第二节 影响化学反应速率的因素.ppt.ppt

第二节影响化学反应速率的因素,2004-10-14第一版，2010-03-20第二版,学习目标：掌握内因和外因如浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响重点、难点：外界条件对化学反应速率的影响,一、影响化学反应速率的内部条件,1、内因(主要因素),2、外因(次要因素),反应物质本身的性质。,例1、决定化学反应速率的主要因素是a、反应时的温度b、反应物的性质c、反应物的浓度d、容器内的压强,b,如：与水反应时，k比na剧烈；与h2反应时，f2比cl2剧烈。,物质本身的结构和性质是化学反应速率大小的决定因素，反应类型不同有不同的化学反应速率，反应类型相同但反应物不同，化学反应速率也不同。,分析同一反应,分析不同反应,a、化学键的强弱与反应速率的关系,b、化学物质的性质与反应速率的关系,例：f2、cl2、br2、i2与h2的反应。,hfhclhbrhi,例：mg、al、cu与稀硫酸的作用。,al与稀硫酸、浓硫酸的作用。,反应物分子中的化学键断裂、生成物分子中的化学键形成过程旧键断裂，新键生成,将大小相等的镁片、铁片投入到等浓度的盐酸中反应，观察到什么现象？谁反应的速率快呢？为什么？你觉得在这个反应中影响反应速率的因素是什么？,3-3。25,讨论影响化学反应速率的因素,内因：,外因：,反应物本质属性,我们很难改变！,有哪些？是如何影响化学反应速率的？,也很重要！,化学反应速率与分子间的有效碰撞频率有关。想一想，我们以前学过的、用过的和日常生活中改变速率的方法有哪些？我们知道的改变反应速率的措施有加热、搅拌、增大反应物的浓度、使用催化剂、汽车加大油门、炉膛安装鼓风机、把煤块粉碎后使用、用冰箱保存食物、糕点盒装小包除氧剂等等。,有效碰撞理论,1、化学反应的实质是：,化学反应的过程是原子重新组合的过程，是旧的化学键断裂，新的化学键形成的过程。,2、化学反应发生的先决条件：,反应物分子相互接触和碰撞,旧键的断裂、新键的形成都是通过反应物分子(或离子)的相互碰撞来实现的，如果反应物分子(或离子)间相互不接触、不碰撞，就不可能发生化学反应。因此，反应物分子(或离子)的碰撞是发生化学反的先决条件。,eg1.在101kpa和500oc时，0.001mol/l的hi气体，每升气体中，碰撞分子达每秒3.5x1028次之多。eg2.在常温下常压下,h2和o2混合可以长时间入置而不发生明显反应，可见，虽然反应物分子之间的碰撞次数很大，但并不是反应物分子(或离子)的每次碰撞都能发生化学反应。,分子运动,so2与o2的碰撞,有效碰撞,3、有效碰撞：,在化学上，把能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞；不能发生化学反应的碰撞叫无效碰撞。,能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。,没合适的取向,没足够的能量,足够的能量合适的取向,、有足够的能量使旧键断裂,、碰撞时要有合理的取向,好球！有效碰撞,分子运动,相互碰撞,分子具有足够的能量,活化分子,有合适的取向,有效碰撞,发生化学反应,化学反应发生的条件,化学反应速率与单位时间内分子间的有效碰撞次数（有效碰撞频率）有关。有效碰撞次数越多，反应速率越快。,4、活化分子特点：,、活化分子具有较高的能量，能量不足的分子获取能量后才能变成活化分子,、在温度不变时，对某一个反应来说，活化分子在反应物中所占的百分数是恒定的，且与温度呈正比。,活化分子百分数：（活化分子数/反应物分子数）100%,ec：活化分子所具有的最低能量ee：所有分子的平均能量ea：活化能,小结：碰撞理论,活化分子百分数：（活化分子数/反应物总分子数）100%,能够发生化学反应的碰撞。,有可能发生有效碰撞的分子。,活化分子所多出普通分子的那部分能量e1。,活化能越低，单位体积内活化分子数越多，化学反应速率就会越快。,有效碰撞：,活化分子：,活化能:,活化能和反应速率的关系:,小结,化学反应的历程,普通分子,活化能,活化分子,合理取向的碰撞,有效碰撞,思考：浓度、压强、温度、催化剂的变化对有效碰撞的频率有何影响？,浓度对化学反应速率的影响,0.01mol/l的kmno4溶液,0.1mol/lh2c2o4溶液,0.2mol/lh2c2o4溶液,快,慢,2kmno4+5h2c2o4+3h2so4=k2so4+2mnso4+10co2+8h2o,结论：其它条件相同时，增加反应物的浓度，反应速率加快；反之，降低反应物的浓度（含稀释），反应速率减慢。,浓度的一般讨论对象为气体或溶液，对于纯液体和固体，一般情况下其浓度是定值。