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第二节 影响化学反应速率的因素
【新课导入】虽然好多的化学反应能够发生,但是你有没有注意到,这些化学反应进行快慢差异很大。如:炸药的爆炸是瞬间完成的,而钢铁的生锈却是一个缓慢的过程。同样是化学反应,为何有的进行得这么快,而有的却进行得那么慢!这是什么因素决定的呢?搞清楚这些就可以对化学反应进行调控,使对我们有利的反应进行得快一些,对我们有害的化学反应,让它进行得慢一些。
【课标要求】1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响,认识其一般规律。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3.知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。4.了解化学反应速率的改变在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
知识探究 梳理知识·点拨方法一、有效碰撞理论1.化学反应发生的条件探究点一 化学反应速率的影响因素必要条件 —反应物分子相互接触发生 . |充要条件 —反应物分子之间发生 .碰撞有效碰撞
2.有效碰撞、活化能与活化分子有效碰撞 —能够 的反应物分子的碰撞 |活化分子 —能量较高,能够发生 的分子 |活化能 — 比 高出的能量如图所示:图中E1指反应的 ,E1-E2是 。发生化学反应有效碰撞活化分子普通分子活化能反应热
3.化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系活化分子的百分数越大,单位体积内 越多,单位时间内有效碰撞次数 ,化学反应 ,速率越大。〚思考1〛 活化能大的反应为什么不易发生?为什么许多放热反应也需要加热?提示:活化能大,反应物分子不容易成为活化分子,很少发生有效碰撞,反应不易发生。放热反应,虽然反应物总能量比生成物高,但因为反应的活化能更高,所以常通过加热方法使反应物分子获取一定能量成为活化分子,启动反应发生。二、影响化学反应速率的因素1.内因:取决于反应物本身的性质。活化分子越多越快
2.外因:主要有浓度、压强、温度、催化剂等(1)浓度对化学反应速率的影响①实验探究褪色 长褪色短②规律:反应物浓度增大→反应速率 ;反应物浓度减小→反应速率 。③解释:反应物浓度增大→单位体积活化分子数 →单位时间内有效碰撞几率 →反应速率 。增大减小增多增加加快
(2)压强对化学反应速率的影响①规律:对于有气体参与或生成的化学反应,增大压强(缩小容器体积),反应速率 ;减小压强(增大容器体积),反应速率 。②解释:对于气体反应,增大压强,相当于增大反应物浓度,反应速率增大。〚思考2〛 “增大压强一定能加快反应速率”这种说法是否正确?试说明理由。提示:不正确。增大压强不一定能改变反应物浓度。加快减慢
(3)温度对化学反应速率的影响①实验探究②规律:温度升高,反应速率 ;温度降低,反应速率 。③解释:升高温度→活化分子百分数 →有效碰撞的几率 →化学反应速率 。增大减小提高提高增大
(4)催化剂对化学反应速率的影响①实验探究大量气泡复燃
②规律:使用合适的催化剂,可 化学反应速率。③解释:使用合适的催化剂→降低反应所需的 →活化分子百分数 →有效碰撞几率 →化学反应速率 。(5)其他影响反应速率的因素固体反应物颗粒大小、光辐照、超声波、电弧、强磁场等也能影响反应速率。加快活化能提高提高增大名师点拨1.活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
2.压强改变对反应速率的影响(1)对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强,物质的浓度变化很小,可忽略不计,对化学反应速率无影响。
3.各条件对速率的影响大小催化剂≫温度>浓度=压强(体积变化引起的),各种影响都有其局限性,要针对具体反应具体分析。
过关演练 巩固知识·提升能力1.下列说法中正确的是( )①化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应③活化分子比普通分子具有较高的能量④化学反应的实质是原子的重新组合⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程⑥活化分子间的碰撞一定能发生化学反应A.①③④⑤B.②③⑥C.③④⑤⑥D.②④⑤A
①正确;普通分子间的碰撞为无效碰撞,不会发生化学反应,
②错误;活化分子比普通分子具有较高的能量,化正确;③学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成,即原子的重新组合,
④⑤正确;活化分子之间发生的有合适取向的碰撞称为有效碰撞,发生有效碰撞才能发生化学反应,
⑥错误。
解析:活化分子间有合适的取向,发生的碰撞为有效碰撞,一定能发生化学反应,
不变,充入N2使体系D强增大压.保持压强
