫度每升高10 ,反應(yīng)速率通常增大到原來(lái)的24倍。若溫度為t1 時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率為v1,溫度升至t2 時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率為v2,則溫度對(duì)反應(yīng)速率影響的經(jīng)驗(yàn)公式為,特別提醒溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,對(duì)吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)都適用,且不受反應(yīng)物狀態(tài)的限制。對(duì)于可逆反應(yīng),升溫時(shí),吸熱反應(yīng)速率增大的倍數(shù)大于放熱反應(yīng)速率增大的倍數(shù);降溫時(shí),吸熱反應(yīng)速率減小的倍數(shù)大于放熱反應(yīng)速率減小的倍數(shù)。,5.催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響在其他條件不變時(shí),使用正催化劑,能夠降低反應(yīng)所需的能量,這樣就會(huì)使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子,大大增加單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子中活化分子所占的百分?jǐn)?shù),從而增大化學(xué)反應(yīng)速率。結(jié)論:催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率;能加大化學(xué)反應(yīng)速率的催化劑叫做正催化劑;能夠減小化學(xué)反應(yīng)速率的催化劑叫負(fù)催化劑。一般情況下所說(shuō)的催化劑指正催化劑。特別提醒催化劑有選擇性,不同的反應(yīng)有不同的催化劑。催化劑具有一定的活化溫度,催化劑不同,活化溫度不同。催化劑不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,也不能使本來(lái)不會(huì)發(fā)生的反應(yīng)變?yōu)榭梢园l(fā)生。如果是可逆反應(yīng),催化劑可同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率。,二、化學(xué)反應(yīng)速率圖像分析示例1.以化學(xué)反應(yīng)CaCO3+2HCl CaCl2+CO2+H2O為例(1)其他條件一定,反應(yīng)速率隨著c(HCl)的增大而增大,如圖A。(2)其他條件一定,反應(yīng)速率隨著溫度的升高而增大,如圖B。(3)其他條件一定時(shí),隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),c(HCl)逐漸減小,化學(xué)反應(yīng)速率逐漸減小,如圖C。,2.以化學(xué)反應(yīng)2H2S(g)+SO2(g) 3S(s)+2H2O(g)為例(1)其他條件一定,增大氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)(縮小氣體容器的容積),反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的增大而增大,如圖A。(2)其他條件一定,減小氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)(擴(kuò)大氣體容器的容積),反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的減小而減小。(3)溫度、反應(yīng)容器的容積都一定,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),SO2、H2S物質(zhì)的量逐漸減少,氣體的壓強(qiáng)逐漸減小,反應(yīng)速率逐漸減小,如圖B。(4)分別在較低溫度T1和較高溫度T2下反應(yīng),使氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)都逐漸增大(縮小容器的容積),反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的增大而增大,隨著溫度的升高而增大,如圖C。,特別提醒根據(jù)物質(zhì)的量(或物質(zhì)的量濃度)時(shí)間圖像,可以計(jì)算某物質(zhì)的平均反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率,確定化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)等。根據(jù)速率時(shí)間圖像可以判斷條件改變后反應(yīng)速率的變化趨勢(shì),對(duì)化學(xué)反應(yīng)與外界條件的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行定性分析。,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)3,影響化學(xué)反應(yīng)速率的微觀解釋【例題1】 (雙選)下列說(shuō)法正確的是()A.增大反應(yīng)物濃度,可增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù),從而使有效碰撞次數(shù)增多B.有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),若增大壓強(qiáng)(即縮小反應(yīng)容器的體積),可增大活化分子的百分?jǐn)?shù),從而使反應(yīng)速率增大C.升高溫度能使化學(xué)反應(yīng)速率增大的主要原因是增加了單位體積中反應(yīng)物活化分子的百分?jǐn)?shù)D.催化劑能增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù),從而成千上萬(wàn)倍地增大化學(xué)反應(yīng)速率,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)3,解析:增大反應(yīng)物濃度、增大氣體反應(yīng)物的壓強(qiáng)都會(huì)使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增大,但由于反應(yīng)物分子的平均能量和發(fā)生反應(yīng)所需能量(即活化能)都未發(fā)生變化,活化分子百分?jǐn)?shù)并未改變。升高溫度可以增大反應(yīng)物分子能量,催化劑可以減小反應(yīng)發(fā)生所需能量,兩種方法都能使一部分能量較低的分子變成活化分子,從而使活化分子百分?jǐn)?shù)增多。答案:CD點(diǎn)撥活化能、活化分子理論和有效碰撞理論,從微觀的角度解釋了客觀因素與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系,其實(shí)質(zhì)還是能量的變化引起的分子運(yùn)動(dòng)行為的改變,即客觀條件的改變引起的能量變化,最終使活化分子的百分?jǐn)?shù)增加(或減小),使得有效碰撞頻率增大(或減小),從而引起反應(yīng)速率的改變。,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)3,影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素【例題2】 在C(s)+CO2(g) 2CO(g)反應(yīng)中可使反應(yīng)速率增大的措施是()縮小容器的體積;增加碳的量;恒容時(shí)通入CO2;恒壓下充入N2;恒容下充入N2A.B.C.D.解析:縮小容器的體積,壓強(qiáng)增大,反應(yīng)物的濃度增大,反應(yīng)速率增大;碳是固體,濃度為常數(shù),增加碳的量對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響;恒容時(shí)通入CO2使反應(yīng)物的濃度增大,反應(yīng)速率增大;恒壓下充入N2,容器的體積增大,反應(yīng)物的濃度減小,反應(yīng)速率減小;恒容下充入N2,不影響反應(yīng)物的濃度,對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響。答案:C,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)3,點(diǎn)撥分析外界條件對(duì)反應(yīng)速率影響的注意事項(xiàng)(1)對(duì)于固體反應(yīng)物來(lái)說(shuō),若表面積不變,只改變用量不影響反應(yīng)速率,若改變固體反應(yīng)物狀態(tài),改變了表面積,會(huì)影響反應(yīng)速率。(2)壓強(qiáng)是否影響化學(xué)反應(yīng)速率,取決于是否影響反應(yīng)物的濃度。如恒容下充入He,氣體壓強(qiáng)增大但反應(yīng)物的濃度不變,故反應(yīng)速率不變。,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)3,化學(xué)反應(yīng)速率圖像【例題3】 等質(zhì)量的鐵與過(guò)量的鹽酸在不同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行反應(yīng),測(cè)定在不同時(shí)間(t)產(chǎn)生氫氣體積(V)的數(shù)據(jù),在根據(jù)數(shù)據(jù)所繪制得到的圖像中,曲線a、b、c、d所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組別可能是(),A.4-3-2-1B.1-2-3-4C.3-2-4-1D.1-2-4-3,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)3,解析:由圖知,反應(yīng)速率的大小關(guān)系是abcd;由外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響知,溫度高、濃度大、固體表面積大,反應(yīng)速率就大,則1組最慢,2組稍快;由于3組溫度高但固體表面積小,4組溫度低但固體表面積大,因此,無(wú)法確定3組與4組的反應(yīng)速率的大小,但均比2組大,故A項(xiàng)正確。答案:A,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)3,點(diǎn)撥分析化學(xué)反應(yīng)速率圖像,要注意分