高二選修4-2.2-影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第二節(jié)影響化學(xué)反響速率的因素一、影響化學(xué)反響速率的內(nèi)部條件1、內(nèi)因(主要因素)2、外因(次要因素)反響物質(zhì)本身的性質(zhì)。例1、決定化學(xué)反響速率的主要因素是A、反響時的溫度B、反響物的性質(zhì)C、反響物的濃度D、容器內(nèi)的壓強(qiáng)B如：與水反響時，K比Na劇烈；與H2反響時，F(xiàn)2比Cl2劇烈。物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是化學(xué)反響速率大小的決定因素分析同一反響分析不同反響討論影響化學(xué)反響速率的因素內(nèi)因：外因：反響物本質(zhì)屬性有哪些？是如何影響化學(xué)反響速率的？日常生活中改變速率的方法有∶加熱、攪拌、增大反響物的濃度、使用催化劑、汽車加大油門、爐膛安裝鼓風(fēng)機(jī)、把煤塊粉碎后使用、用冰箱保存食物、糕點(diǎn)盒裝小包除氧劑等等?；瘜W(xué)反響速率與分子間的有效碰撞頻率有關(guān)。所有能夠改變內(nèi)能、運(yùn)動速率、以及碰撞幾率的方法，都可以用來改變、控制反響的速率。有效碰撞條件：能夠發(fā)生化學(xué)反響的碰撞叫有效碰撞；不能發(fā)生化學(xué)反響的碰撞叫無效碰撞。①有足夠的能量使舊鍵斷裂②碰撞時要有合理的取向能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子?；罨肿犹攸c(diǎn)：具有較高的能量，能量缺乏的分子獲取能量后才能變成活化分子活化分子百分?jǐn)?shù)：〔活化分子數(shù)/反響物分子數(shù)〕×100%能量反響過程生成物反響物反響熱E1E2活化分子討論單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)或單位體積內(nèi)活化分子數(shù)與濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑的關(guān)系活化能越低，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)越多，化學(xué)反響速率就會越快。化學(xué)反響的歷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質(zhì)能量思考：濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑的變化對有效碰撞的頻率有何影響？實(shí)驗(yàn)2-2濃度對化學(xué)反響速率的影響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結(jié)論：其它條件相同時，增加反響物的濃度，反響速率加快；反之，降低反響物的濃度〔含稀釋〕，反響速率減慢。濃度的一般討論對象為氣體或溶液，對于純液體和固體，一般情況下其濃度是定值。二、影響化學(xué)反響速率的外部條件〔一〕、濃度對化學(xué)反響速率的影響用碰撞理論來解釋外界條件對化學(xué)反響速率的影響〔一〕、濃度對化學(xué)反響速率的影響濃度增大單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目增大〔活化分子百分比不變，分子總數(shù)增大〕分子發(fā)生有效碰撞次數(shù)增多化學(xué)反響速率增大原因：在其他條件不變時，對某一反響來說，活化分子百分?jǐn)?shù)是一定的，即單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)與反響物的濃度成正比。所以當(dāng)反響物的濃度增大時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，活化分子數(shù)也相應(yīng)的增多，反響速率也必然增大。規(guī)律：其他條件不變時，增大反響物的濃度，可以增大反響速率；減小反響物的濃度，可以減小化學(xué)反響的速率。注意：a、此規(guī)律只適用于氣體或溶液的反響，對于純固體或液體的反響物，一般情況下其濃度是常數(shù)，因此改變它們的量不會改變化學(xué)反響速率。b、氣體或溶液濃度的改變與反響速率的關(guān)系并不是一概如此，假設(shè)隨著濃度的改變，物質(zhì)的本質(zhì)發(fā)生了變化，那么反響速率的含義也不同了。如：硫酸與鐵的反響任務(wù)一：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證0.2mol/L和0.1mol/LH2C2O4溶液與0.005mol/LKMnO4酸性溶液反響的速率快慢，并計算化學(xué)反響速率。1.取2支試管，各參加4mL0.005mol/LKMnO4酸性溶液；2.取2支試管，各參加4mL0.2mol/L和0.1mol/LH2C2O4溶液；3.將兩支試管中的草酸溶液分別參加1中的兩支試管中，參加同時按下秒表；4.觀察至溶液恰好褪色，記錄時間。并填寫下表。試劑(mol/L)自變量(mol/L)因變量(mol·L-1·s-1

