2018版高中化学人教版选修4课件：2.2 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,1.能说出活化能的含义及其对化学反应速率的影响。2.通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响,会运用其一般规律。3.通过催化剂实际应用的事例,能说出其在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。4.能说出化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。,一,二,一、有效碰撞理论1.有效碰撞2.活化能和活化分子(1)活化分子:能够发生有效碰撞的分子。(2)活化能:活化分子所多出的那部分能量(或普通分子转化成活化分子所需要的能量)。,一,二,3.化学反应的过程,(反应物、生成物的能量与活化能的关系),一,二,二、影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。例如金属钠与冷水剧烈反应,而镁和沸水仅能微弱反应。,一,二,1.浓度对反应速率的影响(1)规律。当其他条件不变时,(2)解释。,反之,反应物浓度减小,反应速率减小。,一,二,思考感悟1改变反应物的用量对化学反应速率一定有影响吗?提示:不一定。对于固体或纯液体,一般情况下其浓度视为常数,因此改变固体(表面积变化不大时)或纯液体的用量对化学反应速率无影响。,一,二,2.压强对反应速率的影响(1)压强变化引起浓度变化的图示。,(2)规律。,一,二,(3)解释。,思考感悟2反应N2+O2 2NO,在体积不变的密闭容器中进行,若向容器内充入He使气体压强增大,能否增大反应速率?提示:反应速率不变。因为充入He仅使体系的总压强增大,但反应容器体积不变,各反应物的浓度不变,化学反应速率不变。改变压强能否影响化学反应速率,关键是看其是否改变各反应物的浓度。,一,二,3.温度对反应速率的影响(1)规律。当其他条件不变时,(2)解释。,反之,降低温度,反应速率减小。,一,二,思考感悟3对于一个放热的可逆反应,升温时增大正反应速率,减小逆反应速率。这种说法对吗?提示:不对。温度对正、逆反应速率的影响是一致的,升温时正、逆反应速率都增大,只是影响的程度不同。,一,二,4.催化剂对反应速率的影响(1)规律。当其他条件不变时,使用催化剂,可以增大化学反应速率。(若不特别指明,催化剂就是指正催化剂)(2)解释。,5.其他因素对化学反应速率的影响如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、增大反应物接触面积等,均会对化学反应速率产生影响。,一、外界条件对反应速率的影响1.外界条件对反应速率产生影响的本质,2.浓度对化学反应速率的影响在其他条件不变时,增大反应物浓度,反应速率增大;减小反应物的浓度,反应速率减小。原因:当反应物浓度增大单位体积内分子数增多单位体积活化分子数增多(活化分子浓度增大)单位时间内有效碰撞次数增多化学反应速率增大。特别提醒对于纯固体或纯液体,其浓度可视为常数,因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。固体物质的反应速率与接触面积有关,固体颗粒越细,表面积越大,反应速率越大,故块状固体可以通过研细增大表面积,来加大反应速率。若为可逆反应,增大反应物浓度,正反应速率增大,在瞬间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,反应物浓度又逐渐减小,生成物的浓度逐渐增大,故v(正)逐渐减小,而v(逆)逐渐增大,直到两者相等。,3.压强对化学反应速率影响的几种情况改变压强,对化学反应速率的影响的根本原因是引起浓度改变。所以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。(1)对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强时,反应物浓度变化很小,可忽略不计,因此对化学反应速率无影响。,特别提醒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缩加压。,4.温度对化学反应速率的影响温度升高时,化学反应速率加大;温度降低时,化学反应速率减小。在浓度一定时,升高温度,反应物分子的能量增加,使一部分原来能量较低的分子变成活化分子,从而增大了反应物分子中活化分子的百分数,使单位时间内有效碰撞次数增多,因而使反应速率增大。此外,由于温度升高,会使分子的运动速率加大,这样单位时间里反应物分子间的碰撞次数增加,反应速率也会相应地增大。但前者是反应加快的主要原因。许多实验表明:温度每升高10 ,反应速率通常增大到原来的24倍。若温度为t1 时化学反应速率为v1,温度升至t2 时化学反应速率为v2,则温度对反应速率影响的经验公式为,特别提醒温度对反应速率的影响规律,对吸热反应、放热反应都适用,且不受反应物状态的限制。对于可逆反应,升温时,吸热反应速率增大的倍数大于放热反应速率增大的倍数;降温时,吸热反应速率减小的倍数大于放热反应速率减小的倍数。,5.催化剂对化学反应速率的影响在其他条件不变时,使用正催化剂,能够降低反应所需的能量,这样就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,从而增大化学反应速率。