高二选修4-2.2-影响化学反应速率的因素

第二章化学反应速率和化学平衡第二节影响化学反响速率的因素一、影响化学反响速率的内部条件1、内因(主要因素)2、外因(次要因素)反响物质本身的性质。例1、决定化学反响速率的主要因素是A、反响时的温度B、反响物的性质C、反响物的浓度D、容器内的压强B如：与水反响时，K比Na剧烈；与H2反响时，F2比Cl2剧烈。物质本身的结构和性质是化学反响速率大小的决定因素分析同一反响分析不同反响讨论影响化学反响速率的因素内因：外因：反响物本质属性有哪些？是如何影响化学反响速率的？日常生活中改变速率的方法有∶加热、搅拌、增大反响物的浓度、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。化学反响速率与分子间的有效碰撞频率有关。所有能够改变内能、运动速率、以及碰撞几率的方法，都可以用来改变、控制反响的速率。有效碰撞条件：能够发生化学反响的碰撞叫有效碰撞；不能发生化学反响的碰撞叫无效碰撞。①有足够的能量使旧键断裂②碰撞时要有合理的取向能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。活化分子特点：具有较高的能量，能量缺乏的分子获取能量后才能变成活化分子活化分子百分数：〔活化分子数/反响物分子数〕×100%能量反响过程生成物反响物反响热E1E2活化分子讨论单位体积内活化分子百分数或单位体积内活化分子数与浓度、温度、压强、催化剂的关系活化能越低，单位体积内活化分子数越多，化学反响速率就会越快。化学反响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新物质能量思考：浓度、压强、温度、催化剂的变化对有效碰撞的频率有何影响？实验2-2浓度对化学反响速率的影响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，增加反响物的浓度，反响速率加快；反之，降低反响物的浓度〔含稀释〕，反响速率减慢。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、影响化学反响速率的外部条件〔一〕、浓度对化学反响速率的影响用碰撞理论来解释外界条件对化学反响速率的影响〔一〕、浓度对化学反响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响速率增大原因：在其他条件不变时，对某一反响来说，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响物的浓度成正比。所以当反响物的浓度增大时，单位体积内的分子数增多，活化分子数也相应的增多，反响速率也必然增大。规律：其他条件不变时，增大反响物的浓度，可以增大反响速率；减小反响物的浓度，可以减小化学反响的速率。注意：a、此规律只适用于气体或溶液的反响，对于纯固体或液体的反响物，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响速率。b、气体或溶液浓度的改变与反响速率的关系并不是一概如此，假设随着浓度的改变，物质的本质发生了变化，那么反响速率的含义也不同了。如：硫酸与铁的反响任务一：实验验证0.2mol/L和0.1mol/LH2C2O4溶液与0.005mol/LKMnO4酸性溶液反响的速率快慢，并计算化学反响速率。1.取2支试管，各参加4mL0.005mol/LKMnO4酸性溶液；2.取2支试管，各参加4mL0.2mol/L和0.1mol/LH2C2O4溶液；3.将两支试管中的草酸溶液分别参加1中的两支试管中，参加同时按下秒表；4.观察至溶液恰好褪色，记录时间。并填写下表。试剂(mol/L)自变量(mol/L)因变量(mol·L-1·s-1

)测量数据(s)计算数据KMnO40.005H2C2O40.2H2C2O40.1反应速率(mol·L-1·s-1

)时间反应速率(mol·L-1·s-1

)实验14mL4mL实验24mL4mLH2C2O40.2╳4/8H2C2O40.1╳4/8KMnO40.005╳4/(8t)KMnO40.005╳4/(8t)任务二：如果给出的试剂只有0.005mol/LKMnO4酸性溶液、0.2mol/LH2C2O4溶液和蒸馏水，完成不同草酸浓度〔0.2mol/L和0.1mol/L〕对化学反响速率影响实验。如何进行实验？试剂(mol/L)自变量(mol/L)因变量(mol·L-1·s-1

