《2.1.2 影响化学反应速率的因素》参考课件

第二章化学反应速率和化学平衡第一节化学反应速率第二课时影响化学反应速率的因素活化能1．通过实验，从宏观上认识温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。

2．能从定性和定量结合的角度，用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。学习目标：

影响化学反应速率的因素BECDA温度

催化剂表面积浓度压强等Na2S2O3+H2SO4＝Na2SO4+SO2↑

+S↓+H2O学习任务一1.1定性探究浓度对化学反应速率的影响定性与定量研究影响化学反应速率的因素[探究Ⅰ]选择实验用品，设计实验定性探究影响化学反应速率的因素。影响因素实验步骤实验现象比较结论浓度量取两份5mL0.1mol/LNa2S2O3溶液分别于两支试管中，再量取5mL0.1mol/L硫酸溶液和5mL0.5mol/L硫酸溶液，同时分别加以上两支试管中。加5mL0.5mol/L硫酸溶液的试管中出现浑浊快其他条件不变，增大反应物浓度，加快化学反应速率S2O32-

+

2H-＝SO2↑

+S↓+H2O★浓度对化学反应速率影响的注意事项（1）固体和纯液体的浓度可视为常数，改变其物质的量，对反应速率无影响。（2）若某物质的浓度变化改变了其性质，反应实质可能发生改变，要具体分析反应速率的变化（如铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓硫酸钝化）。（3）固体物质的反应速率与其表面积有关，颗粒越小，表面积越大，反应速率就越快，故块状固体可通过研磨来增大表面积，从而加快反应速率。（4）对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。学习任务一1.1定性探究浓度对化学反应速率的影响学习任务一1.

2探究浓度与化学反应速率的定量关系——速率方程

在298K时，实验测得溶液中的反应H2O2+2HI=2H2O+I2在不同浓度时的速率，如下表所示：由上述实验数据可以发现：在HI浓度一定时，H2O2浓度每增大1倍，反应速率就提高1倍；在H2O2浓度一定时，HI浓度每增大1倍时，反应速率也提高1倍。上述关系可用速率方程表示为：υ=kc(H2O2)c(HI)实验编号12345c(HI)/(mol•L-1)0.1000.2000.3000.1000.100c(H2O2)/(mol•L-1)0.1000.1000.1000.2000.300υ/(mol•L-1•s-1)0.007600.01530.02270.01510.0228式中K称为反应速率常数，它与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。一个化学反应的速率方程是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。对于很多反应，这种关系式中浓度的方次与化学方程式中的计量数并无确定关系。一些化学反应的速率与参与反应的物质的浓度关系化学反应速率方程H2+Cl2=2HClH2+I2=2HI(气体反应)NO2+CO＝NO+

CO2

υ=kc(H2)c(Cl2)12υ=kc(H2)c(I2)υ=kc(NO2)影响因素实验步骤实验现象比较结论温度量取两份5mL0.1mol/LNa2S2O3溶液分别于两支试管中，再量取两份5mL0.1mol/L硫酸溶液，将一份硫酸溶液置入水浴中加热一段时间，然后同时将温度不同的两份硫酸溶液分别加以上两支试管中。其他条件不变，增大反应物浓度，加快化学反应速率加入热的5mL0.1mol/L硫酸溶液的试管中出现浑浊快学习任务一2.定性探究温度对化学反应速率的影响②反应若是可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都加快，只是加快的程度不一样。★注意：③实验测定，温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来2~4倍。①无论吸热反应、还是放热反应，升高温度，速率都加快，只是加快的程度不一样。学习任务一2.定性探究温度对化学反应速率的影响影响因素实验步骤实验现象比较结论催化剂量取两份5mL5%H2O2溶液分别于两支试管中，其中一支试管中加入3滴蒸馏水，另一支加3滴FeCl3溶液同时分别加以上两支试管中。加入FeCl3溶液的试管中产生气体速率快，加蒸馏水的试管中几乎看不到现象其他条件不变，加入催化剂，大幅加快化学反应速率学习任务一3.定性探究催化剂对化学反应速率的影响①没特别指明一般指正催化剂③使用催化剂同等程度的增大正逆反应速率，从而减少反应到达平衡所需时间，但不能使化学平衡发生移动。⑤催化剂中毒：催化剂的活性因接触少量的杂质而明显下降甚至遭到破坏，这种现象叫催化剂中毒②催化剂只能催化可能发生的反应，对不发生的反应无作用④催化剂具有一定的选择性学习任务一3.定性探究催化剂对化学反应速率的影响★注意：[探究Ⅱ]通过实验测定，定量比较化学反应的速率。加入试剂反应时间(min)反应速率(mL/min)结论1mol/LH2SO4