不变,充N2使容器容积变大B入解析:A项,C为固体,增加其用量,不影响反应速率;B项,加压能使反应速率增大;C项,保持容积不变,充入N2后各反应物的浓度不变,不影响反应速率;D项,保持压强不变,充入N2,容器容积增大,反应物浓度减小,使反应速率减小。
2.(2018·安徽铜陵一中月考)反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变使其反应速率增大的是( )A.增加C(s)的量B.将容器的容积缩小一半C.保持容积
温下,分别将四块形状铁同,质量相7 g的为块同时投入下列四种溶液
中,生成氢气速率最快的是( )A.200 mL 2 mol ·L-1HCl溶液B.100 mL 2 mol·L-1H2SO4溶液C.100 mL 3 mol·L-1HNO3溶液D.50 mL 18.4 mol·L-1H2SO4溶液B解析:首先排除C、D,硝酸、浓硫酸与Fe反应不产生氢气,A、B中盐酸与硫酸中氢离子的浓度分别是2 mol·L-1、4 mol·L-1,氢离子浓度大的反应速率快,所以生成氢气速率最快的是B。
3.常
面积
知识探究 梳理知识·点拨方法外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响探究点二 有关化学反应速率的图像和图表增大减小增大减小增大相同减小接触
制控的实验变件,不条或相同因素,一次只能改变一个因响影素。(3)对照
规律,逐影分析探究结果和(组响)因素关系,得出结论。
名师点拨 化学反应速率图像题和表格题分析技巧1.图像分析技巧“三看”一看起点:分清反应物和生成物,如浓度—时间图像中,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。二看变化趋势:如斜率绝对值越大,速率一般越大。三看终点:分清消耗浓度和增加浓度,反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比。2.表格(对照)分析技巧(1)分析表格,找出影响探究结果的因素。(2)确定要
条投入盛有盐酸的敞口容器中,产生氢速的气率变化如图所示。下列因素中,可能影响
该(应的反应速率的因素是反 )①盐酸
的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液度温的 ④Cl-的浓度A.仅
①④B.仅仅④C③.①②③D.仅③解析②:因Cl-不参加反应,Cl-的浓度增大
或反小都不影响化学减应速率,且该
,应中Cl-的浓度不变反④错误。
过关演练 巩固知识·提升能力C 1.把镁
一中质定)一检条件下,溶液的酸碱对TiO性2光催化燃
料R降解反应的影响如图所示。下列判正断确的是( )A.溶液酸
性越强,R的降解速率越小B.R的
起始解度越小,降浓速率越大C.在0～50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等D.在20～25 min之间,pH=10时R的
平均率解速降为 0.04 mol·L-1·min-1解析:斜率越大,R的
降大速率越解,则pH=2时R的降明速率解显和于pH=7大pH=10时
降A速率,解错误;图像中出现了两个起响速率影条件:反应物的始浓度和pH,因pH不
同,故不能由图像判反反应物浓度对断应速率的影响,B错误;据
-4
0.60.410-�
()
图像可知,在50 min时,pH=2和pH=7时R均完全降解,C正确;D项,在20～25 min之间,pH=10时,R的
5
平均降 速率为 解 mol·L-1·min-1=4×10-6 mol·L-1·min-1,D错误。
C2.(2018·河北沧州
实验小组以H2O2分解为、,研究例度、催化剂浓溶液酸碱应对反性速率的影响。在
常温下按照如下方案成实验。实验完编号反应物催化剂①10 mL 2% H2O2溶液无②10 mL 5% H2O2溶液无③10 mL 5% H2O2溶液1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液④10 mL 5% H2O2溶液+少
量HCl溶液1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液⑤10 mL 5% H2O2溶液+少
量NaOH溶液1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液
3.某
。 (2)实验①和②的
目 是 的 。 实验时
由于没有观察到象明现显而无法得出显论;结料资示,通常件下条H2O2稳
定,不易分解。为了达验实到目的,你对原实验案方的改进是 。
解析:(1)加入催化剂能使化学反应速率加快,其原因是加入催化剂
降低了的应的活化能,使更多反普通分子变为活化分子,增大
了活化分子的碰撞几化,使活率分子的有效碰撞增多,从而
加快反应速率。(2)实
验①和②的区别是①中H2O2的浓度小,②中H2O2的浓度实,所以大验①和②的
目为是探究的度对反应速率的影响。浓了能够通过实验①和②探究浓度对反应速率的影响,对原实
验方案进行改量,可向反进物中加入等应同种催化剂
将盛或试有反应物的管放入同一热水浴中观察实验现象答案:(1)。降低了反
