高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第3节 化学反应的速率 第2课时课件 鲁科版选修4.ppt

第2课时外界因素对化学反应速率的影响 第2章第3节化学反应的速率 学习目标定位 1 理解浓度 压强 温度 催化剂对化学反应速率的影响 掌握其一般规律 2 知道反应速率常数 活化能的含义 能够根据相应规律解决有关问题 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 一 浓度 压强对化学反应速率的影响 1 浓度对化学反应速率的影响 1 一般规律其他条件不变 增大反应物浓度可以化学反应速率 减小反应物浓度可以化学反应速率 2 定量关系 反应速率方程对于任意一个化学反应aa bb cc dd 其反应速率方程为v kcm a cn b 式子中m n k都是由实验测得 与化学方程式中的系数 增大 减小 无关 反应速率常数 k 单位浓度 温度 催化剂 越快 2 压强对化学反应速率的影响 1 一般规律对于气体反应 其他条件不变时 压强与浓度成 增大压强 化学反应速率 减小压强 化学反应速率 2 对于只有固体和液体参加的反应 压强的变化对于反应速率的影响 正比 增大 减小 可以忽略不计 1 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物质的用量对化学反应速率无影响 2 固体反应物的颗粒大小对固体表面积的影响很大 固体颗粒越细 表面积越大 反应速率越大 3 压强对反应速率的影响是通过改变气体浓度实现的 对于密闭容器中有气体参加的化学反应 温度一定时 改变 不变 例1反应3fe s 4h2o g fe3o4 s 4h2 g 在一可变容积的密闭容器中进行 试回答 1 增加fe的量 其反应速率 填 增大 不变 或 减小 下同 解析fe为固体 因此增加fe的量 反应速率不变 答案 解析 2 将容器的体积缩小一半 正反应速率 逆反应速率 解析将容器的容积缩小一半 体系中各气态物质的浓度均增大 正反应速率和逆反应速率都增大 不变 增大 增大 3 保持体积不变 充入n2使体系压强增大 正反应速率 逆反应速率 解析保持容器的容积不变 充入n2使体系压强增大 体系中各物质的浓度不变 正反应速率和逆反应速率均不变 答案 解析 4 保持压强不变 充入n2使容器的体积增大 正反应速率 逆反应速率 解析保持压强不变 充入n2使容器的容积增大 体系中各气态物质的浓度均减小 正反应速率和逆反应速率均减小 不变 不变 减小 减小 规律总结 常见的几种压强改变形式 1 恒温缩小 或增大 容器体积压强增大 或减小 反应速率增大 或减小 2 恒温恒容充入反应气体该物质浓度增大反应速率增大 3 恒温恒容充入 无关气体 容器总压增大 但反应混合物的各组分浓度不变 反应速率不变 4 恒温恒压充入 无关气体 体积增大反应混合物各组分的浓度减小反应速率减小 例2把下列4种x的溶液 分别加入到4个盛有10ml2mol l 1盐酸的烧杯中 并加水稀释到50ml 此时x与盐酸缓慢地进行反应 其中反应速率最大的是a 20ml3mol l 1b 20ml2mol l 1c 10ml4mol l 1d 10ml2mol l 1 解析本题中反应速率的大小是由混合后反应物浓度的大小决定的 由于最后溶液体积相同 所以混合前x的物质的量越大 混合后其浓度越大 反应速率越快 答案 解析 易错警示 1 分析两溶液混合后反应物浓度对反应速率的影响时 应根据混合后溶液中反应物的浓度 而不是混合前溶液的浓度 2 分析溶液中进行的离子反应浓度对反应速率的影响时 应注意离子浓度改变的方式 加入无关的离子 不影响反应速率 二 温度对化学反应速率的影响 1 一般规律当其他条件不变时 升高温度 化学反应速率 降低温度 化学反应速率 2 经验规律范托夫近似规律 对于在溶液中发生的反应 温度每升高10k 反应速率增加到原来的倍 利用此经验规律可以对一些反应的化学反应速率做粗略估计 增大 减小 2 4 3 理论解释 1 根据基元反应碰撞理论 能量较高 相互之间发生碰撞 能够引发化学反应发生的反应物分子叫做活化分子 化学反应一般需要一个活化的过程 即能发生反应的分子 必须是先 能量后形成活化分子 普通反应物分子形成活化分子所吸收的叫活化能 ea 由阿伦尼乌斯公式k k为反应速率常数 a为比例系数 e为自然对数的底 r为摩尔气体常量 