1、专题2 化学反应速率与化学平衡 第一单元 化学反应速率第2课时 影响化学反应速率的因素一、导入新课知识回顾化学反应速率受哪些因素的影响？内因：物质本身的性质；外因：浓度、温度、压强和催化剂等镁、锌、铁、铜与稀盐酸的反应向炉膛内鼓风，使炉火更旺改变反应条件能使反应速率发生什么变化？为什么改变反应条件能改变反应速率？二、浓度对反应速率的影响观察思考硫代硫酸钠溶液与稀硫酸发生下列反应： Na2S2O3 + H2SO4=Na2SO4 + SO2 + S + H2O向A、B、C三支试管中各加入2 mL不同浓度的硫代硫酸钠溶液，浓度依次为0.1 molL-1、0.05 molL-1、0.01 molL-1
2、，再同时各加入2 mL 0.2 molL-1稀硫酸，观察并比较试管中出现浑浊现象的快慢。实验现象： ；实验结论： 。0.1 molL-1 Na2S2O3溶液出现浑浊最快，0.01 molL-1 Na2S2O3溶液出现浑浊最慢硫代硫酸钠浓度越大，出现浑浊越快，化学反应速率越快二、浓度对反应速率的影响1规律：碰撞理论认为：反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应，反应速率的大小与单位时间内反应物分子间的碰撞次数成正比。但是，不是每次碰撞都能发生反应。能发生反应的碰撞称为有效碰撞。其他条件相同时，增大反应物的浓度，反应速率增大；反之速率减小。二、浓度对反应速率的影响其他条件相同时，增大反应物的浓度，
3、反应速率增大；反之减小。1规律：2碰撞理论能发生化学反应的碰撞（1）有效碰撞概念：足够的能量；合适的取向条件：有效碰撞无效碰撞两个分子不同的碰撞方向单位时间内反应物分子间的有效碰撞次数越多，反应速率越快。二、浓度对反应速率的影响2碰撞理论化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子（2）活化分子和活化能活化分子：活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差活化能：思考：化学反应速率与活化分子、有效碰撞有什么关系？注意：某化学反应在一定条件下，反应物分子中的活化分子百分数是一定的。二、浓度对反应速率的影响2碰撞理论（2）活化分子和活化能化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系反应物分子中活化分子的
4、百分数越大、单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快二、浓度对反应速率的影响2碰撞理论（3）基元反应：反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应特点：反应过程中没有任何中间产物生成例如，CO + NO2=CO2+NO就是基元反应有些化学反应往往经过两个或多个反应步骤才能实现H2(g) + I2(g)=2HI(g)I2=2IH2 + 2I=2HI分两步OOOCONCN+OO注意：每个基元反应都有对应的活化能，反应的活化能越大，活化分子所占比例越小，有效碰撞的比例也就越小，化学反应速率越小。因此，化学反应速率的理论只适用于基元反应。二、浓度对反应速率的影响交流讨论
5、能否用碰撞理论解释：当其他条件相同时，为什么增大反应物浓度化学反应速率增大，而反之速率减小？应结合单位体积内活化分子数目、单位体积内活化分子百分数及单位时间内有效碰撞的次数来讨论。浓度对反应速率的影响二、浓度对反应速率的影响3碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释同理，可以解释反应物浓度减小会使化学反应速率减小。增大浓度单位体积内活化分子数目增多单位时间内有效碰撞次数增多反应速率增大思考：反应物分子中活化分子百分数变了吗？注意：浓度改变引起单位体积内活化分子数目的改变，而活化分子百分数不变。三、压强对反应速率的影响交流讨论在化学反应中，若反应物分别以气体、液体或固体三种状态存在，改变反应体系的压
6、强，反应物的浓度是否都发生变化呢？若反应物以气体存在，改变反应体系的压强，反应物的浓度发生变化；若反应物以液体或固体存在，改变反应体系的压强，反应物的浓度不发生变化。三、压强对反应速率的影响其他条件不变时，压强增大，反应速率增大；反之速率减小。1规律：（只针对有气体参加，压强变化仅由容器容积变化引起的反应）2解释：增大压强气体体积减小增大浓度反应速率增大对于有气体参加的反应，在密闭容器中保持温度不变时同理，减小压强，气体体积增大，相当于减小反应物的浓度，反应速率减小。即压强改变对反应速率的影响可以归结为浓度改变对反应速率的影响。对于固体、液体之间或在溶液中进行的反应，改变压强对它们体积的影响很