,二、影响化学反应速率的外部条件-通常是次要条件,（一）、浓度对化学反应速率的影响,用碰撞理论来解释外界条件对化学反应速率的影响,（一）、浓度对化学反应速率的影响,浓度增大,单位体积内活化分子的数目增大（活化分子百分比不变，分子总数增大）,分子发生有效碰撞次数增多,化学反应速率增大,原因：在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子百分数是一定的，即单位体积内的活化分子数与反应物的浓度成正比。所以当反应物的浓度增大时，单位体积内的分子数增多，活化分子数也相应的增多，反应速率也必然增大。,规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应的速率。,注意：a、此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。,b、气体或溶液浓度的改变与反应速率的关系并不是一概如此，若随着浓度的改变，物质的本质发生了变化，那么反应速率的含义也不同了。如：硫酸与铁的反应,例1、在一定温度下，在两个体积相同的密闭容器中分别充入1molc和1molh2o(气)、2molc和1molh2o(气)，进行如下反应：c(s)+h2o(g)=co(g)+h2(g)，二者的反应速率：a.前者大b.后者大c.相等d.无法确定,c,解析：对于不溶的固体和纯液体来说，浓度都是不变的。在考虑浓度对反应速率的影响时，固体和纯液体的量的多少对于化学反应速率几乎不产生影响。所以，改变固体的量对于化学反应速率不产生影响。反应速率与接触表面积有关。,压强对化学反应速率的影响,（二）、压强对反应速率的影响,分析：对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积的反应物的物质的量，即增加反应物的浓度，单位体积内活化分子数增多，因而可以增大化学反应的速率。,结论：对于有气体参加的反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。,压强增大,浓度增大,单位体积内n活,有效碰撞,注意：压强影响，只适用于讨论有气体参加的反应，当然并不一定全部是气体。如果反应物是固体、液体、溶液时，改变压强对反应速率没有影响。,压强对反应的影响本质上是浓度的影响。当用不同的方法改变体系的压强时，应从本质出发，具体分析。,压强增大,气体的体积缩小,浓度增大,化学反应速率增大,单位体积内活化分子数增大,有效碰撞次数增多,用碰撞理论来解释外界条件对化学反应速率的影响,n2h2,ar,讨论1：取一个容积固定的密闭容器，充入ar后，对速率如何影响？,总气压增大,n2、h2浓度不变,这种做法绝不是教材中所说“增压”范畴，（教材中的增压必须缩容）,速率不变,n2h2,ar,讨论2：向容积可变的容器中充入惰性气体，分析速率变化情况,注意：,压强的“真变”与“假变”,注意：改变压强就是改变单位体积内气体的浓度，如果系统的压强虽然发生了变化，但是单位体积内气体的浓度并不发生改变时，反应速率也不改变。,小结：惰性气体对反应速率的影响（1）如果保持恒温恒容，加入惰性气体后，反应物的浓度，因此对反应速率。（2）如果恒温恒压，加入惰性气体后，反应体系体积，反应物的浓度，因此反应速率会。,结论：1、恒容时“假变”：加入稀有气体使压强增大，反应物和生成物的浓度都没有变化，所以化学反应速率不变。2、恒压时“真变”：加入稀有气体使体积增大，反应物和生成物的浓度都减小，所以化学反应速率减小。,压强对速率的影响是通过改变气体的浓度来改变的；若压强变化之后，气体的浓度未变，其化学反应速率不变。,例3、在一固定体积的密闭体系中发生反应：n23h22nh3。现采取下列措施：（1）往体系中充入一定量的氢气；（2）往体系中充入一定量的氮气；（3）往体系中充入一定量的he；（4）压缩容积使体积变小。哪些措施能够使反应速率增大？为什么？,答案：（1）、（2）、（4）能够使反应速率增大。因为它们都使反应物浓度增大，因而加快反应速率。,要点：（1）、（2）只是使个别反应物的浓度增大，此时，我们是从浓度变化的角度讨论它对化学反应速率的影响。（4）是使全体反应物的浓度同时发生改变，我们是从压强对化学反应速率的影响的角度讨论。后面当我们讨论化学平衡的时侯，也是同样处理的，这是本节、也是本章教材的难点之一，务必加以注意。,问题：（1）、（2）使反应物的浓度增大，与（4）使反应物的浓度增大，有什么不同？,例：密闭容器中通入1molh2和1moli2(气体)，压强为p（pa）在一定温度下使其发生以下反应：h2（g）+i2(g)=2hi(g)h,起始反应速率关系为va_vb_vc,巩固练习,压强、催化剂对化学反应速率的影响,温度对化学反应速率的影响,温度对化学反应速率的影响,温度对化学反应速率的影响,5ml0.1mol/l的h2so4,+5ml0.1mol/lna2s2o3,热水,冷水,快,慢,na2s2o3+h2so4=na2so4+so2+s+h2o,结论：其它条件相同时，升高温度，反应速率加快；反之，降低温度，反应速率减慢。