ea为活化能 知 活化能越高 反应速率常数越小 反应速率越 2 升高温度 可以提高反应物分子的 增大反应物分子形成活化分子的比例 反应速率增大 吸收 能量 小 能量 1 温度对化学反应速率的影响规律对于吸热 放热反应都适用 2 对于可逆反应 升高温度 正 逆反应速率均增大 但增大的程度不同 降低温度 正 逆反应速率均减小 但减小的程度不同 例3设c s co2 g 2co g h 0 反应速率为v1 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0 反应速率为v2 对上述反应 当温度升高时 v1和v2的变化情况为a 同时增大b 同时减小c v1增大 v2减小d v1减小 v2增大 解析温度对化学反应速率的影响适用于任何反应 升高温度反应速率增大 降低温度反应速率减小 答案 解析 易错警示 升高温度 放热反应和吸热反应的反应速率都增大 降低温度 放热反应和吸热反应的反应速率都减小 例4反应a g 3b g 2c g h 0 达到平衡后 将气体混合物的温度降低 下列叙述中正确的是a 正反应速率变大 逆反应速率变小 平衡向正反应方向移动b 正反应速率变小 逆反应速率变大 平衡向逆反应方向移动c 正反应速率和逆反应速率都变小 平衡向正反应方向移动d 正反应速率和逆反应速率都变小 平衡向逆反应方向移动 解析该反应是放热的气体分子数减小的可逆反应 降温 正 逆反应速率均变小 平衡向放热反应即正反应方向移动 答案 解析 规律总结 升高温度 v正 v逆增大倍数不同 降温 v正 v逆减小倍数不同 故改变温度 平衡发生移动 三 催化剂对化学反应速率的影响 1 催化剂的概念催化剂是能化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质 的物质 加快 不变 2 催化剂对化学反应速率的影响原因分析 1 某些反应使用催化剂前后的活化能及反应速率常数之比如下表所示 分析上表数据 回答下列问题 使用催化剂 其反应的活化能有何变化 反应速率常数有何变化 使用催化剂 反应的活化能大幅度降低 反应速率常数变大 使用催化剂对其化学反应速率有怎样的影响 与其他因素 如浓度 温度等 相比较 催化剂对化学反应速率的影响程度如何 为什么 2 催化剂的催化原理 催化剂通过参与化学反应改变反应历程 降低反应的来提高化学反应速率 化学反应速率增大 比温度 压强 浓度对化学反应速率影响程度都要大 加快的速率可达几千倍 催化剂可以较大幅度地降低反应的活化能 活化能 催化剂对化学反应速率的影响特点 1 催化剂具有 某反应中的催化剂不一定适用于其他反应 故工业生产中 常需要选取特定的催化剂来提高生产效率 2 催化剂具有高效性 可以较大幅度降低反应的活化能 从而有效地提高化学反应速率 3 催化剂地改变正 逆反应速率 但催化剂引起平衡移动 改变化学平衡常数 改变平衡转化率 选择性 同等倍数 不能 不 不 例5对于某一可逆反应 使用催化剂的作用在于a 提高反应物的平衡转化率b 同等程度改变正 逆反应速率c 增大正反应速率 减小逆反应速率d 改变平衡混合物的组成 解析根据催化剂的作用原理可知 催化剂不能改变平衡转化率 不能影响化学平衡的移动 能同等倍数地改变正 逆反应速率 值得注意的是 催化剂不是只提高正反应速率 而是同时 同等程度地提高正 逆反应速率 答案 解析 规律总结 加入催化剂 四不变 不改变平衡常数 平衡转化率 反应焓变及本身性质 例6某反应过程能量变化如图所示 下列说法正确的是a 反应过程a有催化剂参与b 该反应为吸热反应 热效应等于 hc 使用催化剂 可改变该反应的活化能d 有催化剂的条件下 反应的活化能等于e1 e2 解析由题图可知 a是没有催化剂参与的反应过程 b是有催化剂参与的变化过程 反应物的能量高于生成物的能量 所以反应放热 c项正确 答案 解析 方法规律 1 使用催化剂可以同时降低正 逆反应的活化能 正 逆反应速率改变倍数相同 2 反应焓变 h e反应物 e生成物 达标检测 1 下列关于反应速率与参与反应物质的浓度的关系式v kca a cb b 的叙述中 正确的是a 对于所有的化学反应 k是数值和单位都不变的常数b a b是化学方程式中a和b的系数c 对于某个特定的化学反应 k与所有外界条件都无关d v kca a cb b 需要通过实验来确定 不能随意根据化学方程式直接写出 答案 1 2 3 4 5 6 7 2 