4mol/LH2SO4

2’51”1’37”3.516.17其他条件不变，增大反应物浓度，加快化学反应速率学习任务一4.定量探究浓度对化学反应速率的影响1.怎么检查该装置的气密性？关闭分液漏斗的活塞，将针筒的活塞推入一小段（或针筒活塞拉出一小段），松开手，针筒中的活塞恢复回原位置，说明气密性好。【问题与计论】2.有同学经认真分析发现本实验设计存在一处明显的不足之处，你能找到吗？漏斗中稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成气体，也会将瓶中的空气排出，使所测气体的体积偏大。3.如何改进问题2中的不足之处？导管作用：①使分液温斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时液体能顺利滴下。②滴入锥形瓶的液体体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入液体引起的氢气体积误差。用导管将分液漏斗上部与锥形瓶连通锌粒硫酸讨论:增大有气体参加反应的压强

(即缩小容器体积),反应速率会怎样变化?缩体增压,相当于增加反应物浓度,

反应加快；增体减压，相当于减小反应反应浓度，反应减慢。学习任务一5.探究压强对化学反应速率的影响只适用于气体（必须引起气体浓度改变）1.适用范围:学习任务一5.探究压强对化学反应速率的影响★注意：2.恒容时加入稀有气体使压强增大，但是反应物和生成物的浓度都没改变，所以化学反应速率不变。3.恒压时加入稀有气体使体积增大，反应物和生成物的浓度都减小，所以化学反应速率减小。恒容装置恒压装置稀有气体稀有气体体积不变浓度不变

压强对速率的影响是通过改变气体的浓度来改变的；若压强变化之后，气体的浓度未变，其化学反应速率不变。体积增大浓度变小影响化学反应速率的因素内因（主要因素）反应物的组成、结构和性质外因（次要因素）浓度：其他条件不变，增大浓度反应加快，减小浓度反应减慢温度：其他条件不变，升高温度反应加快，降低温度反应减慢压强：其他条件不变，增大压强反应加快，减小压强反应减慢催化剂：其他条件不变，加催化剂能大幅加快反应速率。接触面积：其他条件不变，增大接触面积加快反应速率。小结一：化学反应速率的影响因素

1918年，路易斯提出了化学反应速率的简单碰撞理论。该理论认为，反应物分子间的______是化学反应的先决条件。反应物分子间有效碰撞的频率越高，化学反应速率越_____。学习任务二：化学反应是怎样进行的——简单碰撞理论碰撞大研究表明，氢气和氧气的混合气体在点燃或有催化剂存在的条件下，可以发生爆炸式反应生成液态水。这个看似简单的化学变化大约要经历12步反应才能完成，以下列出主要的四步反应：①H22H•②

H•+O2→•OH+O•

③O•+H2→•OH+H•

④•OH+

H2→H2O+H•又如：

2HI＝H2+I2

是分两步进行的：①2HI→2I•+H2

；②2I•→I2

点燃或催化剂能够通过碰撞一步完成的反应。1.基元反应：3.自由基:带有单电子（未成对的非偶电子）的自由原子或原子团。学习任务二：化学反应是怎样进行的——简单碰撞理论如：H•

O••OHI•H×··O···：

··O

··H：···I···：

事实上，反应不同，反应历程就不相同；同一反应在不同条件的反应历程也可能不同。反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程，而反应历程的差别又造成了化学反应速率的不同。2.反应历程(反应机理):基元反应构成的反应序列。

由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。因此，平常所写的化学方程式是总反应的化学方程式，它只能表示出反应物和生成物以及它们之间的化学计量关系。当然，也有一些化学反应是反应物一步直接转化为生成物的，总反应就是基元反应，这类反应又称为简单反应。例如：NO2+CO＝NO+