,(三)、温度对化学反应速率的影响,温度对化学反应速率的影响,结论：其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率，降低温度，可以减慢反应速率。,升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。,原因：(1)活化分子数增加，有效碰撞次数增加（主）：浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，使原来一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增加了活化分子的数量，使有效碰撞次数增多，反应速率增大。(2)分子运动速率加快（次）：温度升高，使分子运动的速度加快，单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应的加快。也是一个原因。,用碰撞理论来解释外界条件对化学反应速率的影响,（三）、温度对化学反应速率的影响,升高温度,分数增加活化分子百,化分子数增加单位体积内活,有效碰撞次数增加,反应速率加快,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、温度对反应速率的影响，无论固体、液体、气体都适用。,每升高10，化学反应速率通常增大到原来的24倍。,已知:4h+4i-+o2=2i2+2h2o现有1mol/lki溶液、0.1mol/lh2so4溶液和淀粉溶液，请设计实验探究溶液出现蓝色的时间与温度的关系？,【结论】,其它条件相同时，温度高，出现蓝色的时间短；温度低，出现蓝色的时间长。,一般来说，温度每升高10，反应速率增大到原来的24倍。,催化剂对化学反应速率的影响,催化剂对化学反应速率的影响,【结论】其它条件不变时，选用适当的催化剂可以改变反应速率；正催化剂使反应速率加快，负催化剂使反应速率减慢。,（四）催化剂对化学反应速率的影响,注意：催化剂有正、负之分，如不作说明则为正催化剂！,注意：催化剂参与化学反应，反应前后化学性质不发生变化，物理性质可能发生变化。另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、中和反应等。,催化剂对化学反应速率的影响,催化剂对化学反应速率的影响,能量,反应物平均能量,生成物平均能量,能量,使用催化剂,活化分子能量,能量,反应过程,e1,e2,反应物,生成物,活化分子,活化能,活化分子变成生成物分子放出的能量,反应热,没加催化剂,加了催化剂,催化剂对反应速率的影响,规律：催化剂可以改变化学反应的速率。,分析原因：在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，因而使反应速率加快。,催化剂改变了反应机理，正催化剂降低了反应活化能，增大了活化分子百分数，使反应速率显著增大。,正催化剂,降低了反应活化能，则分子只需具有较低的能量就能变成活化分子，即反应所需的能量降低。,活化分子百分比增大，活化分子数增多,有效碰撞次数增大，化学反应速率加快,探究1设计实验比较在2ml5%的h2o2中加入fecl3和cuso4溶液各1ml，比较二者分解速率？,fecl3对该反应的催化效果更好,滴加0.1mol/l三氯化铁溶液到过氧化氢中比滴加0.1mol/l硫酸铜溶液到过氧化氢中，使过氧化氢的分解速率快很多，因此过氧化氢分解用三氯化铁作催化剂比用硫酸铜好得多；,探究2设计实验比较在4ml0.01mol/lkmno4和2ml0.1mol/lh2c2o4，加不加mnso4对反应速率有否影响？,mnso4对该反应有催化作用,高锰酸钾溶液（紫红色）加入草酸溶液，紫红色褪色，如果同时再加硫酸锰则褪色快些。,探究3现有5ml淀粉溶液、碘水、2mol/l硫酸溶液。设计实验比较唾液、稀硫酸对反应速率影响效果如何？,蓝色很快褪去,蓝色很难褪去,唾液对该反应的催化效果更好,催化剂是有选择性的,其它,光、电磁波、超声波、反应物的颗粒大小、溶剂的性质等。,增加,增加,不变,增加,加快,增加,增加,不变,增加,加快,不变,增加,增加,增加,加快,不变,增加,增加,增加,加快,小结：影响化学反应速率的外因,活化能：改变浓度、压强、温度都不能改变反应的活化能；只有催化剂能改变活化能的大小。