第二章化學反應速率和化學平衡第一節(jié)化學反應速率第二課時影響化學反應速率的因素活化能1．通過實驗，從宏觀上認識溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應速率的影響。知道化學反應是有歷程的，認識基元反應活化能對化學反應速率的影響。

2．能從定性和定量結(jié)合的角度，用一定的理論模型說明外界條件改變對化學反應速率的影響。學習目標：

影響化學反應速率的因素BECDA溫度

催化劑表面積濃度壓強等Na2S2O3+H2SO4＝Na2SO4+SO2↑

+S↓+H2O學習任務一1.1定性探究濃度對化學反應速率的影響定性與定量研究影響化學反應速率的因素[探究Ⅰ]選擇實驗用品，設計實驗定性探究影響化學反應速率的因素。影響因素實驗步驟實驗現(xiàn)象比較結(jié)論濃度量取兩份5mL0.1mol/LNa2S2O3溶液分別于兩支試管中，再量取5mL0.1mol/L硫酸溶液和5mL0.5mol/L硫酸溶液，同時分別加以上兩支試管中。加5mL0.5mol/L硫酸溶液的試管中出現(xiàn)渾濁快其他條件不變，增大反應物濃度，加快化學反應速率S2O32-

+

2H-＝SO2↑

+S↓+H2O★濃度對化學反應速率影響的注意事項（1）固體和純液體的濃度可視為常數(shù)，改變其物質(zhì)的量，對反應速率無影響。（2）若某物質(zhì)的濃度變化改變了其性質(zhì)，反應實質(zhì)可能發(fā)生改變，要具體分析反應速率的變化（如鐵與稀硫酸反應，在一定濃度范圍內(nèi)反應速率與濃度有關，但常溫下鐵遇濃硫酸鈍化）。（3）固體物質(zhì)的反應速率與其表面積有關，顆粒越小，表面積越大，反應速率就越快，故塊狀固體可通過研磨來增大表面積，從而加快反應速率。（4）對于離子反應，只有實際參加反應的各離子濃度發(fā)生變化，才會引起化學反應速率的改變。學習任務一1.1定性探究濃度對化學反應速率的影響學習任務一1.

2探究濃度與化學反應速率的定量關系——速率方程

在298K時，實驗測得溶液中的反應H2O2+2HI=2H2O+I2在不同濃度時的速率，如下表所示：由上述實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：在HI濃度一定時，H2O2濃度每增大1倍，反應速率就提高1倍；在H2O2濃度一定時，HI濃度每增大1倍時，反應速率也提高1倍。上述關系可用速率方程表示為：υ=kc(H2O2)c(HI)實驗編號12345c(HI)/(mol?L-1)0.1000.2000.3000.1000.100c(H2O2)/(mol?L-1)0.1000.1000.1000.2000.300υ/(mol?L-1?s-1)0.007600.01530.02270.01510.0228式中K稱為反應速率常數(shù)，它與濃度無關，但受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響。一個化學反應的速率方程是實驗測定的結(jié)果，不能隨意根據(jù)反應的化學方程式直接寫出。對于很多反應，這種關系式中濃度的方次與化學方程式中的計量數(shù)并無確定關系。一些化學反應的速率與參與反應的物質(zhì)的濃度關系化學反應速率方程H2+Cl2=2HClH2+I2=2HI(氣體反應)NO2+CO＝NO+

CO2

υ=kc(H2)c(Cl2)12υ=kc(H2)c(I2)υ=kc(NO2)影響因素實驗步驟實驗現(xiàn)象比較結(jié)論溫度量取兩份5mL0.1mol/LNa2S2O3溶液分別于兩支試管中，再量取兩份5mL0.1mol/L硫酸溶液，將一份硫酸溶液置入水浴中加熱一段時間，然后同時將溫度不同的兩份硫酸溶液分別加以上兩支試管中。其他條件不變，增大反應物濃度，加快化學反應速率加入熱的5mL0.1mol/L硫酸溶液的試管中出現(xiàn)渾濁快學習任務一2.定性探究溫度對化學反應速率的影響②反應若是可逆反應，升高溫度，正、逆反應速率都加快，只是加快的程度不一樣?！镒⒁猓孩蹖嶒灉y定，溫度每升高10℃,化學反應速率通常增大到原來2~4倍。①無論吸熱反應、還是放熱反應，升高溫度，速率都加快，只是加快的程度不一樣。學習任務一2.定性探究溫度對化學反應速率的影響影響因素實驗步驟實驗現(xiàn)象比較結(jié)論催化劑量取兩份5mL5%H2O2溶液分別于兩支試管中，其中一支試管中加入3滴蒸餾水，另一支加3滴FeCl3溶液同時分別加以上兩支試管中。加入FeCl3溶液的試管中產(chǎn)生氣體速率快，加蒸餾水的試管中幾乎看不到現(xiàn)象其他條件不變，加入催化劑，大幅加快化學反應速率學習任務一3.定性探究催化劑對化學反應速率的影響①沒特別指明一般指正催化劑③使用催化劑同等程度的增大正逆反應速率，從而減少反應到達平衡所需時間，但不能使化學平衡發(fā)生移動。⑤催化劑中毒：催化劑的活性因接觸少量的雜質(zhì)而明顯下降甚至遭到破壞，這種現(xiàn)象叫催化劑中毒②催化劑只能催化可能發(fā)生的反應，對不發(fā)生的反應無作用④催化劑具有一定的選擇性學習任務一3.定性探究催化劑對化學反應速率的影響★注意：[探究Ⅱ]通過實驗測定，定量比較化學反應的速率。加入試劑反應時間(min)反應速率(mL/min)結(jié)論1mol/LH2SO4