CO2

H++OH-=H2O学习任务二：化学反应是怎样进行的——简单碰撞理论又如：

以气体的反应为例，任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。通常情况下，当气体的浓度为1mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子的碰撞可达到1028次。如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话，反应只需10-5就可以完成。任何气体的反应均可瞬间完成。但实际并非如此。这就说明并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。学习任务二：简单碰撞理论4.有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞。有足够的能量和合适的取向碰撞时取向不合适碰撞时能量不足学习任务二：简单碰撞理论图2－2HI分解反应中分子碰撞示意图无效碰撞有效碰撞5.活化分子:具有足够能量，能发生有效碰撞的分子。

活化分子(过渡态)反应过程

ΔHE1E生成物E反应物OE2E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差E反应物:反应物分子的平均能量E生成物:生成物分子的平均能量E1表示反应的活化能ΔH＝E1-E2学习任务二：简单碰撞理论6.活化能：图2－3化学反应中反应物、生成物的能量与活化能的关系7.化学反应过程:普通分子活化分子有效碰撞新物质能量活化能合理取向请尝试用碰撞理论解释：（1）当其他条件相同时，为什么增大反应物的浓度会使化学反应速率增大而降低反应物浓度会使化学反应速率减小？（2）当其他条件相同时，为什么升高温度会使化学反应速率增大，而降低温度会使化学反应速率减小？学习任务三：运用碰撞理论解释化学反应速率影响因素1.对于某一化学反应，在一定条件下，反应物分子中活化分子的________是一定的，而单位体积内活化分子的数目与反应物分子的总数成______，即与反应的_______成正比。百分数正比浓度2.其他条件相同时，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数______，单位时间内有效碰撞次数_____，化学反应速率_____。反之，化学反应速率减小。增多增加增大浓度增大学习任务三：运用碰撞理论解释化学反应速率影响因素——浓度4.其他条件相同时，对于有气体的反应缩体增压,相当于浓度增加,单位体积内的活化分子数增加,有效碰撞次数增加，反应加快。3个/L6个/L学习任务三：运用碰撞理论解释化学反应速率影响因素——压强缩体增压3.其他条件相同时，升高温度单位时间内有效碰撞次数增多化学反应速率增大学习任务三：运用碰撞理论解释化学反应速率影响因素——温度升高温度活化分子百分数增多改变反应历程，降低反应活化能4.其他条件相同时，使用催化剂单位体积内活化分子百分数增多单位时间内有效碰撞次数增多化学反应速率增大学习任务三：运用碰撞理论解释化学反应速率影响因素——催化剂未使用催化剂时：反应A+B=AB的活化能为Ea使用催化剂K后：反应分两步（历程改变）第一步：A+K=AK，活化能为EalK是催化剂，前后质量不变；AK是中间产物第二步：AK+B=AB+K活化能为Ea2总反应：A+B=AB这两个分步反应的活化能都比原来的Ea要小，因此反应速率加快。又因为Ea1>Ea2,所以第一步是慢反应，第二步是快反应。而整个反应的速率是由慢反应决定的，也叫“决速步骤”。所以第一步的活化能Eal就是在催化剂条件下，整个反应的活化能。学习任务三：运用碰撞理论解释化学反应速率影响因素——催化剂过渡态氯催化臭氧分解历程示意图总反应：O3+O•→O2催化反应：①O3+Cl•→O2+ClO•②ClO•+O•→Cl•+O2总反应：O3+O•→O2学习任务三：运用碰撞理论解释化学反应速率影响因素——催化剂飞秒化学冲刺时间分辨技术飞秒激光器始态、过渡态、终态小结二：简单碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响对反应速率的影响程度：其他条件相同时：浓度增加单位体积内活化分子数增加有效碰撞几率增大反应速率加快缩体增压升高温度使用催化剂活化分子百分数增加一般是：催化剂>温度>浓度。学习评价1.下列说法正确的是()

A、一定条件下，增大反应物的量会加快化学反应速率。

B、增大压强，肯定会加快化学反应速率。

C、活化分子间