,不同化学反应,反应物性质,反应速率决定于,同一化学反应,反应条件,反应速率决定于,反应物本身的性质,活化能的大小,单位体积内活化分子的多少,单位时间内有效碰撞次数的多少,化学反应速率的快慢,内因,外因,用碰撞模型解释化学反应速率的快慢,增大浓度(或加压),单位体积分子总数增多，但活化分子百分数不变,单位体积活化分子数增多,升高温度或催化剂,单位体积分子总数不变，但活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,反应速率加快,小结,(1)对于一个反应，若常温下已能较快地自发进行，则不需要改变外加反应条件；若通常情况下难以进行，则首先考虑增大浓度，其次考虑升高温度，再其次考虑加入催化剂或增大气体压强。若还不能进行，则考虑同时施加两种或三种条件.,(2)各条件对速率的影响大小是：催化剂温度浓度=压强。各种影响都有其局限性，要针对具体反应具体分析。,(3)对化学反应速率的影响除以上四点外，还有：光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速率、溶剂、形成原电池、氯离子盐蚀等等。,1、(04江苏-12)在下列过程中，需要增大化学反应速率的是a钢铁腐蚀b食物腐败c塑料老化d工业合成氨,2、(04甘肃理综9)在恒温恒容条件下，能使a(g)b(g)c(g)d(g)正反应速率增大的措施是a、减小c或d的浓度b、增大d的浓度c、减小b的浓度d、增大a或b的浓度,d,d,练习,3、用铁与稀硫酸反应制氢气,下列措施不能使生成氢气的速率加快的是a、加热b、不用稀硫酸而改用浓硫酸c、加水d、不用铁片而用铁粉,bc,4、采用哪些方法可以增大锌与稀硫酸反应的化学反应速率？,5、增大反应物的浓度使反应速率加快的主要原因是（）对于气体参与体系增大压强使反应速率加快的主要原因是（）升高温度使反应速率加快的主要原因是（）使用催化剂使反应速率加快的主要原因是（）a、活化分子百分数不变，但提高了单位体积内活化分子的总数b、增大分子的运动速率而使有效碰撞增加c、升高反应物分子的能量，使活化分子的百分数增加d、降低反应所需的能量，使活化分子百分数增加,a,a,c,d,6、设cco22co，h0反应速度v1，n23h22nh3，h0，反应速度为v2，对于上述反应，当温度升高时，v1和v2变化情况为,a、同时增大b、同时减小c、增大，减小d、减小，增大,a,5、把除去氧化膜的mg条，投入到盛有稀盐酸的试管中，发现h2的产生速率（v）与时间（t）的变化情况如下图所示，0t1速率变化的主要原因是什么？t1t2速率变化的主要原因是什么？,反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快；随着反应的进行，盐酸的浓度下降，使反应速率减慢，超过了反应放热的影响,（08上海卷）等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生气体体积v的数据，根据数据绘制得到图1，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是（）,a4321b1234c3421d1243,ac,6、将去掉氧化膜的镁条投入盛有稀盐酸的试管中，发现氢气产生的速率如图所示，其中(1)t1t2速率变化的主要原因是：(2)t3t4速率变化的主要原因是：,7、对于在一个密闭容器中进行的可逆反应：c(s)+o2=co2(s)，下列说法中错误的是()a、将碳块粉碎成粉末可以加快化学反应速率b、升高温度可以加快化学反应速率c、增大压强可以化学反应速率d、增加碳的量可以加快化学反应速率,c,8把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生h2的速率可由如图2-1-1表示，在下列因素中，盐酸的浓度，镁条的表面积，溶液的温度，氯离子的浓度，影响反应速率的因素是（）。（a）（b）（c）（d）,2kclo3+6nahso3=3na2so4+kcl+3h2so4，氢离子浓度增大，反应速率加快,反应物浓度减小，反应速率减慢,9氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成cl(-1)和s（+6）的反应速率如图2-1-4所示，已知这个反应速率随着溶液中h+增大而加快。反应开始时反应速率加快的原因是_。反应后期反应速率下降的原因是_。,7、为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定反应中生成的co2气体体积随反应时间变化的情况，绘制出曲线。请分析讨论以下问题。,（1）在ot1、t1t2、t2t3各相同的时间段里,反应速率最大的是_时间段，收集到气体最多的是_时间段。,t1-t2,t1-t2,（2）试分析三个时间段里，反应速率不同的可能原因(该反应是放热反应)。,（3）在t4后，为什么