)測量數(shù)據(jù)(s)計算數(shù)據(jù)KMnO40.005H2C2O40.2H2C2O40.1反應(yīng)速率(mol·L-1·s-1

)時間反應(yīng)速率(mol·L-1·s-1

)實(shí)驗(yàn)14mL4mL實(shí)驗(yàn)24mL4mLH2C2O40.2╳4/8H2C2O40.1╳4/8KMnO40.005╳4/(8t)KMnO40.005╳4/(8t)任務(wù)二：如果給出的試劑只有0.005mol/LKMnO4酸性溶液、0.2mol/LH2C2O4溶液和蒸餾水，完成不同草酸濃度〔0.2mol/L和0.1mol/L〕對化學(xué)反響速率影響實(shí)驗(yàn)。如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？試劑(mol/L)自變量(mol/L)因變量(mol·L-1·s-1

)測量數(shù)據(jù)(s)計算數(shù)據(jù)KMnO40.005H2C2O40.2蒸餾水反應(yīng)速率(mol·L-1·s-1

)時間反應(yīng)速率(mol·L-1·s-1

)實(shí)驗(yàn)14mL4mL0mL實(shí)驗(yàn)24mL2mL2mLH2C2O40.2╳4/8H2C2O40.2╳2/8KMnO40.005╳4/(8t)KMnO40.005╳4/(8t)方案：先取出4mL和2mL草酸溶液于兩支試管中，然后在第二支試管中參加蒸餾水2mL〔先配出不同濃度的草酸溶液，再將其跟同濃度同體積的高錳酸鉀溶液混合〕充分認(rèn)識蒸餾水對調(diào)整溶液體積一致有重大作用。要明白V〔最終溶液〕對c〔最終溶液〕的影響，理解幾種溶液混合時，某種溶液的濃度并不再是初始給出數(shù)據(jù)，而是混合稀釋后的濃度?！捕场簭?qiáng)對反響速率的影響分析：對氣體來說，假設(shè)其他條件不變，增大壓強(qiáng)，就是增加單位體積的反響物的物質(zhì)的量，即增加反響物的濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，因而可以增大化學(xué)反響的速率。結(jié)論：對于有氣體參加的反響，假設(shè)其他條件不變，增大壓強(qiáng)，反響速率加快；減小壓強(qiáng)，反響速率減慢。壓強(qiáng)增大濃度增大單位體積內(nèi)n活↑有效碰撞↑→→→注意：壓強(qiáng)影響，只適用于討論有氣體參加的反響，當(dāng)然并不一定全部是氣體。如果反響物是固體、液體、溶液時，改變壓強(qiáng)對反響速率沒有影響。壓強(qiáng)對反響的影響本質(zhì)上是濃度的影響。當(dāng)用不同的方法改變體系的壓強(qiáng)時，應(yīng)從本質(zhì)出發(fā)，具體分析。壓強(qiáng)增大氣體的體積縮小濃度增大化學(xué)反響速率增大單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增大有效碰撞次數(shù)增多用碰撞理論來解釋外界條件對化學(xué)反響速率的影響N2H2Ar討論1：取一個容積固定的密閉容器，充入Ar后，對速率如何影響？總氣壓增大N2、H2濃度不變這種做法絕不是教材中所說“增壓”范疇，〔教材中的增壓必須縮容〕速率不變N2H2Ar討論2：向容積可變的容器中充入惰性氣體，分析速率變化情況注意：壓強(qiáng)的“真變”與“假變”注意：改變壓強(qiáng)就是改變單位體積內(nèi)氣體的濃度，如果系統(tǒng)的壓強(qiáng)雖然發(fā)生了變化，但是單位體積內(nèi)氣體的濃度并不發(fā)生改變時，反響速率也不改變。小結(jié)：惰性氣體對反響速率的影響〔1〕如果保持恒溫恒容，參加惰性氣體后，反響物的濃度，因此對反響速率。〔2〕如果恒溫恒壓，參加惰性氣體后，反響體系體積，反響物的濃度，因此反響速率會。結(jié)論：1、恒容時“假變”：參加稀有氣體使壓強(qiáng)增大，反響物和生成物的濃度都沒有變化，所以化學(xué)反響速率不變。2、恒壓時“真變”：參加稀有氣體使體積增大，反響物和生成物的濃度都減小，所以化學(xué)反響速率減小。壓強(qiáng)對速率的影響是通過改變氣體的濃度來改變的；假設(shè)壓強(qiáng)變化之后，氣體的濃度未變，其化學(xué)反響速率不變。例3、在一固定體積的密閉體系中發(fā)生反響：N2＋3H22NH3。現(xiàn)采取以下措施：〔1〕往體系中充入一定量的氫氣；〔2〕往體系中充入一定量的氮?dú)猓弧?〕往體系中充入一定量的He；〔4〕壓縮容積使體積變小。哪些措施能夠使反響速率增大？為什么？答案：〔1〕、〔2〕、〔4〕能夠使反響速率增大。因?yàn)樗鼈兌际狗错懳餄舛仍龃?，因而加快反響速率。要點(diǎn)：〔1〕、〔2〕只是使個別反響物的濃度增大，此時，我們是從濃度變化的角度討論它對化學(xué)反響速率的影響?！?〕是使全體反響物的濃度同時發(fā)生改變，我們是從壓強(qiáng)對化學(xué)反響速率的影響的角度討論。后面當(dāng)我們討論化學(xué)平衡的時侯，也是同樣處理的，這是本節(jié)、也是本章教材的難點(diǎn)之一，務(wù)必加以注意。問題：〔1〕、〔2〕使反響物的濃度增大，與〔4〕使反響物的濃度增大，有什么不同？例：密閉容器中通入1molH2和1molI2(氣體)，壓強(qiáng)為P〔Pa〕在一定溫度下使其發(fā)生以下反響：H2〔g〕+I2(g)=2HI(g)△H<0①體積不變，參加1molH2，速率。②體積不變，參加1molN2，速率。③壓強(qiáng)不變，參加1molN2，速率。④壓強(qiáng)不變，參加1molH2、1molI2速率。⑤升高溫度，速率。增大增大減小不變不變實(shí)驗(yàn)2-3溫度對化學(xué)反響速率的影響5mL0.1mol/L的H2SO4+5mL0.1mol/LNa2S2O3熱水冷水快慢Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2