4mol/LH2SO4

2’51”1’37”3.516.17其他條件不變，增大反應物濃度，加快化學反應速率學習任務一4.定量探究濃度對化學反應速率的影響1.怎么檢查該裝置的氣密性？關閉分液漏斗的活塞，將針筒的活塞推入一小段（或針筒活塞拉出一小段），松開手，針筒中的活塞恢復回原位置，說明氣密性好?！締栴}與計論】2.有同學經(jīng)認真分析發(fā)現(xiàn)本實驗設計存在一處明顯的不足之處，你能找到嗎？漏斗中稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氣體，也會將瓶中的空氣排出，使所測氣體的體積偏大。3.如何改進問題2中的不足之處？導管作用：①使分液溫斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時液體能順利滴下。②滴入錐形瓶的液體體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入液體引起的氫氣體積誤差。用導管將分液漏斗上部與錐形瓶連通鋅粒硫酸討論:增大有氣體參加反應的壓強

(即縮小容器體積),反應速率會怎樣變化?縮體增壓,相當于增加反應物濃度,

反應加快；增體減壓，相當于減小反應反應濃度，反應減慢。學習任務一5.探究壓強對化學反應速率的影響只適用于氣體（必須引起氣體濃度改變）1.適用范圍:學習任務一5.探究壓強對化學反應速率的影響★注意：2.恒容時加入稀有氣體使壓強增大，但是反應物和生成物的濃度都沒改變，所以化學反應速率不變。3.恒壓時加入稀有氣體使體積增大，反應物和生成物的濃度都減小，所以化學反應速率減小。恒容裝置恒壓裝置稀有氣體稀有氣體體積不變濃度不變

壓強對速率的影響是通過改變氣體的濃度來改變的；若壓強變化之后，氣體的濃度未變，其化學反應速率不變。體積增大濃度變小影響化學反應速率的因素內(nèi)因（主要因素）反應物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)外因（次要因素）濃度：其他條件不變，增大濃度反應加快，減小濃度反應減慢溫度：其他條件不變，升高溫度反應加快，降低溫度反應減慢壓強：其他條件不變，增大壓強反應加快，減小壓強反應減慢催化劑：其他條件不變，加催化劑能大幅加快反應速率。接觸面積：其他條件不變，增大接觸面積加快反應速率。小結(jié)一：化學反應速率的影響因素

1918年，路易斯提出了化學反應速率的簡單碰撞理論。該理論認為，反應物分子間的______是化學反應的先決條件。反應物分子間有效碰撞的頻率越高，化學反應速率越_____。學習任務二：化學反應是怎樣進行的——簡單碰撞理論碰撞大研究表明，氫氣和氧氣的混合氣體在點燃或有催化劑存在的條件下，可以發(fā)生爆炸式反應生成液態(tài)水。這個看似簡單的化學變化大約要經(jīng)歷12步反應才能完成，以下列出主要的四步反應：①H22H?②

H?+O2→?OH+O?

③O?+H2→?OH+H?

④?OH+

H2→H2O+H?又如：

2HI＝H2+I2

是分兩步進行的：①2HI→2I?+H2

；②2I?→I2

點燃或催化劑能夠通過碰撞一步完成的反應。1.基元反應：3.自由基:帶有單電子（未成對的非偶電子）的自由原子或原子團。學習任務二：化學反應是怎樣進行的——簡單碰撞理論如：H?