结论:催化剂能够改变化学反应速率;能加大化学反应速率的催化剂叫做正催化剂;能够减小化学反应速率的催化剂叫负催化剂。一般情况下所说的催化剂指正催化剂。特别提醒催化剂有选择性,不同的反应有不同的催化剂。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物的转化率,也不能使本来不会发生的反应变为可以发生。如果是可逆反应,催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率。,二、化学反应速率图像分析示例1.以化学反应CaCO3+2HCl CaCl2+CO2+H2O为例(1)其他条件一定,反应速率随着c(HCl)的增大而增大,如图A。(2)其他条件一定,反应速率随着温度的升高而增大,如图B。(3)其他条件一定时,随着反应时间的延长,c(HCl)逐渐减小,化学反应速率逐渐减小,如图C。,2.以化学反应2H2S(g)+SO2(g) 3S(s)+2H2O(g)为例(1)其他条件一定,增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大,如图A。(2)其他条件一定,减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积),反应速率随着压强的减小而减小。(3)温度、反应容器的容积都一定,随着时间的延长,SO2、H2S物质的量逐渐减少,气体的压强逐渐减小,反应速率逐渐减小,如图B。(4)分别在较低温度T1和较高温度T2下反应,使气态反应物的压强都逐渐增大(缩小容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大,随着温度的升高而增大,如图C。,特别提醒根据物质的量(或物质的量浓度)时间图像,可以计算某物质的平均反应速率、转化率,确定化学方程式中的化学计量数等。根据速率时间图像可以判断条件改变后反应速率的变化趋势,对化学反应与外界条件的内在联系进行定性分析。,知识点1,知识点2,知识点3,影响化学反应速率的微观解释【例题1】 (双选)下列说法正确的是()A.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增多B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增大活化分子的百分数,从而使反应速率增大C.升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了单位体积中反应物活化分子的百分数D.催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数,从而成千上万倍地增大化学反应速率,知识点1,知识点2,知识点3,解析:增大反应物浓度、增大气体反应物的压强都会使单位体积内活化分子数增大,但由于反应物分子的平均能量和发生反应所需能量(即活化能)都未发生变化,活化分子百分数并未改变。升高温度可以增大反应物分子能量,催化剂可以减小反应发生所需能量,两种方法都能使一部分能量较低的分子变成活化分子,从而使活化分子百分数增多。答案:CD点拨活化能、活化分子理论和有效碰撞理论,从微观的角度解释了客观因素与化学反应速率的关系,其实质还是能量的变化引起的分子运动行为的改变,即客观条件的改变引起的能量变化,最终使活化分子的百分数增加(或减小),使得有效碰撞频率增大(或减小),从而引起反应速率的改变。,知识点1,知识点2,知识点3,影响化学反应速率的因素【例题2】 在C(s)+CO2(g) 2CO(g)反应中可使反应速率增大的措施是()缩小容器的体积;增加碳的量;恒容时通入CO2;恒压下充入N2;恒容下充入N2A.B.C.D.解析:缩小容器的体积,压强增大,反应物的浓度增大,反应速率增大;碳是固体,浓度为常数,增加碳的量对反应速率无影响;恒容时通入CO2使反应物的浓度增大,反应速率增大;恒压下充入N2,容器的体积增大,反应物的浓度减小,反应速率减小;恒容下充入N2,不影响反应物的浓度,对反应速率无影响。答案:C,知识点1,知识点2,知识点3,点拨分析外界条件对反应速率影响的注意事项(1)对于固体反应物来说,若表面积不变,只改变用量不影响反应速率,若改变固体反应物状态,改变了表面积,会影响反应速率。(2)压强是否影响化学反应速率,取决于是否影响反应物的浓度。如恒容下充入He,气体压强增大但反应物的浓度不变,故反应速率不变。,知识点1,知识点2,知识点3,化学反应速率图像【例题3】 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)产生氢气体积(V)的数据,在根据数据所绘制得到的图像中,曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是(),A.4-3-2-1B.1-2-3-4C.3-2-4-1D.1-2-4-3,知识点1,知识点2,知识点3,解析:由图知,反应速率的大小关系是abcd;由外界条件对反应速率的影响知,温度高、浓度大、固体表面积大,反应速率就大,则1组最慢,2组稍快;由于3组温度高但固体表面积小,4组温度低但固体表面积大,因此,无法确定3组与4组的反应速率的大小,但均比2组大,故A项正确。答案:A,知识点1,知识点2,知识点3,点拨分析化学反应速率图像,要注意分