↑+S↓+H2O結(jié)論：其它條件相同時，升高溫度，反響速率加快；反之，降低溫度，反響速率減慢。(三)、溫度對化學(xué)反響速率的影響溫度對化學(xué)反響速率的影響結(jié)論：其他條件不變時，升高溫度，可以增大反響速率，降低溫度，可以減慢反響速率。升高溫度，一局部非活化分子吸收能量轉(zhuǎn)化為活化分子，使得活化分子百分?jǐn)?shù)提高，活化分子間的有效碰撞頻率變大，故反響速率增大。原因：(1)活化分子數(shù)增加，有效碰撞次數(shù)增加〔主〕：濃度一定時，升高溫度，反響物分子的能量增加，使原來一局部原來能量較低的分子變成活化分子，從而增加了活化分子的數(shù)量，使有效碰撞次數(shù)增多，反響速率增大。(2)分子運(yùn)動速率加快〔次〕：溫度升高，使分子運(yùn)動的速度加快，單位時間內(nèi)反響物分子間的碰撞次數(shù)增加，反響速率也會相應(yīng)的加快。也是一個原因。用碰撞理論來解釋外界條件對化學(xué)反響速率的影響〔三〕、溫度對化學(xué)反響速率的影響升高溫度分?jǐn)?shù)增加活化分子百化分子數(shù)增加單位體積內(nèi)活有效碰撞次數(shù)增加反響速率加快特別提醒：1、溫度對反響速率的影響，無論是放熱反響，還是吸熱反響都適用。2、溫度對反響速率的影響，無論固體、液體、氣體都適用。每升高10℃，化學(xué)反響速率通常增大到原來的2～4倍。科學(xué)探究:4H++4I-+O2=2I2+2H2O現(xiàn)有1mol/LKI溶液、0.1mol/LH2SO4溶液和淀粉溶液，請設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究溶液出現(xiàn)藍(lán)色的時間與溫度的關(guān)系？【結(jié)論】其它條件相同時，溫度高，出現(xiàn)藍(lán)色的時間短；溫度低，出現(xiàn)藍(lán)色的時間長。一般來說，溫度每升高10℃，反響速率增大到原來的2～4倍。實(shí)驗(yàn)2-4催化劑對化學(xué)反響速率的影響2H2O22H2O+O2↑MnO2【結(jié)論】其它條件不變時，選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢愿淖兎错懰俾?；正催化劑使反響速率加快，?fù)催化劑使反響速率減慢?！菜摹炒呋瘎瘜W(xué)反響速率的影響注意：催化劑有正、負(fù)之分，如不作說明那么為正催化劑！注意：催化劑參與化學(xué)反響，反響前后化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生變化，物理性質(zhì)可能發(fā)生變化。另外，有些反響是不需要催化劑的，如燃燒、中和反響等。催化劑對化學(xué)反響速率的影響生成物平均能量活化分子具有能量能量反響物平均能量生成物平均能量能量使用催化劑Ea活化分子能量反應(yīng)物平均能量Ea能量反響過程E1E2反響物生成物活化分子活化能活化分子變成生成物分子放出的能量反響熱沒加催化劑加了催化劑催化劑對反響速率的影響規(guī)律：催化劑可以改變化學(xué)反響的速率。分析原因：在其他條件不變時，使用催化劑可以大大降低反響所需要的能量，會使更多的反響物分子成為活化分子，大大增加單位體積內(nèi)反響物分子中活化分子所占的百分?jǐn)?shù)，因而使反響速率加快。催化劑改變了反響機(jī)理，正催化劑降低了反響活化能，增大了活化分子百分?jǐn)?shù)，使反響速率顯著增大。正催化劑降低了反響活化能，那么分子只需具有較低的能量就能變成活化分子，即反響所需的能量降低?；罨肿影俜直仍龃螅罨肿訑?shù)增多有效碰撞次數(shù)增大，化學(xué)反響速率加快科學(xué)探究〖探究1〗設(shè)計實(shí)驗(yàn)比較在2mL5%的H2O2中參加FeCl3和CuSO4溶液各1mL，比較二者分解速率？加入試劑0.1mol/LFeCl3

