第2章 第3节 第2课时 影响化学反应速率的因素 讲义-(2019)新鲁科版高中化学选择性必修第一册.DOC
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1、第2课时影响化学反应速率的因素发 展 目 标体 系 构 建1.通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响,认识其一般规律。2.通过对化学反应历程的认知,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。3.通过“外界条件对化学反应速率影响”等实验活动,形成并发展控制变量法的实验思想。1浓度对化学反应速率的影响(1)基本规律:其他条件不变时,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。(2)反应速率与反应物浓度的定量关系速率方程:对于反应H2O22HI=2H2OI2,其反应速率与反应物浓度间的关系vkc(H2O2)c(HI),其中,k为反应速率常数。反应速率常数(k
2、):k越大,反应进行得越快。k与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。 反应速率与参与反应的物质浓度的关系式是实验测定的结果,不能随意根据反应的化学方程式直接写出。化学反应速率与参与反应的物质的浓度的关系式是怎样得到的?应注意什么?提示:一个化学反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式是实验测定的结果,不能随意根据反应的化学方程式直接写出。对于很多反应,这种关系式中浓度的方次与化学方程式中各物质化学式前的系数并无确定关系。2压强对化学反应速率的影响(1)基本规律(对于气体参与的反应)(2)解释压强增大化学反应速率加快;反之,压强减小,化学反应速率减慢。增大压强,化学反应速率一定
3、增大吗?提示:不一定,对于只涉及固体和液体的反应,压强的改变对化学反应速率几乎没有影响。3温度对化学反应速率的影响(1)基本规律(2)经验规律范托夫规律:对于在溶液中发生的反应,温度每升高10 K,反应速率提高到原来的24倍。这个经验规律可以对一些化学反应的速率做粗略的估计,但适用范围有限。(3)过渡态及活化能过渡态:一种旧键没有完全断裂、新键没有完全形成的高能量的中间状态。活化能:a定义:过渡态的能量与反应物的平均能量之间的差值。b符号:Ea。c单位:kJmol1或Jmol1。(4)解释:升高温度可以提高反应物分子的能量,增大反应物之间的碰撞频率,增大反应物分子形成过渡态的比例,故升高温度可
4、以提高化学反应的速率。4催化剂对化学反应速率的影响(1)催化剂:能改变化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。(2)催化原理:通过参与反应改变反应历程、改变反应的活化能来改变化学反应速率。(3)催化剂的特点微点拨:催化剂不能改变化学反应的平衡常数,不能改变平衡转化率。1判断对错(对的在括号内打“”,错的在括号内打“”。)(1)向一堆篝火中“鼓风”,有利于它继续燃烧下去。()(2)二氧化锰在过氧化氢的分解前后质量减少。()(3)升高温度能加快吸热反应速率,减慢放热反应速率。()(4)反应C2H4(g)O2(g)和C2H4(g)3O2(g)2CO22H2O(g)体现了催化剂的选择性
5、。()(5)化学反应达到最大限度时,正、逆反应速率也达到最大且相等。()提示:(1)(2)催化剂在反应前后质量不变。(3)升高温度,吸热反应和放热反应的反应速率均加快。(4)(5)化学反应达到最大限度时,正、逆反应速率不一定达到最大。2在恒温、恒容条件下,能使A(g)B(g)C(g)D(s)正反应速率增大的措施是()A减小C或D的浓度B再加入一定量DC减小B的浓度D增大A或B的浓度DD为固体,减小D的量或增加D的量,对反应速率无影响,故A、B错误;减小B的浓度,正反应速率减小,C错误;增大A或B的浓度,都可以增大正反应速率,D正确。3设反应2NO2(g)N2O4(g)(H0)的正、逆反应速率分
