高中化学 影响化学反应速率的因素名师导航 新人教版选修4

用心 爱心 专心1 第二节影响化学反应速率的因素第二节影响化学反应速率的因素 名师导航名师导航 知识梳理知识梳理 1 有效碰撞和活化分子 化学反应的实质是反应物分子中 生成物分子中 的过程 即反应物 分子中的原子重新组合成生成物分子的过程 而反应物分子发生碰撞时并不都能发生反应 有的碰撞能发生化学反应 有的不能 化学反应速率与分子间的 频率有关 因此所有能够改变 以及 的外界条件 都可以用来 反应的 速率 等都可以改变反应速率 2 影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素分为内因和外因两个方面 内因是指反应物本身的性质 如 金属钠与冷水剧烈反应 而镁和沸水仅能微弱反应 影响化学反应速率的决定因素是内因 外因是指外界条件如 等 改变了这些条件 可 以改变化学反应速率 其根本原因是改变了单位体积内 的数目 也就改变了分子 间发生 的机会 从而改变了化学反应速率 其他条件 除上述四种常见的反应条 件外 还有光 超声波 激光 放射线 电磁波等均可改变化学反应速率 3 浓度对反应速率的影响 分析实验 2 2 的数据 表明 结论 在其他条件相同时 增大反应物的浓度 化学反应速率 减小反应物 浓度 化学反应速率 在其他条件不变时 活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的 因此单位体积 内活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比 也就是与反应物的浓度成正比 当反应物浓度增大时 单位体积内分子总数 活化分子数也相应 单位 时间内有效碰撞次数 化学反应速率加快 4 压强对反应速率的影响 在其他条件不变时 一定质量的气体所占的体积与 成反比 对于有气体参加 的反应 增大压强 或缩小反应容器的体积 一定质量气体的体积就缩小 单位体积内气 体的分子数增加 即增大了单位体积内的 活化分子碰撞机率增大 相当于 反应速率 反之 减小压强 或增大反应容器的体积 一定质量气体 的体积就扩大 单位体积内气体的分子数减少 即减少了单位体积内的 活化分 子碰撞几率减小 相当于 反应速率 压强的影响只适用于讨论有气体参加的反应 压强对反应速率的影响 必然伴有反应 容器体积的改变 归结到反应物浓度的改变 如果压强改变 而反应容器的体积不变时 反应物浓度不变 反应速率也不会改变 由于固体 液体粒子间的 增大压强几乎不能改变它们的 因此可 以认为对只有固体或液体参加的反应 压强的变化对于反应速率的影响可以 5 温度对反应速率的影响 Na2S2O3溶液与稀硫酸反应的化学方程式为 Na2S2O3 H2SO4 S SO2 Na2SO4 H2O 分析实验 2 3 的数据 在实验中 首先出现浑浊 结论 其他条件相同时 升高温度反应速率 降低温度反应速率 用心 爱心 专心2 浓度一定时 升高温度一方面使分子获得 使一部分能量较低的分子转化 为 增加了反应物分子中活化分子的 使 次数增加 另 一方面含有较高能量的分子间 也随之提高 这两个方面都使分子间的 提高 所以反应速率加快 6 催化剂对反应速率的影响 写出 H2O2分解的化学方程式 2H2O2MnO22H2O O2 MnO2 分析实验 2 4 表明 MnO2能 H2O2的分解 是 H2O2分解的 选 用适当的催化剂可以提高反应速率 结论 一般地 使用催化剂 可以加快化学反应速率 使用适当的催化剂是改变反应速率的常用有效方法之一 由于催化剂可以 使发生反应所需的 降低 也就等于提高了 从而提高了 除此之外 对于给定条件下反应物之间 能够同时发生多个反应的情况 理想的催化剂还具有大幅度提高目标产物在最终产物中的 比率 