7、小，因此可以忽略压强改变对反应速率的影响。三、压强对反应速率的影响恒温恒容时3拓展：充入反应气体该物质浓度增大反应速率迅速增大；充入“无关气体”(如He、Ne、Ar等不参与本反应也不干扰本反应的气体) 总压强增大，但反应混合物中各组分浓度没有改变反应速率不变。四、温度对反应速率的影响观察思考酸性高锰酸钾溶液与草酸(H2C2O4)发生下列反应： 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4=K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O取3支试管，向试管中分别加入2 mL 0.01 molL-1酸性高锰酸钾溶液，再向试管中分别加入2 mL 0.1 molL-1草酸溶液，将第一支
8、试管放入冰水中，第二支试管置于室温下，第三支试管放入约80的热水中。请预测：能观察到什么现象？三种情况下反应的实验现象会有什么差异？请用实验检验你的预测。现象预测：_实验现象：_实验结论：_其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率。四、温度对反应速率的影响1规律：其他条件相同时，升高温度，反应速率增大；反之速率减小。升高温度反应物分子能量增加活化分子百分数增多反应速率增大2解释：单位时间内有效碰撞次数增多四、温度对反应速率的影响科学研究表明，一般温度每升高10 K，其反应速率可增加24倍。4应用：3特别提醒：（1）温度对反应速率的影响，无论是放热反应，还是吸热反应都适用。（2）温度对反应速率
9、的影响，无论固体、液体、气体都适用。在实验室或工业生产中，常采用加热的方法使化学反应在较高的温度下进行，以提高反应速率。即：温度对反应速率的影响，无论对什么反应，什么物质都适用。五、催化剂对反应速率的影响观察思考向A、B、C 3支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，再向试管中分别加入23滴洗涤剂。向试管A中加入23滴 FeCl3溶液，向试管B中加入少量MnO2粉末，C试管留作比较用。观察、比较3支试管中发生的实验现象，并试着分析导致实验现象差异的原因。过氧化氢分解反应的实验现象实验结论：使用催化剂可以改变反应速率。试管序号ABC实验现象产生气泡较快产生气泡稍慢几乎没有气泡五、催化剂对反应速
10、率的影响其他条件不变时，催化剂可以加快化学反应速率。1规律：注意：（通常指正催化剂）（1）催化剂只能改变反应速率，不能改变反应方向，反应热没变。（2）对于可逆反应，同一催化剂能同等程度的改变正、逆化学反应的速率。（3）催化剂有一定的选择性和活化温度。五、催化剂对反应速率的影响2过渡态理论： 反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。Ea：正反应的活化能；Ea：逆反应的活化能；Ea - Ea：反应热。注意：活化能越小，反应速率越大。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能。正反应与逆反应的活化能五、催化剂对反应速率的影响3解释：催化剂改变了反应历程，降低了活化能活化分
11、子百分数增多反应速率增大单位时间内有效碰撞次数增多没有催化剂参与的反应，活化能(Ea)较大，则反应速率较小；有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，则反应速率较大。五、催化剂对反应速率的影响4应用：催化剂是改变化学反应速率最有效的手段之一。据统计，90%以上的化学工业涉及的化学反应都使用催化剂，使用催化剂可以带来巨大的经济效益。在环境保护领域，如汽车尾气的净化、废水的处理等，也需应用各种性能优异的催化剂。目前，各种高效、经济、选择性强的催化剂的研制是全世界化学科学工作者关心和研究的课题。阅读课本P48页拓展视野：基元反应模型与化学反应速率研究阅读课本P49页跨学科链接：酶的催化作用六、其他因
12、素对反应速率的影响在硫酸工业中，硫铁矿用粉碎机粉碎，以增大矿石与氧气的接触面积，加快燃烧；硫酸工业设备的吸收塔里要装填瓷环，增大气液接触面积，使气体的吸收速率增大。六、其他因素对反应速率的影响如增大反应物间的接触面积、光、电磁波、超声波、电弧、强磁场高速研磨等，均是行之有效的改变化学反应速率的方法。六、其他因素对反应速率的影响学以致用请依据影响化学反应速率的因素，与同学交流讨论以下问题。1.工业上用氮气与氢气反应合成氨时，常在高温、高压下进行，并使用适当的催化 剂。这些条件对合成氨的反应速率有何影响？2.在燃烧木柴时，若使用较细的木柴，并将木柴架空，则木柴的燃烧会更旺。为什 么？3.将食品置于