【新课导入】虽然好多的化学反应能够发生,但是你有没有注意到,这些化学反应进行快慢差异很大。如:炸药的爆炸是瞬间完成的,而钢铁的生锈却是一个缓慢的过程。同样是化学反应,为何有的进行得这么快,而有的却进行得那么慢!这是什么因素决定的呢?搞清楚这些就可以对化学反应进行调控,使对我们有利的反应进行得快一些,对我们有害的化学反应,让它进行得慢一些。
【课标要求】1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响,认识其一般规律。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3.知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。4.了解化学反应速率的改变在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
知识探究 梳理知识·点拨方法一、有效碰撞理论1.化学反应发生的条件探究点一 化学反应速率的影响因素必要条件 —反应物分子相互接触发生 . |充要条件 —反应物分子之间发生 .碰撞有效碰撞
2.有效碰撞、活化能与活化分子有效碰撞 —能够 的反应物分子的碰撞 |活化分子 —能量较高,能够发生 的分子 |活化能 — 比 高出的能量如图所示:图中E1指反应的 ,E1-E2是 。发生化学反应有效碰撞活化分子普通分子活化能反应热
3.化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系活化分子的百分数越大,单位体积内 越多,单位时间内有效碰撞次数 ,化学反应 ,速率越大。〚思考1〛 活化能大的反应为什么不易发生?为什么许多放热反应也需要加热?提示:活化能大,反应物分子不容易成为活化分子,很少发生有效碰撞,反应不易发生。放热反应,虽然反应物总能量比生成物高,但因为反应的活化能更高,所以常通过加热方法使反应物分子获取一定能量成为活化分子,启动反应发生。二、影响化学反应速率的因素1.内因:取决于反应物本身的性质。活化分子越多越快
2.外因:主要有浓度、压强、温度、催化剂等(1)浓度对化学反应速率的影响①实验探究褪色 长褪色短②规律:反应物浓度增大→反应速率 ;反应物浓度减小→反应速率 。③解释:反应物浓度增大→单位体积活化分子数 →单位时间内有效碰撞几率 →反应速率 。增大减小增多增加加快
(2)压强对化学反应速率的影响①规律:对于有气体参与或生成的化学反应,增大压强(缩小容器体积),反应速率 ;减小压强(增大容器体积),反应速率 。②解释:对于气体反应,增大压强,相当于增大反应物浓度,反应速率增大。〚思考2〛 “增大压强一定能加快反应速率”这种说法是否正确?试说明理由。提示:不正确。增大压强不一定能改变反应物浓度。加快减慢
(3)温度对化学反应速率的影响①实验探究②规律:温度升高,反应速率 ;温度降低,反应速率 。③解释:升高温度→活化分子百分数 →有效碰撞的几率 →化学反应速率 。增大减小提高提高增大
(4)催化剂对化学反应速率的影响①实验探究大量气泡复燃
②规律:使用合适的催化剂,可 化学反应速率。③解释:使用合适的催化剂→降低反应所需的 →活化分子百分数 →有效碰撞几率 →化学反应速率 。(5)其他影响反应速率的因素固体反应物颗粒大小、光辐照、超声波、电弧、强磁场等也能影响反应速率。加快活化能提高提高增大名师点拨1.活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
2.压强改变对反应速率的影响(1)对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强,物质的浓度变化很小,可忽略不计,对化学反应速率无影响。
3.各条件对速率的影响大小催化剂≫温度>浓度=压强(体积变化引起的),各种影响都有其局限性,要针对具体反应具体分析。
过关演练 巩固知识·提升能力1.下列说法中正确的是( )①化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应③活化分子比普通分子具有较高的能量④化学反应的实质是原子的重新组合⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程⑥活化分子间的碰撞一定能发生化学反应A.①③④⑤B.②③⑥C.③④⑤⑥D.②④⑤A
①正确;普通分子间的碰撞为无效碰撞,不会发生化学反应,
②错误;活化分子比普通分子具有较高的能量,化正确;③学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成,即原子的重新组合,
④⑤正确;活化分子之间发生的有合适取向的碰撞称为有效碰撞,发生有效碰撞才能发生化学反应,
⑥错误。
解析:活化分子间有合适的取向,发生的碰撞为有效碰撞,一定能发生化学反应,
不变,充入N2使体系D强增大压.保持压强
不变,充N2使容器容积变大B入解析:A项,C为固体,增加其用量,不影响反应速率;B项,加压能使反应速率增大;C项,保持容积不变,充入N2后各反应物的浓度不变,不影响反应速率;D项,保持压强不变,充入N2,容器容积增大,反应物浓度减小,使反应速率减小。