7 总结 浓度 压强 温度 催化剂对反应速率的影响 疑难突破疑难突破 1 怎样理解化学反应速率与分子间的有效碰撞频率的关系 剖析 剖析 例如篮球运动员投篮命中的前提条件有两个 一是运动员应具有足够的能量 二是 应有合适的取向 分子能发生有效碰撞的道理亦是如此 化学反应发生的先决条件 反应 物分子 或离子 间的碰撞 但反应物分子发生碰撞时并不一定都能发生反应 有的碰撞 能发生化学反应 有的则不能 能够发生有效碰撞的分子称为活化分子 在其他条件不变 时 某一反应 活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的 所以 单位体积内活化 分子的数目与单位体积内反应物分子总数成正比 也和反应物浓度成正比 即单位体积内 活化分子的数目多 发生有效碰撞的频率就高 反应速率就快 2 怎样分析化学反应速率图象 剖析 剖析 分析化学反应速率图象 要注意分析图象的变化趋势 分清影响化学反应速率的因 素 一般要从以下几个方面分析 1 分析起点 分清反应物或生成物 浓度或物质的量减少的是反应物 浓度或物质的量 增大的是生成物 反应物以高于原点为起点 反应物多以原点为起点 2 分析变化趋势 如升温或降温 加压加减压等 注意浓度 温度 压强的改变等对化 学反应速率的影响 3 分析终点 确定反应物消耗的浓度或生成物增大的浓度 4 分析时间 如速率图象中的拐点 突变点等 注意分析曲线的连续或跳跃所代表的含 义 问题探究问题探究 用心 爱心 专心3 问题问题 1 对有气体参加的反应 我们通常可以说改变压强可以改变反应速率 请探究对有 气体参加的反应 改变压强对反应速率一定有影响吗 探究 探究 单位体积内活化分子的数目与反应物浓度成正比 所以压强对化学反应速率的影响 归根到底是浓度的影响 若反应物浓度发生了改变 化学反应速率发生改变 反之 则不 变 以 2SO2 O2 2SO3为例 通过下列方法讨论改变压强对反应速率的影响 1 保持温度不变 将容器体积缩小 SO2 O2 SO3的浓度都增大 单位体积内活化分 子的数目增加 反应速率加快 2 保持容积不变 充入 O2 增大压强 增大了反应物的浓度 单位体积内活化分 子的数目增加 反应速率加快 充入 N2或与反应无关的气体如稀有气体 增大压强 SO2 O2 SO3的浓度都没有 变化 单位体积内活化分子的数目不变 反应速率不变 3 保持压强不变 充入 N2或与反应无关的气体如稀有气体 体积必将增大 SO2 O2 SO3的浓度均减小 单位体积内活化分子的数目减少 反应速率减小 问题问题 2 催化剂为什么会影响化学反应速率 探究 探究 使用催化剂能影响化学反应速率的原因现在认为是它能够降低反应所需的能量 从 而使更多的反应物分子转化为活化分子 极大地增加了单位体积内反应物分子中活化分子 所占的百分比 使有效碰撞的几率大大增加 从而成千上万倍的增加化学反应速率 但有的催化剂却是起到减慢化学反应速率的作用 这种催化剂叫做负催化剂 一般无 特殊说明 催化剂即指能加快化学反应速率的正催化剂 催化剂常因接触杂质等使其催化性能明显下降 这种现象叫做催化剂中毒 不同催化剂对温度的要求不同 它只有在一定温度下才能使其催化效果达到最佳 典题精讲典题精讲 例 1 把稀硫酸倒在亚硫酸钠粉末上 能使反应的最初速率加快的是 A 增大亚硫酸钠粉末的量 B 硫酸浓度增大一倍 用量减少到原来的 1 2 C 硫酸浓度不变 用量增大一倍 D 使反应在较高温度下进行 思路解析 思路解析 该题考查的是影响化学反应速率的外界因素 要熟悉温度 浓度 压强 催化 剂 表面积等对化学反应速率的影响 本题中 A 固体物质和液体物质 不是溶液 的浓 度是不变的 所以增加亚硫酸钠粉末并不改变其浓度 对反应速率无影响 B 由于硫酸浓 度增大一倍 所以反应的初始速度加快 