O??OHI?H×··O···：

··O

··H：···I···：

事實上，反應不同，反應歷程就不相同；同一反應在不同條件的反應歷程也可能不同。反應物的結(jié)構(gòu)和反應條件決定著一個反應的反應歷程，而反應歷程的差別又造成了化學反應速率的不同。2.反應歷程(反應機理):基元反應構(gòu)成的反應序列。

由幾個基元反應組成的總反應也稱復雜反應。因此，平常所寫的化學方程式是總反應的化學方程式，它只能表示出反應物和生成物以及它們之間的化學計量關系。當然，也有一些化學反應是反應物一步直接轉(zhuǎn)化為生成物的，總反應就是基元反應，這類反應又稱為簡單反應。例如：NO2+CO＝NO+

CO2

H++OH-=H2O學習任務二：化學反應是怎樣進行的——簡單碰撞理論又如：

以氣體的反應為例，任何氣體中分子間的碰撞次數(shù)都是非常巨大的。通常情況下，當氣體的濃度為1mol/L時，在每立方厘米、每秒內(nèi)反應物分子的碰撞可達到1028次。如果反應物分子間的任何一次碰撞都能發(fā)生反應的話，反應只需10-5就可以完成。任何氣體的反應均可瞬間完成。但實際并非如此。這就說明并不是反應物分子的每一次碰撞都能發(fā)生反應。學習任務二：簡單碰撞理論4.有效碰撞:能夠發(fā)生化學反應的碰撞。有足夠的能量和合適的取向碰撞時取向不合適碰撞時能量不足學習任務二：簡單碰撞理論圖2－2HI分解反應中分子碰撞示意圖無效碰撞有效碰撞5.活化分子:具有足夠能量，能發(fā)生有效碰撞的分子。

活化分子(過渡態(tài))反應過程

ΔHE1E生成物E反應物OE2E2表示活化分子變成生成物分子放出的能量活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差E反應物:反應物分子的平均能量E生成物:生成物分子的平均能量E1表示反應的活化能ΔH＝E1-E2學習任務二：簡單碰撞理論6.活化能：圖2－3化學反應中反應物、生成物的能量與活化能的關系7.化學反應過程:普通分子活化分子有效碰撞新物質(zhì)能量活化能合理取向請嘗試用碰撞理論解釋：（1）當其他條件相同時，為什么增大反應物的濃度會使化學反應速率增大而降低反應物濃度會使化學反應速率減小？（2）當其他條件相同時，為什么升高溫度會使化學反應速率增大，而降低溫度會使化學反應速率減??？學習任務三：運用碰撞理論解釋化學反應速率影響因素1.對于某一化學反應，在一定條件下，反應物分子中活化分子的________是一定的，而單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目與反應物分子的總數(shù)成______，即與反應的_______成正比。百分數(shù)正比濃度2.其他條件相同時，反應物濃度增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)______，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)_____，化學反應速率_____。反之，化學反應速率減小。增多增加增大濃度增大學習任務三：運用碰撞理論解釋化學反應速率影響因素——濃度4.其他條件相同時，對于有氣體的反應縮體增壓,相當于濃度增加,單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)增加,有效碰撞次數(shù)增加，反應加快。3個/L6個/L學習任務三：運用碰撞理論解釋化學反應速率影響因素——壓強縮體增壓3.其他條件相同時，升高溫度單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多化學反應速率增大學習任務三：運用碰撞理論解釋化學反應速率影響因素——溫度升高溫度活化分子百分數(shù)增多改變反應歷程，降低反應活化能4.其他條件相同時，使用催化劑單位體積內(nèi)活化分子百分數(shù)增多單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多化學反應速率增大學習任務三：運用碰撞理論解釋化學反應速率影響因素——催化劑未使用催化劑時：反應A+B=AB的活化能為Ea使用催化劑K后：反應分兩步（歷程改變）第一步：A+K=AK，活化能為EalK是催化劑，前后質(zhì)量不變；AK是中間產(chǎn)物第二步：AK+B=AB+K活化能為Ea2總反應：A+B=AB這兩個分步反應的活化能都比原來的Ea要小，因此反應速率加快。又因為Ea1>Ea2,所以第一步是慢反應，第二步是快反應。而整個反應的速率是由慢反應決定的，也叫“決速步驟”。所以第一步的活化能Eal就是在催化劑條件下，整個反應的活化能。學習任務三：運用碰撞理論解釋化學反應速率影響因素——催化劑過渡態(tài)氯催化臭氧分解歷程示意圖總反應：O3+O?→O2催化反應：①O3+Cl?→O2+ClO?②ClO?+O?→Cl?+O2總反應：O3+O?→O2學習任務三：運用碰撞理論解釋化學反應速率影響因素——催化劑飛秒化學沖刺時間分辨技術飛秒激光器始態(tài)、過渡態(tài)、終態(tài)小結(jié)二：簡單碰撞理論解釋反應條件對化學反應速率的影響對反應速率的影響程度：其他條件相同時：濃度增加單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加有效碰撞幾率增大反應速率加快縮體增壓升高溫度使用催化劑活化分子百分數(shù)增加一般是：催化劑>溫度>濃度。學習評價1.下列說法正確的是()

A、一定條件下，增大反應物的量會加快化學反應速率。

B、增大壓強，肯定會加快化學反應速率。

C、活化分子間