6、别为v1和v2,则温度升高时,v1和v2的变化情况为()Av1增大,v2减小 Bv1减小,v2增大Cv1和v2均增大Dv1和v2均减小C升高温度,化学反应的正、逆反应速率均增大,故C正确。外界条件对化学反应速率的影响(素养养成科学探究与创新意识)以下是投篮球的三种情况:第一种,能量不够;第二种,方向不合适;第三种,足够的能量和合适的方向。化学反应也有类似的情况,碰撞理论认为改变外界条件可使单位体积内的活化分子数改变,从而使反应速率改变。1为什么增大反应物的浓度会影响化学反应速率呢?提示:其他条件不变,当增大反应物的浓度时,单位体积中活化分子的数量增加,有效碰撞的频率增大,导致化学反应速率增大。
7、2增大压强一定能增大反应速率,减小压强一定能减小反应速率吗?为什么?如何理解“改变体系压强可改变反应速率”?提示:其他条件不变时,增大压强不一定增大反应物的浓度,单位体积中活化分子的数量不一定增加,有效碰撞的频率不一定增大,反应速率不一定增大。其他条件不变时,减小压强不一定减小反应物的浓度,单位体积中活化分子的数量不一定减少,有效碰撞的频率不一定减小,反应速率不一定减小。所以,只有改变了压强,导致反应物浓度改变时,才能改变化学反应速率。3为什么温度的变化会影响化学反应速率?提示:在其他条件不变时,升高温度,可以使反应物分子能量增大,一部分原来能量较低的普通分子变成活化分子,使活化分子百分数增加
8、,有效碰撞次数增多,化学反应速率增大。4催化剂对化学反应速率的影响有何特点?提示:不同的催化剂对化学反应速率的催化效果不同。1纯液体和固体的反应速率的影响因素分析纯液体和固体浓度视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化,故影响反应速率。2压强对化学反应速率影响的分析(1)恒温时增大压强体积缩小反应速率增大。(2)恒温恒容时充入反应气体该物质浓度增大该反应速率迅速增大。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,下同) 总压强增大,但反应混合物的各组分浓度没有改变,反应速率不变。(3)恒温恒压时充入“无关气体”体积增大反
9、应混合物各组分的浓度减小反应速率减小。3温度对化学反应速率影响的分析升高温度,可以增加分子能量,增大活化分子百分数,且加快分子运动,增大分子的碰撞频率,因此升高温度可以加快化学反应的速率。反之,降低温度可以减小化学反应的速率。4催化剂对化学反应速率的影响(1)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,故能改变反应达到平衡的时间,但催化剂不能改变反应物的浓度和反应的平衡常数,所以催化剂不能使化学平衡发生移动,不能改变反应物的转化率。(2)理论解释:使用催化剂降低反应所需的能量更多的反应物分子成为活化分子大大增加单位体积内的活化分子百分数成千成万倍地增大化学反应速率。(3)用催化剂催化的反应,由于催化
10、剂只有在适宜的温度下活性最大,反应速率才能达到最大,故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。【例1】下列四支试管中,过氧化氢分解产生氧气的化学反应速率最大的是()试管温度过氧化氢浓度催化剂A室温(25 )12%有B水浴加热(50 )4%无C水浴加热(50 )12%有D室温(25 )4%无C一般来说升高温度、增大反应物浓度和加入催化剂,都可使反应速率增大,比较题中四个选项可知,C中化学反应速率最大。【例2】已知反应2HI(g)H2(g)I2(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A常温下,向体积为V L的容器中充入2 mol HI(g)充分反应,可吸收12.5 kJ的热量
11、B加入催化剂,分子的能量不变,但单位体积内活化分子数增多,反应速率加快C其他条件不变,升高温度,反应速率加快,HI的分解率不变DH2(g)I2(g)2HI(g)的活化能为12.5 kJmol1B该反应为可逆反应,充入2 mol HI(g)充分反应,反应不能进行到底,所以吸收的热量小于12.5 kJ,A错误;加入催化剂,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞增多,反应速率加快,B正确;从题图可知,该反应为吸热反应,其他条件不变,升高温度,反应速率加快,平衡右移,HI的分解率增大,C错误;由题图分析可知,H2(g)I2(g)2HI(g)的活化能Ea(18512.5)kJmol1172.5 kJmol1
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