至于硫酸用量的多少 只影响参加反应的物质的 量的多少 而不影响反应速率 故 B 正确 C 项中硫酸的浓度没变 故对反应速率无影响 D 项反应在较高温度下进行 反应速率加快 答案 答案 BD 例 2 反应 C S H2O g CO g H2 g 在一可变容积的密闭容器中进行 下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是 A 增加 C 的量 B 将容器的体积缩小一半 C 保持体积不变 充入 N2使体系压强增大 D 保持压强不变 充入 N2使容器体积增大 思路解析 思路解析 A 选项中 C 为固态反应物 增加固体的量对反应速率无影响 B 选项中将容器 体积缩小一半 压强增大 反应速率加快 C 选项中充入 N2使体系压强增大 但容器体积 未变 参加反应的各气体浓度未变 反应速率不变 D 选项中保持压强不变 充入 N2使容 器体积增大 参加反应的各气体浓度减小 反应速率减小 答案 答案 AC 例 3 把除去氧化膜的镁条投入稀盐酸中 化学反应速率随时间变化的情况如图 2 8 所 用心 爱心 专心4 示 图 2 8 1 其中 t1 t2化学反应速率变化的主要原因是 2 t2 t3化学反应速率变化的主要原因是 思路解析 思路解析 从图中可知速率曲线从 t1时某一高度上升到 t2后下降 这与盐酸的浓度随反应 进行 t1 t2 t3逐渐减小 速率也应逐渐减小矛盾 然而事实就是这样 如何从影响反应 速率的其他外界因素 压强 温度 催化剂角度去分析呢 从反应本质和反应外界条件来 看 压强 催化剂 没加入催化剂 的影响均可排除 温度的影响是重点对象和关键 若从 温度的影响来看肯定是升高了反应体的温度 且温度升高的影响大于浓度减小的影响 但 并没有加热 所以只能是反应本身所产生的热量所致 t2 t3主要是浓度减小占主要影响因 素了 即在镁条与稀盐酸反应过程中 影响化学反应速率的主要因素有氢离子浓度的降低 和反应放热使温度升高 当反应放热使温度升高对化学反应速率的影响大于氢离子浓度降 低对化学反应速率的影响时 曲线呈上升趋势 t2 t3段 氢离子浓度降低对化学反应速率 的影响大于反应放热反应温度升高对化学反应速率的影响 曲线呈下降趋势 答案 答案 1 温度升高对化学反应速率的影响大于氢离子浓度降低对化学反应速率的影响 曲线呈上升趋势 2 氢离子浓度降低对化学反应速率的影响大于放热反应温度升高对化学反应速率的影响 曲线呈下降趋势 知识导学知识导学 本节主要讨论影响化学反应速率的因素 对化学反应速率的感性认识在理论上进行升 华 浓度 压强 温度 催化剂对速率的影响是本节的重点 对本节的学习应多利用实验 数据 联系生活中有关影响化学反应速率的事实 考虑这些因素是如何影响化学反应速率 的 其原因是什么 要从化学键角度思考反应物分子中键能的高低对反应的活化能及反应 速率的影响 并且要注意要结合图象总结规律 在其他条件不变时 某一反应活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的 所以 单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物分子总数成正比 也和反应物浓度成正比 利用有效碰撞理论可以解释外界条件对化学反应速率的影响 即浓度 温度 压强 催化 剂对化学反应速率的影响 说明 纯固体或纯液体的浓度可视为常数 物质的量的改变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 对于某反应来讲 其他条件不变时 单位体积内活化分子数目与单位体积内反应物 分子总数成正比 即和反应物浓度成正比 说明 若参加反应的物质为固体或液体 溶液 由于压强的变化对它们的浓度几乎 无影响 