人教版高中化学选修四22《影响化学反应速率的因素》经典教学课件最新课件.ppt
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1、1 1理解外界条件理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等浓度、温度、压强、催化剂等)对化学对化学反应速率的影响,认识其一般规律。反应速率的影响,认识其一般规律。2 2了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。用。3 3知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。4 4了解通过改变外界条件改变化学反应速率的方法和意了解通过改变外界条件改变化学反应速率的方法和意义。义。20112011年年0808月月1717日人民网报道,近日,大连物化所研究员日人民网报道,近日,大连物化所研究员张涛领衔的航天催化与新材
2、料研究,以氧化铁为载体,张涛领衔的航天催化与新材料研究,以氧化铁为载体,首次制备出具有实用意义的首次制备出具有实用意义的“单原子单原子”铂催化剂,实现了铂催化剂,实现了多相催化剂制备从纳米水平到原子水平的重大推进,极多相催化剂制备从纳米水平到原子水平的重大推进,极大提高了贵金属催化剂的利用率。催化化学对人类社会大提高了贵金属催化剂的利用率。催化化学对人类社会的发展和进步起着深远的影响,的发展和进步起着深远的影响,80%80%以上的传统化工过以上的传统化工过程都与催化作用有关。近年来随着人类对能源、环境和程都与催化作用有关。近年来随着人类对能源、环境和健康等问题的普遍关注,催化化学的作用和地位进
3、一步健康等问题的普遍关注,催化化学的作用和地位进一步获得了新的评价。因此,适当掌握一些关于催化剂及催获得了新的评价。因此,适当掌握一些关于催化剂及催化过程的知识是非常必要的。你能例举出学习过的催化化过程的知识是非常必要的。你能例举出学习过的催化剂吗?剂吗?提示:提示:二氧化锰、五氧化二钒、铜、银、镍等。二氧化锰、五氧化二钒、铜、银、镍等。1 1有效碰撞理论有效碰撞理论(1)(1)有效碰撞:能够引发有效碰撞:能够引发化学反应化学反应的碰撞。的碰撞。(2)(2)活化分子:能够发生活化分子:能够发生有效碰撞有效碰撞的分子。的分子。(3)(3)活化能:活化分子比普通分子所高出的能量。活化能活化能:活化
4、分子比普通分子所高出的能量。活化能越小,普通分子就越越小,普通分子就越容易容易变成活化分子;如图所示:反变成活化分子;如图所示:反应的活化能是应的活化能是E E1 1,反应热是,反应热是E E1 1E E2 2。(3)(3)活化能:活化分子比普通分子所高出的能量。活化能活化能:活化分子比普通分子所高出的能量。活化能越小,普通分子就越越小,普通分子就越容易容易变成活化分子;如图所示:反变成活化分子;如图所示:反应的活化能是应的活化能是E E1 1,反应热是,反应热是E E1 1E E2 2。2 2化学反应速率与分子间的化学反应速率与分子间的有效碰撞有效碰撞频率有关,因此所频率有关,因此所有能够改
5、变有能够改变内能内能、运动速率运动速率,以及,以及碰撞几率碰撞几率的方法,都的方法,都可以用来改变、控制反应的速率。可以用来改变、控制反应的速率。加热加热、搅拌搅拌、增大反增大反应物的浓度应物的浓度、使用催化剂使用催化剂等都可以改变反应速率。等都可以改变反应速率。3 3浓度对反应速率的影响浓度对反应速率的影响(1)(1)结论:许多实验证明:在其他条件相同时,增大反应结论:许多实验证明:在其他条件相同时,增大反应物的浓度,化学反应速率物的浓度,化学反应速率增大增大;减小反应物浓度,化学;减小反应物浓度,化学反应速率反应速率减小减小。(2)(2)原因:其他条件不变时,增大反应物浓度,单位体积原因:
6、其他条件不变时,增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞几率增加,化学反应速率内活化分子数增多,有效碰撞几率增加,化学反应速率增大增大。问题探究问题探究1 1:改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有何影响?何影响?提示:提示:对于固体或纯液体物质,一般情况下其浓度可视对于固体或纯液体物质,一般情况下其浓度可视为常数,因此改变固体或纯液体的用量对化学反应速率为常数,因此改变固体或纯液体的用量对化学反应速率无影响。但固体物质的表面积的大小会影响化学反应速无影响。但固体物质的表面积的大小会影响化学反应速率,一般地,固体的颗粒越细,表面积就越大,反应速率