0.1mol/LCuSO4

產(chǎn)生氣泡快慢結(jié)論快慢FeCl3對該反響的催化效果更好滴加0.1mol/L三氯化鐵溶液到過氧化氫中比滴加0.1mol/L硫酸銅溶液到過氧化氫中，使過氧化氫的分解速率快很多，因此過氧化氫分解用三氯化鐵作催化劑比用硫酸銅好得多；科學(xué)探究〖探究2〗設(shè)計實(shí)驗(yàn)比較在4mL0.01mol/LKMnO4和2mL0.1mol/LH2C2O4，加不加MnSO4對反響速率有否影響？加入試劑0.01mol/LKMnO4

0.1mol/LH2C2O40.01mol/LKMnO4、0.1mol/LH2C2O4MnSO4溶液褪色時間結(jié)論快慢MnSO4對該反響有催化作用高錳酸鉀溶液〔紫紅色〕參加草酸溶液，紫紅色褪色，如果同時再加硫酸錳那么褪色快些?？茖W(xué)探究〖探究3〗現(xiàn)有5mL淀粉溶液、碘水、2mol/L硫酸溶液。設(shè)計實(shí)驗(yàn)比較唾液、稀硫酸對反響速率影響效果如何？加入試劑硫酸溶液、淀粉溶液、碘水唾液、淀粉溶液、碘水反應(yīng)現(xiàn)象結(jié)論藍(lán)色很快褪去藍(lán)色很難褪去唾液對該反響的催化效果更好催化劑是有選擇性的⑸其它光、電磁波、超聲波、反響物的顆粒大小、溶劑的性質(zhì)等。影響外因單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)化學(xué)反應(yīng)速率分子總數(shù)活化分子數(shù)活化分子百分?jǐn)?shù)增大反應(yīng)物濃度增大壓強(qiáng)升高溫度使用催化劑增加增加不變增加加快增加增加不變增加加快不變增加增加增加加快不變增加增加增加加快小結(jié)：影響化學(xué)反響速率的外因活化能：改變濃度、壓強(qiáng)、溫度都不能改變反響的活化能；只有催化劑能改變活化能的大小。不同化學(xué)反響反響物性質(zhì)反響速率決定于同一化學(xué)反響反響條件反響速率決定于濃度增大單位體積內(nèi)活化分子總數(shù)增加活化分子百分?jǐn)?shù)不變，由于單位體積內(nèi)分子總數(shù)增多，引起單位體積內(nèi)活化分子總數(shù)增多，反應(yīng)速率加快。

壓強(qiáng)增大單位體積內(nèi)氣體分子總數(shù)增加，活化分子數(shù)增加。無氣體物質(zhì)參加或生成的反應(yīng)，壓強(qiáng)變化不影響反應(yīng)速率。增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快。其實(shí)質(zhì)是濃度的影響，具體問題具體用濃度來分析。溫度升高分子的平均能量升高，活化分子百分?jǐn)?shù)增加。溫度每升高10℃，反應(yīng)速率通常增大到原來的2~4倍。升高溫度反應(yīng)速率增大。正催化劑改變了反應(yīng)歷程。催化劑降低了活化能，使原先的一部分非活化分子變?yōu)榛罨肿?，活化分子百分?jǐn)?shù)增大。反響物本身的