可以认为反应速率不变 对于有气体参加的可逆反应 增大压强 正反应速率 逆反应速率都增大 减小压 强 正反应速率 逆反应速率都减小 对于有气体参加的反应而言 改变压强 对化学反应速率产生影响的根本原因是引 用心 爱心 专心5 起浓度改变所致 所以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 这种 改变对反应体系的浓度产生何种影响 由此判断出对反应速率有何影响 说明 实验表明 温度每升高 10 化学反应速率通常增大到原来的 2 4 倍 温 度对反应速率影响的经验公式 2 4 1 2 v v 10 12 tt 温度对反应速率影响的规律 对吸热反应 放热反应都适用 反应若是可逆反应 升高温度 正反应速率 逆反应速率都加快 但吸热反应增加 的程度比放热反应增加的程度大 降低温度 正反应速率 逆反应速率都减小 吸热反应 速率减小的程度比放热反应减小的程度大 说明 使用催化剂可以改变反应速率 改变 包括加快或减慢 把能加快反应速率 的催化剂叫正催化剂 减慢反应速率的催化剂叫负催化剂 如果没有特别说明均指正催化 剂 催化剂有选择性 不同的反应有不同的催化剂 具有一定的活化温度 催化剂不同 活化温度不同 催化剂不能改变反应 不能改变生成物的量 也不能使本来不会发生的反应变为可 能 如果为可逆反应 催化剂可同等程度地改变正 逆反应的速率 不同的反应 速率差异很大 同一个化学反应 在不同条件下进行 速率也有差异 疑难导析疑难导析 首先要明确什么是有效碰撞 能够发生化学反应的碰撞是否是有效碰撞 还要清楚发生有效碰撞必须具备什么条件 一是发生碰撞的分子是否必须具备一定的 能量 二是碰撞时是否必须有合适的取向 要弄清活化分子是否必须具备一定的能量 能量不足的分子怎样才能变成活化分子 利用有效碰撞理论能否解释外界条件对化学反应速率的影响 即浓度 温度 压强 催化剂对化学反应速率的影响 要清楚化学反应速率图象的含义 利用化学反应速率图象分析 解决化学反应速率问 题时 要立足于对应的化学反应方程式 应用所学的化学反应速率变化规律 分析坐标系 中图象的含义 注意化学反应中 反应物浓度的消耗与生成物浓度的增加的量之比与化学计量数之比 的关系 化学反应速率图象中要分清图象中的 渐变 与 突变 增大 与 减小 等变化 问题导思问题导思 可分以下几种情况讨论 1 恒温时 增大压强体积变化情况浓度变化情况反应速率变 引起 引起 引起 化情况 2 恒容时 充入气体反应物浓度变化情况总压变化情况 引起 引起 速率变化情况 引起 充入 惰气 总压 各物质浓度 反应速率的变化情况 引起 用心 爱心 专心6 3 恒压时 充入 惰气 体积变化情况各反应物浓度变化情况 引起 引起 反应速率变化情况 引起 催化剂在反应前后质量和化学性质虽然没有发生变化 但催化剂会影响化学反应速率 其原因的探究要从催化剂对反应所需能量的影响入手 是否使更多的反应物分子转化为活 化分子 对单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分比有何影响 使有效碰撞的几率 有何改变 还要强调催化剂是否都加快化学反应速率 最后要说明接触杂质的存在对催化剂催化性能有什么影响 温度对催化剂催化效果有 什么影响 典题导考典题导考 绿色通道 绿色通道 影响化学反应速率的外因主要是浓度 压强 温度 催化剂等 能否加快化学 反应速率主要看能否增大单位体积内活化分子百分比 除此之外 增大反应物的接触面积 也是经常考查的加快反应速率的方式 增大反应物表面积的方法一般是把块状固体粉碎成 粉末状固体 典题变式 1 下列因素一定会使化学反应速率加快的是 增加反应物物质的量 升高温度 缩小容器体积 加入生成物 A B C D 答案 答案 D 黑色陷阱 黑色陷阱 同