7、,一般地,固体的颗粒越细,表面积就越大,反应速率就越快。率就越快。4 4压强对反应速率的影响压强对反应速率的影响在其他条件不变时,对于有气体参加的反应,增大压强在其他条件不变时,对于有气体参加的反应,增大压强(或缩小反应容器的体积或缩小反应容器的体积),相当于,相当于增大反应物的浓度增大反应物的浓度,反应速率反应速率加快加快;反之减小压强;反之减小压强(或增大反应容器的体积或增大反应容器的体积),相当于相当于减小反应物的浓度减小反应物的浓度,反应速率,反应速率减慢减慢。5 5温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响(1)(1)结论:许多实验证明:其他条件相同时,升高温度反结论:许多实验证明:其
8、他条件相同时,升高温度反应速率应速率增大增大,降低温度反应速率,降低温度反应速率减小减小。(2)(2)原因:其他条件不变时,升高温度,一方面,分子的原因:其他条件不变时,升高温度,一方面,分子的能量增大,单位体积内活化分子百分数提高,活化分子能量增大,单位体积内活化分子百分数提高,活化分子数数增多增多,另一方面,分子之间的碰撞频率增大,两者使,另一方面,分子之间的碰撞频率增大,两者使得有效碰撞几率提高,反应速率增大。得有效碰撞几率提高,反应速率增大。6 6催化剂对反应速率的影响催化剂对反应速率的影响选用适当的催化剂是改变反应速率的常用有效方法之一。选用适当的催化剂是改变反应速率的常用有效方法之
9、一。催化剂能加快反应速率,是因为催化剂可以降低化学反催化剂能加快反应速率,是因为催化剂可以降低化学反应所需要的活化能,也就等于提高了应所需要的活化能,也就等于提高了活化分子百分数活化分子百分数,从而提高了有效碰撞的几率。从而提高了有效碰撞的几率。7 7除了上述几种方法之外,还有很多行之有效的改变化除了上述几种方法之外,还有很多行之有效的改变化学反应速率的方法,例如通过学反应速率的方法,例如通过光辐照光辐照、放射线辐照放射线辐照、超超声波声波、电弧电弧、强磁场强磁场、高速研磨高速研磨等等,总之,向反应体等等,总之,向反应体系输入能量,都有可能改变化学反应速率。系输入能量,都有可能改变化学反应速率
10、。问题探究问题探究2 2:根据能量变化,化学反应分为吸热反应和放根据能量变化,化学反应分为吸热反应和放热反应。升高温度,只是吸热反应的反应速率增大,对热反应。升高温度,只是吸热反应的反应速率增大,对吗?吗?提示:提示:不对。温度对反应速率的影响适用于物质以各种不对。温度对反应速率的影响适用于物质以各种状态参加的化学反应。不管是吸热反应还是放热反应,状态参加的化学反应。不管是吸热反应还是放热反应,升高温度,化学反应速率都增大,降低温度,化学反应升高温度,化学反应速率都增大,降低温度,化学反应速率都减小。速率都减小。要点一要点一有效碰撞与活化分子有效碰撞与活化分子 1.1.有效碰撞:能够发生化学反
11、应的碰撞。有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞。化学反应发生的先决条件是反应物分子之间必须发生碰化学反应发生的先决条件是反应物分子之间必须发生碰撞。撞。反应物分子之间的碰撞只有少数碰撞能导致化学反应的反应物分子之间的碰撞只有少数碰撞能导致化学反应的发生,多数碰撞并不能导致反应的发生,是无效碰撞。发生,多数碰撞并不能导致反应的发生,是无效碰撞。碰撞的频率越高,则化学反应速率就越大。碰撞的频率越高,则化学反应速率就越大。2 2活化能和活化分子活化能和活化分子(1)(1)活化分子活化分子(activated molecule)(activated molecule):在化学反应中,:在化学反应中,能量较
12、高,有可能发生有效碰撞的分子。能量较高,有可能发生有效碰撞的分子。活化分子之间之所以能够发生有效碰撞,是由于它们的活化分子之间之所以能够发生有效碰撞,是由于它们的能量高,发生碰撞时,能够克服相撞分子之间的排斥力,能量高,发生碰撞时,能够克服相撞分子之间的排斥力,破坏分子内部原子之间的破坏分子内部原子之间的“结合力结合力”,从而导致反应物分,从而导致反应物分子破坏,重新组合成生成物分子,发生化学反应。子破坏,重新组合成生成物分子,发生化学反应。活化分子百分数活化分子百分数(活化分子数活化分子数/反应物分子数反应物分子数)100%100%当温度一定时,对某一反应而言,活化分子百分数是一当温度一定时