下列有关化学反应速率的说法正确的是a 用铁片和稀硫酸反应制取氢气时 改用98 的浓硫酸可加快产生氢气的速率b 100ml2mol l 1的盐酸跟锌片反应 加入适量的氯化钠溶液 反应速率不变c so2的催化氧化是一个放热的反应 所以升高温度 反应速率减慢d 汽车尾气中的no和co可以缓慢反应生成n2和co2 减小压强反应速率减慢 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析a项中 改用98 的浓硫酸 铁发生钝化 不产生氢气 b项 加入氯化钠溶液使盐酸浓度变小 c h 减小 反应速率减慢 c项 升高温度 放热反应和吸热反应的反应速率都加快 d项 减小压强 有气体参加的化学反应的速率减慢 1 2 3 4 5 6 7 解析a项 na2co3 h2so4 na2so4 h2o co2 既降低了c h 反应速率减小 又减少了n h 生成的h2减少 b项 c h 不变 n h 增大 反应速率不变 生成的h2增加 c项 ch3coo h ch3cooh 降低了c h 反应速率减小 因为2ch3cooh zn ch3coo 2zn h2 故产生h2的总量不变 d项 在酸性条件下具有强氧化性 消耗h 且被还原为no 产生h2的总量减少 3 100ml3mol l 1的硫酸溶液跟过量锌粉反应 在一定温度下 为了减缓反应进行的速率 又不影响生成氢气的总量 可向反应物中加入适量的a na2co3固体b 3mol l 1的硫酸c ch3cook溶液d kno3溶液 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析比较同一个化学反应在不同条件下的反应速率大小时 催化剂 温度对反应的影响程度较大 温度相同时 反应物的浓度越大 反应速率就越大 4 向四个容积相同的密闭容器中分别充入一定量的so2和o2 反应开始时 按正反应速率由大到小排列正确的是甲在500 时 10molso2和5molo2的反应乙在500 时 用v2o5作催化剂 10molso2和5molo2的反应丙在450 时 8molso2和5molo2的反应丁在500 时 8molso2和5molo2的反应a 甲 乙 丙 丁b 乙 甲 丙 丁c 乙 甲 丁 丙d 丁 丙 乙 甲 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 5 对于反应2so2 g o2 g 2so3 g 能增大正反应速率的措施是a 通入o2b 增大容器容积c 移去部分so3d 降低体系温度 解析增大容器容积 移去部分so3 即减少浓度 而减少物质的浓度 降低温度均减小反应速率 b c d错误 a中增加o2的浓度 反应速率加快 a正确 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 6 na2s2o3溶液与稀硫酸反应的化学方程式为na2s2o3 h2so4 na2so4 so2 s h2o 下列各组实验中最先出现浑浊的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 7 在一定条件下 二氧化硫和氧气发生反应 2so2 g o2 g 2so3 g 1 降低温度 化学反应速率 填 增大 减小 或 不变 解析降低温度 化学反应速率减小 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 减小 2 600 时 在一容积为2l的密闭容器中 将二氧化硫和氧气混合 在反应进行至10min和20min时 分别改变了影响反应的一个条件 反应过程中so2 o2 so3物质的量变化如图所示 前10min正反应速率变化趋势是逐渐 填 增大 减小 或 不变 前15min内用so3表示平均反应速率为 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 减小 1 33 10 3mol l 1 min 1 解析前10min随着反应的不断进行 反应物so2和o2的浓度不断减小 正反应速率变化趋势是逐渐减小 前15min内用so3表示的平均反应速率为 1 2 3 4 5 6 7 3 图中反应进程 表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是 解析反应过程中so2 o2 so3物质的量不随时