)测量数据(s)计算数据KMnO40.005H2C2O40.2蒸馏水反应速率(mol·L-1·s-1

)时间反应速率(mol·L-1·s-1

)实验14mL4mL0mL实验24mL2mL2mLH2C2O40.2╳4/8H2C2O40.2╳2/8KMnO40.005╳4/(8t)KMnO40.005╳4/(8t)方案：先取出4mL和2mL草酸溶液于两支试管中，然后在第二支试管中参加蒸馏水2mL〔先配出不同浓度的草酸溶液，再将其跟同浓度同体积的高锰酸钾溶液混合〕充分认识蒸馏水对调整溶液体积一致有重大作用。要明白V〔最终溶液〕对c〔最终溶液〕的影响，理解几种溶液混合时，某种溶液的浓度并不再是初始给出数据，而是混合稀释后的浓度。〔二〕、压强对反响速率的影响分析：对气体来说，假设其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积的反响物的物质的量，即增加反响物的浓度，单位体积内活化分子数增多，因而可以增大化学反响的速率。结论：对于有气体参加的反响，假设其他条件不变，增大压强，反响速率加快；减小压强，反响速率减慢。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响，当然并不一定全部是气体。如果反响物是固体、液体、溶液时，改变压强对反响速率没有影响。压强对反响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响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响速率的影响N2H2Ar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N2H2Ar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，反响速率也不改变。小结：惰性气体对反响速率的影响〔1〕如果保持恒温恒容，参加惰性气体后，反响物的浓度，因此对反响速率。〔2〕如果恒温恒压，参加惰性气体后，反响体系体积，反响物的浓度，因此反响速率会。结论：1、恒容时“假变”：参加稀有气体使压强增大，反响物和生成物的浓度都没有变化，所以化学反响速率不变。2、恒压时“真变”：参加稀有气体使体积增大，反响物和生成物的浓度都减小，所以化学反响速率减小。压强对速率的影响是通过改变气体的浓度来改变的；假设压强变化之后，气体的浓度未变，其化学反响速率不变。例3、在一固定体积的密闭体系中发生反响：N2＋3H22NH3。现采取以下措施：〔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。哪些措施能够使反响速率增大？为什么？答案：〔1〕、〔2〕、〔4〕能够使反响速率增大。因为它们都使反响物浓度增大，因而加快反响速率。要点：〔1〕、〔2〕只是使个别反响物的浓度增大，此时，我们是从浓度变化的角度讨论它对化学反响速率的影响。〔4〕是使全体反响物的浓度同时发生改变，我们是从压强对化学反响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〕使反响物的浓度增大，与〔4〕使反响物的浓度增大，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响：H2〔g〕+I2(g)=2HI(g)△H<0①体积不变，参加1molH2，速率。②体积不变，参加1molN2，速率。③压强不变，参加1molN2，速率。④压强不变，参加1molH2、1molI2速率。⑤升高温度，速率。增大增大减小不变不变实验2-3温度对化学反响速率的影响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，反响速率加快；反之，降低温度，反响速率减慢。(三)、温度对化学反响速率的影响温度对化学反响速率的影响结论：其他条件不变时，升高温度，可以增大反响速率，降低温度，可以减慢反响速率。升高温度，一局部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，故反响速率增大。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，反响物分子的能量增加，使原来一局部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，反响速率增大。(2)分子运动速率加快〔次〕：温度升高，使分子运动的速度加快，单位时间内反响物分子间的碰撞次数增加，反响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响速率的影响〔三〕、温度对化学反响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响速率加快特别提醒：1、温度对反响速率的影响，无论是放热反响，还是吸热反响都适用。2、温度对反响速率的影响，无论固体、液体、气体都适用。每升高10℃，化学反响速率通常增大到原来的2～4倍。科学探究: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℃，反响速率增大到原来的2～4倍。实验2-4催化剂对化学反响速率的影响2H2O22H2O+O2↑MnO2【结论】其它条件不变时，选用适当的催化剂可以改变反响速率；正催化剂使反响速率加快，负催化剂使反响速率减慢。〔四〕催化剂对化学反响速率的影响注意：催化剂有正、负之分，如不作说明那么为正催化剂！注意：催化剂参与化学反响，反响前后化学性质不发生变化，物理性质可能发生变化。另外，有些反响是不需要催化剂的，如燃烧、中和反响等。催化剂对化学反响速率的影响生成物平均能量活化分子具有能量能量反响物平均能量生成物平均能量能量使用催化剂Ea活化分子能量反应物平均能量Ea能量反响过程E1E2反响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响热没加催化剂加了催化剂催化剂对反响速率的影响规律：催化剂可以改变化学反响的速率。分析原因：在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反响所需要的能量，会使更多的反响物分子成为活化分子，大大增加单位体积内反响物分子中活化分子所占的百分数，因而使反响速率加快。催化剂改变了反响机理，正催化剂降低了反响活化能，增大了活化分子百分数，使反响速率显著增大。正催化剂降低了反响活化能，那么分子只需具有较低的能量就能变成活化分子，即反响所需的能量降低。活化分子百分比增大，活化分子数增多有效碰撞次数增大，化学反响速率加快科学探究〖探究1〗设计实验比较在2mL5%的H2O2中参加FeCl3和CuSO4溶液各1mL，比较二者分解速率？加入试剂0.1mol/LFeCl3

0.1mol/LCuSO4

产生气泡快慢结论快慢FeCl3对该反响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；科学探究〖探究2〗设计实验比较在4mL0.01mol/LKMnO4和2mL0.1mol/LH2C2O4，加不加MnSO4对反响速率有否影响？加入试剂0.01mol/LKMnO4

0.1mol/LH2C2O40.01mol/LKMnO4、0.1mol/LH2C2O4MnSO4溶液褪色时间结论快慢MnSO4对该反响有催化作用高锰酸钾溶液〔紫红色〕参加草酸溶液，紫红色褪色，如果同时再加硫酸锰那么褪色快些。科学探究〖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、稀硫酸对反响速率影响效果如何？加入试剂硫酸溶液、淀粉溶液、碘水唾液、淀粉溶液、碘水反应现象结论蓝色很快褪去蓝色很难褪去唾液对该反响的催化效果更好催化剂是有选择性的⑸其它光、电磁波、超声波、反响物的颗粒大小、溶剂的性质等。影响外因单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增大压强升高温度使用催化剂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：影响化学反响速率的外因活化能：改变浓度、压强、温度都不能改变反响的活化能；只有催化剂能改变活化能的大小。不同化学反响反响物性质反响速率决定于同一化学反响反响条件反响速率决定于浓度增大单位体积内活化分子总数增加活化分子百分数不变，由于单位体积内分子总数增多，引起单位体积内活化分子总数增多，反应速率加快。

压强增大单位体积内气体分子总数增加，活化分子数增加。无气体物质参加或生成的反应，压强变化不影响反应速率。增大压强，反应速率加快。其实质是浓度的影响，具体问题具体用浓度来分析。温度升高分子的平均能量升高，活化分子百分数增加。温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2~4倍。升高温度反应速率增大。正催化剂改变了反应历程。催化剂降低了活化能，使原先的一部分非活化分子变为活化分子，活化分子百分数增大。反响物本身的