13、,对某一反应而言,活化分子百分数是一定的。活化分子百分数越大,活化分子数越多,有效碰定的。活化分子百分数越大,活化分子数越多,有效碰撞次数越多。撞次数越多。3)3)活化能与化学反应速率。活化能与化学反应速率。活化能低活化能低普通分子易变成活化分子普通分子易变成活化分子活化分子百分数活化分子百分数大大有效碰撞次数多有效碰撞次数多反应速率快。反应速率快。利用有效碰撞理论可以解释外界条件利用有效碰撞理论可以解释外界条件(浓度、温度、压强、浓度、温度、压强、催化剂催化剂)对化学反应速率的影响。对化学反应速率的影响。例例1 1 下列说法正确的是下列说法正确的是()A A具有较高能量的反应物分子称为活化分
14、子具有较高能量的反应物分子称为活化分子B B反应物活化分子间的碰撞就是有效碰撞反应物活化分子间的碰撞就是有效碰撞C C活化能越小,一般分子就越容易成为活化分子活化能越小,一般分子就越容易成为活化分子D D反应物活化分子间的有合适取向的碰撞才是有效碰撞反应物活化分子间的有合适取向的碰撞才是有效碰撞【解析解析】能量高不一定是活化分子,只有能量较高且能量高不一定是活化分子,只有能量较高且能发生有效碰撞的分子才称为活化分子,能发生有效碰撞的分子才称为活化分子,A A错;反应物中错;反应物中活化分子间碰撞也不一定发生化学反应,如果分子不是活化分子间碰撞也不一定发生化学反应,如果分子不是沿着合适的取向相碰
15、撞,也不能使旧键断裂,故沿着合适的取向相碰撞,也不能使旧键断裂,故B B错;活错;活化能越小则一般分子成为活化分子越容易,具有一定能化能越小则一般分子成为活化分子越容易,具有一定能量的反应物分子间取向合适的碰撞才能发生反应,能发量的反应物分子间取向合适的碰撞才能发生反应,能发生反应的碰撞称为有效碰撞。生反应的碰撞称为有效碰撞。【答案答案】CDCD发生有效碰撞的分子一定是活化分子,但活化分子的碰发生有效碰撞的分子一定是活化分子,但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。撞不一定是有效碰撞。下列说法正确的是下列说法正确的是()A A活化分子碰撞即发生化学反应活化分子碰撞即发生化学反应B B升高温度会加快反
16、应速率,原因是增加了活化分子的升高温度会加快反应速率,原因是增加了活化分子的碰撞次数碰撞次数C C某一反应的活化分子的百分数是个定值某一反应的活化分子的百分数是个定值D D活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞【解析解析】活化分子之间发生的碰撞不一定是有效碰撞。活化分子之间发生的碰撞不一定是有效碰撞。升温会使分子的能量增大,增大了反应物中活化分子百升温会使分子的能量增大,增大了反应物中活化分子百分数,从而使有效碰撞次数增多。只有在一定条件下,分数,从而使有效碰撞次数增多。只有在一定条件下,活化分子在反应物中所占百分数才是定值。活化分子在反应物中所占百分数才是定值。【答
17、案答案】D D要点二要点二外界条件对反应速率的影响外界条件对反应速率的影响 1.1.浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响当其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率加快;当其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率加快;减小反应物浓度,反应速率减慢。减小反应物浓度,反应速率减慢。原因:当反应物浓度增大原因:当反应物浓度增大单位体积内分子数增多单位体积内分子数增多单单位体积内活化分子数增多位体积内活化分子数增多单位时间内有效碰撞次数增单位时间内有效碰撞次数增多多化学反应速率加快。化学反应速率加快。(1)(1)对于纯固体或纯液体,其浓度可视为常数,因而其物对于纯固体或纯液体,其浓度可视为常
18、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来增大表面积,加速率越快,故块状固体可以通过研细来增大表面积,加快反应速率。快反应速率。(2)(2)若为可逆反应,增大反应物浓度,正反应速率增大,若为可逆反应,增大反应物浓度,正反应速率增大,在瞬间内,生成物浓度可认为不变,逆反应速率不变。在瞬间内,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,生成物的浓度逐但随着反应的进行,反应物浓度
19、减小,生成物的浓度逐渐增大,故渐增大,故v正正逐渐减小,逐渐减小,v逆逆逐渐增大,直到两者相等。逐渐增大,直到两者相等。例例2 2 某学生做浓度对化学反应速率影响的实验时,将某学生做浓度对化学反应速率影响的实验时,将3 3支支试管编号为、,并按下表中物质的量进行实验,试管编号为、,并按下表中物质的量进行实验,记录下的时间数据是:记录下的时间数据是:16 s16 s、28 s28 s、33 s33 s,请将,请将3 3个数个数据填入下表的适当位置,并写出实验结论。据填入下表的适当位置,并写出实验结论。(1)(1)将对应的时间分别写出:将对应的时间分别写出:(a)_(a)_,(b)_(b)_,(c
