影响化学反应速率的因素

第二章第二节影响化学反应速率的因素第1课时浓度、压强对化学反应速率的影响【把握目标～明确方向】本节要掌握的知识：1．掌握并理解外界条件对化学反应速率的影响实质及影响结果2．掌握控制化学反应速率的方法3．能够综合运用外界条件对化学反应速率的影响分析相关问题4．通过“浓度、压强对化学反应速率影响”的实验探究活动，掌握探究问题的方法5．通过对反应速率控制方法的学习，感悟控制条件在生产、生活和科学研究中的作用，提高对化学科学意义的认识重点：外界条件对化学反应速率的影响实质及影响结果；难点：综合运用外界条件对化学反应速率的影响分析相关问题【自主学习】【问题1】如何理解碰撞理论？【问题2】浓度是怎样影响化学反应速率的？【问题3】压强是怎样影响化学反应速率的？【问题4】压强对反应速率的影响需要注意哪些情况？【新知学习】一、影响化学反应速率的因素1．化学反应速率与分子间的频率有关，因此所有能够改变内能、运动速率以及碰撞几率的外界条件，都可以用来改变、控制反应的速率。、、、等都可以改变反应速率。2．影响化学反应速率的因素分为和两个方面。内因是指，如金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。外因是指外界条件如、、、等。影响化学反应速率的决定因素是内因。注意：活化分子与有效碰撞——简化后的有效碰撞理论(1)有效碰撞化学反应的过程实质上是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程。在这个过程中，首先必须是反应物的分子(或离子)相互接触，相互碰撞，否则就不可能发生化学反应。但是，并不是每次碰撞都能发生化学反应，能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。发生有效碰撞必须具备两个条件：一是发生碰撞的分子必须具备一定的能量，即为活化分子；二是碰撞时必须有合适的取向。(2)活化分子和活化能①活化分子：能够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“结合力”，从而导致反应物分子被破坏，重新组合成生成物分子，发生化学反应。②活化能：活化分子所多出的那部分能量。如右图中的E1是反应的活化能，E1－E2是反应热。活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。普通分子＋活化能活化分子活化能的大小虽然意味着一般分子成为活化分子的难易,但是对这个化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。③活化分子与化学反应速率：在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率就越快。④浓度、压强的改变不会改变活化分子所占的百分数，温度、催化剂均会影响活化分子所占的百分数。有关其原因后面会具体介绍。(3)有效碰撞理论的应用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。外界条件改变会影响到单位体积内的活化分子数，进而影响有效碰撞次数，从而使反应速率发生改变。二、浓度对反应速率的影响由教材实验2－2表明：。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;减小反应物浓度,化学反应速率。结论：在其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率加快；减小反应物的浓度，反应速率减慢。原因：当反应物浓度增大→单位体积内分子数增多(活化分子间距减小)→单位体积内活化分子浓度增大→单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率加快。注意：①由于固体或纯液体的浓度是一个常数，因而改变固体或纯液体的用量不能改变其反应速率。②固体物质的表面积对反应速率有较大影响。固体物质的颗粒越小，其表面积越大，与其他物质的接触面越大，反应速率越快。三、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，压强(或反应容器的体积)，相当于增大反应物的浓度，化学反应速率；反之压强(或反应容器的体积)，相当于减小反应物的浓度，化学反应速率。结论：对于有气体参加的可逆反应，增大压强，正反应速率、逆反应速率都加快；减小压强，正反应速率、逆反应速率都减慢。原因：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，不会改变单位体积内活化分子的分子数，可以认为反应速率不变。对于有气体参加的反应来说，当温度一定时，活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的，由于增大压强(或缩小体积)时，增大了单位体积内活化分子的分子数(活化分子间距减小)，单位时间内有效碰撞次数增多，所以化学反应速率增大。有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解为：压强改变的手段是通过容器体积的改变→压强改变的实质是反应混合物的浓度改变→反应速率的改变。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，关键是压强改变对反应体系的浓度产生了何种影响，由此判断出对反应速率有何影响。有以下几种常见情况：(1)恒温时增大压强体积缩小反应速率加快。(2)恒温恒容时①充反应气体该物质浓度增大反应速率加快。②充入与反应无关的气体，如He、Ne、Ar、N2等总压强增大，但反应混合物中各组分浓度未变，此时反应速率不变。(3)恒温恒压时充入与反应无关的气体体积增大各反应混合物的浓度减小反应速率减慢。注意：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，可以转化为反应容器体积的改变，进而归结到反应物浓度的改变；如果压强改变，反应物浓度不变，反应速率也不会改变。由于固体、液体粒子间的空隙很小，增大压强几乎不能改变它们的浓度，因此可以认为对只有固体或液体参加的反应，压强的变化对反应速率的影响可以忽略不计。【点睛示例】知识点1：有效碰撞及影响化学反应速率的内因的考查例1下列说法中正确的是()A．活化分子碰撞即发生化学反应B．增大浓度会加快反应速率，原因是增加了活化分子的百分数C．某一反应的活化分子的百分数是个定值D．活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞例2下列不同条件下的化学反应：A＋B＝C＋D，反应速率按由大到小的顺序排列正确的一组是()①常温下20mL溶液，含A和B各mol②常温下100mL溶液，含A和B各mol③常温下mol·L－1的A和B溶液各10mL，加到20mL蒸馏水中④常温下50mL含Amol的溶液和50mL含Bmol的溶液A．①②③④ B．④③②①C．②④①③ D．②①④③【当堂检测】1有效碰撞是指()A．反应物分子间的碰撞B．反应物活化分子间的碰撞C．能发生化学反应的碰撞D．生成物分子间的碰撞2反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()A．增加块状Fe的量B．将容器的体积缩小一半C．保持容器体积不变，充入H2使体系压强增大D．保持压强不变，充入He使容器体积增大3决定化学反应速率的主要因素是()A．反应温度 B．使用催化剂C．外界压强 D．反应物的性质4在恒温恒容的容器里进行反应N2＋3H2＝2NH3，其他条件不变，向容器中充入氩气，则此反应速率的变化是()A．变大 B．变小C．不变 D．无法判断5把下列四种X的溶液，分别加入四个盛有10mL2mol·L－1盐酸的烧杯中，并均加水稀释至50mL，此时X和盐酸缓和地进行反应，其中反应速率最大的是()A．10mL2mol·L－1B．20mL2mol·L－1C．10mL4mol·L－1D．20mL3mol·L－16反应Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)在一容