2.(2018·安徽铜陵一中月考)反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变使其反应速率增大的是( )A.增加C(s)的量B.将容器的容积缩小一半C.保持容积
温下,分别将四块形状铁同,质量相7 g的为块同时投入下列四种溶液
中,生成氢气速率最快的是( )A.200 mL 2 mol ·L-1HCl溶液B.100 mL 2 mol·L-1H2SO4溶液C.100 mL 3 mol·L-1HNO3溶液D.50 mL 18.4 mol·L-1H2SO4溶液B解析:首先排除C、D,硝酸、浓硫酸与Fe反应不产生氢气,A、B中盐酸与硫酸中氢离子的浓度分别是2 mol·L-1、4 mol·L-1,氢离子浓度大的反应速率快,所以生成氢气速率最快的是B。
3.常
面积
知识探究 梳理知识·点拨方法外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响探究点二 有关化学反应速率的图像和图表增大减小增大减小增大相同减小接触
制控的实验变件,不条或相同因素,一次只能改变一个因响影素。(3)对照
规律,逐影分析探究结果和(组响)因素关系,得出结论。
名师点拨 化学反应速率图像题和表格题分析技巧1.图像分析技巧“三看”一看起点:分清反应物和生成物,如浓度—时间图像中,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。二看变化趋势:如斜率绝对值越大,速率一般越大。三看终点:分清消耗浓度和增加浓度,反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比。2.表格(对照)分析技巧(1)分析表格,找出影响探究结果的因素。(2)确定要
条投入盛有盐酸的敞口容器中,产生氢速的气率变化如图所示。下列因素中,可能影响
该(应的反应速率的因素是反 )①盐酸
的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液度温的 ④Cl-的浓度A.仅
①④B.仅仅④C③.①②③D.仅③解析②:因Cl-不参加反应,Cl-的浓度增大
或反小都不影响化学减应速率,且该
,应中Cl-的浓度不变反④错误。
过关演练 巩固知识·提升能力C 1.把镁
一中质定)一检条件下,溶液的酸碱对TiO性2光催化燃
料R降解反应的影响如图所示。下列判正断确的是( )A.溶液酸
性越强,R的降解速率越小B.R的
起始解度越小,降浓速率越大C.在0～50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等D.在20～25 min之间,pH=10时R的
平均率解速降为 0.04 mol·L-1·min-1解析:斜率越大,R的
降大速率越解,则pH=2时R的降明速率解显和于pH=7大pH=10时
降A速率,解错误;图像中出现了两个起响速率影条件:反应物的始浓度和pH,因pH不
同,故不能由图像判反反应物浓度对断应速率的影响,B错误;据
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图像可知,在50 min时,pH=2和pH=7时R均完全降解,C正确;D项,在20～25 min之间,pH=10时,R的
5
平均降 速率为 解 mol·L-1·min-1=4×10-6 mol·L-1·min-1,D错误。
C2.(2018·河北沧州
实验小组以H2O2分解为、,研究例度、催化剂浓溶液酸碱应对反性速率的影响。在
常温下按照如下方案成实验。实验完编号反应物催化剂①10 mL 2% H2O2溶液无②10 mL 5% H2O2溶液无③10 mL 5% H2O2溶液1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液④10 mL 5% H2O2溶液+少
量HCl溶液1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液⑤10 mL 5% H2O2溶液+少
量NaOH溶液1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液
3.某
。 (2)实验①和②的
目 是 的 。 实验时
由于没有观察到象明现显而无法得出显论;结料资示,通常件下条H2O2稳
定,不易分解。为了达验实到目的,你对原实验案方的改进是 。
解析:(1)加入催化剂能使化学反应速率加快,其原因是加入催化剂
降低了的应的活化能,使更多反普通分子变为活化分子,增大
了活化分子的碰撞几化,使活率分子的有效碰撞增多,从而
加快反应速率。(2)实
验①和②的区别是①中H2O2的浓度小,②中H2O2的浓度实,所以大验①和②的
目为是探究的度对反应速率的影响。浓了能够通过实验①和②探究浓度对反应速率的影响,对原实
验方案进行改量,可向反进物中加入等应同种催化剂
将盛或试有反应物的管放入同一热水浴中观察实验现象答案:(1)。降低了反
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