20、)_(c)_。(2)(2)实验结论:实验结论:_。(3)(3)写出反应的化学方程式:写出反应的化学方程式:_。【解析解析】、组所用、组所用H H2 2SOSO4 4的浓度、体积相同,的浓度、体积相同,所加所加NaNa2 2S S2 2O O3 3与与H H2 2O O的体积比分别为的体积比分别为11,21,5111,21,51,故参,故参加反应的加反应的NaNa2 2S S2 2O O3 3的浓度由大到小的顺序为的浓度由大到小的顺序为 ,反,反应速率应速率 ,出现浑浊的时间,出现浑浊的时间 ,这说明,这说明,反应物浓度越大,化学反应速率越快。反应物浓度越大,化学反应速率越快。【答案答案】(1)
21、33(1)3328281616(2)(2)增大反应物浓度,化学反应速率加快增大反应物浓度,化学反应速率加快(3)Na(3)Na2 2S S2 2O O3 3H H2 2SOSO4 4=Na=Na2 2SOSO4 4S SSOSO2 2H H2 2O O比较与浓度有关的化学反应速率的快慢时,关键是看清比较与浓度有关的化学反应速率的快慢时,关键是看清反应物用量、浓度,比较参加反应的各物质的浓度大小反应物用量、浓度,比较参加反应的各物质的浓度大小 下列说法错误的是下列说法错误的是()A A决定化学反应速率的主要因素是参加反应的物质的性决定化学反应速率的主要因素是参加反应的物质的性质质B B升高温度可
22、使吸热反应的反应速率增大,使放热反应升高温度可使吸热反应的反应速率增大,使放热反应的反应速率减小的反应速率减小C C等量的甲烷在纯氧中燃烧的火焰温度比在空气中燃烧等量的甲烷在纯氧中燃烧的火焰温度比在空气中燃烧时高时高D D用物质的量浓度相同的盐酸分别跟相同质量的石灰石用物质的量浓度相同的盐酸分别跟相同质量的石灰石块和石灰石粉末作用,其起始的反应速率几乎相同块和石灰石粉末作用,其起始的反应速率几乎相同【解析解析】决定化学反应速率的主要因素是参加反应的决定化学反应速率的主要因素是参加反应的物质的性质,物质的性质,A A对;升高温度既能使放热反应的反应速率对;升高温度既能使放热反应的反应速率增大,又
23、能使吸热反应的反应速率增大,增大,又能使吸热反应的反应速率增大,B B错;等质量的错;等质量的CHCH4 4在纯氧气中燃烧时,氧气浓度大,反应速率快,单位在纯氧气中燃烧时,氧气浓度大,反应速率快,单位时间内放出热量多,时间内放出热量多,C C对;物质的量相同的盐酸分别跟相对;物质的量相同的盐酸分别跟相同质量的石灰石块和石灰石粉末作用,与石灰石粉末反同质量的石灰石块和石灰石粉末作用,与石灰石粉末反应速率快,应速率快,D D错。错。【答案答案】BDBD2 2压强对化学反应速率的影响压强对化学反应速率的影响重要结论:对于有气体参加的化学反应来说,当其他条重要结论:对于有气体参加的化学反应来说,当其他
24、条件不变时,增大气体的压强,可以增大化学反应速率;件不变时,增大气体的压强,可以增大化学反应速率;减小气体的压强,可以减小化学反应速率。减小气体的压强,可以减小化学反应速率。理论解释:在其他条件不变时,增大压强,就是增大了理论解释:在其他条件不变时,增大压强,就是增大了浓度浓度单位体积内活化分子数增多单位体积内活化分子数增多有效碰撞次数增多有效碰撞次数增多化学反应速率增大。因此,增大压强,可以增大化学化学反应速率增大。因此,增大压强,可以增大化学反应速率。反应速率。情况分类:情况分类:在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变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。对于气
25、体反应体系,有以下几种情况:的原因。对于气体反应体系,有以下几种情况:【解析解析】只要化学反应中无气体物质参加或生成,压只要化学反应中无气体物质参加或生成,压强对化学反应速率无影响。强对化学反应速率无影响。【答案答案】C C分析压强改变对化学反应速率的影响时,关键看气体反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,化学反反应速率一定改变;若气体反应物浓度无变化,化学反应速率不改变。同时要注意通常所说的压强增大是指压应速率不改变。同时要注意通常所说的压强增
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