13、低温条件下，常常可以保存更长时间。为什么？4.实验室通过分解双氧水的反应制取氧气时，常加入少量二氧化锰。为什么？加快反应速率增大反应物间的接触面积，加快反应速率降低温度，减缓反应速率加入催化剂可以加快化学反应速率六、其他因素对反应速率的影响学科提炼化学反应为何有快有慢？影响化学反应速率的主要因素有哪些？我们可以从事物变化的内因和外因两大方面去辩证地分析和研究。一是内因，即物质的本性。在通常情况下，有些物质混合后没有发生化学变化，但改变其中的某种反应物，化学反应随之发生，如银与稀盐酸不反应，而锌与稀盐酸混合立即产生氢气，这是由两种不同金属的本性决定的，即锌是较活泼金属，而银不活泼。在相同条件下，
14、同类型的某些反应物能转化为同类型的产物，但反应速率差异很大，如镁在冷水中反应生成氢氧化镁，过程缓慢，而钠遇冷水剧烈反应生成氢氧化钠，这是由金属镁和钠的金属活动性差异决定的。二是外因。化学反应速率受制于许多外界条件的影响，我们可以根据反应物的性质和反应的特点(即内因)选择恰当的反应条件(外因)来调控反应速率。例如，镁与水的反应可以通过升高温度来加快反应速率，实验室制CO2可以通过调节盐酸的浓度控制生成CO2的速率不至于过快或过慢，H2O2分解制O2时可以加入少量MnO2加快反应速率。化学反应速率的辩证分析与合理应用六、其他因素对反应速率的影响学科提炼因此，我们可以通过内因、外因两大方面的分析，合
15、理地调控化学反应速率，在科学研究和生产、生活中发挥更大的作用。例如，不少国家曾用铜做硬币材料，20世纪80年代因铜太昂贵需要寻找替代金属。锌与铜的硬度、密度接近，且锌比铜便宜，锌便成为首选金属。但锌比铜更活波，锌制的硬币在空气中被腐蚀的速度较快，很快锌也被放弃而改用铜锌合金。又如，对气体反应合成氨而言，工业上通常是在较高温度(500左右)、较大压强(1.31073107Pa)和含铁化合物的催化剂条件下进行，以保证有较快的反应速率。目前环境问题的解决也依赖于催化剂的使用，如在汽车尾气排气口装上催化处理器，能将有毒气体转化为无毒气体；生物降解催化剂能促进一些工业废品或生活垃圾中的部分残留物显著降解
16、，而不对环境造成污染，甚至可以将工业和生活废物较快地转化为可利用资源等。化学反应速率的辩证分析与合理应用六、其他因素对反应速率的影响学科提炼化学反应速率的辩证分析与合理应用合金硬币合成氨催化剂铁触媒汽车尾气排气口催化处理器七、课堂练习C1下列有关有效碰撞的说法错误的是（ ）A能发生有效碰撞的分子一定是活化分子B有效碰撞是发生化学反应的充要条件C只要条件合适，普通分子之间的碰撞也可能是有效碰撞D活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞七、课堂练习D2在四支试管中发生反应：Mg + 2HCl=MgCl2 + H2，生成H2的速率最大的是（ ）试管等质量镁的形状盐酸的浓度/(molL1)温度/A条状0.13
17、0B条状0.140C粉末状0.140D粉末状0.540七、课堂练习A3在恒容密闭容器中发生反应：3CO(g) + Fe2O3(s) 3CO2(g) + 2Fe(s)，下列说法不正确的是（ ）A增加Fe2O3的量，反应速率加快B升高温度，反应速率加快C使用催化剂，反应速率增大D充入N2使压强增大，反应速率不变高温七、课堂练习D4反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ）AXY反应的活化能为E5B加入催化剂曲线a变为曲线bC升高温度增大吸热反应的活化能，从而使化学反应速率加快D压缩容器体积不改变活化能，但增大单位体积活化分子数，使得反应 速率加快七、课堂练习5以反应5H2C2O
18、4 + 2MnO4- + 6H+=10CO2 + 2Mn2+ 8H2O为例探究外界条件对化学反应速率的影响。实验时，分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液，迅速混合并开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。下列说法错误的是（ ）A实验所加的H2C2O4溶液均要过量B实验和起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能是生成的Mn2+对反应起催化作用C实验和是探究浓度对化学反应速率的影响，实验和是探究温度对化学反应速率的影响D实验测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s，则这段时间内的平均反应速率v(KMnO4)2.5104 molL1s1D八、课堂小结1内因改变了单位体积内活化分子的数目，导致化学反应速率改变。影响化学反应速率的因素反应物本身的性质2外因浓度压强温度催化剂其他：光、颗粒大小、电磁波等。改变了活化分子的百分数，导致化学反应速率改变。敬请各位老师提出宝贵意见！
