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文檔簡介
1、第二節影響化學反應速率的因素名師導航知識梳理1.有效碰撞和活化分子 化學反應的實質是反應物分子中_,生成物分子中_的過程。即反應物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程,而反應物分子發生碰撞時并不都能發生反應,有的碰撞能發生化學反應,有的不能。 化學反應速率與分子間的_頻率有關,因此所有能夠改變_、_,以及_的外界條件,都可以用來_、_反應的速率。_、_、_等都可以改變反應速率。2.影響化學反應速率的因素 影響化學反應速率的因素分為內因和外因兩個方面。內因是指反應物本身的性質,如金屬鈉與冷水劇烈反應,而鎂和沸水僅能微弱反應。影響化學反應速率的決定因素是內因。外因是指外界條件如_、_、_、_等。
2、改變了這些條件,可以改變化學反應速率,其根本原因是改變了單位體積內_的數目,也就改變了分子間發生_的機會,從而改變了化學反應速率。其他條件:除上述四種常見的反應條件外,還有光、超聲波、激光、放射線、電磁波等均可改變化學反應速率。3.濃度對反應速率的影響 分析實驗2-2的數據,表明_。 結論:在其他條件相同時,增大反應物的濃度,化學反應速率_;減小反應物濃度,化學反應速率_。 在其他條件不變時,活化分子在反應物分子中所占的百分數是一定的,因此單位體積內活化分子的數目與單位體積內反應物分子的總數成正比,也就是與反應物的濃度成正比。當反應物濃度增大時,單位體積內分子總數_,活化分子數也相應_,單位時
3、間內有效碰撞次數_,化學反應速率加快。4.壓強對反應速率的影響 在其他條件不變時,一定質量的氣體所占的體積與_成反比。對于有氣體參加的反應,增大壓強(或縮小反應容器的體積),一定質量氣體的體積就縮小,單位體積內氣體的分子數增加,即增大了單位體積內的_,活化分子碰撞機率增大,相當于_,反應速率_;反之,減小壓強(或增大反應容器的體積),一定質量氣體的體積就擴大,單位體積內氣體的分子數減少。即減少了單位體積內的_,活化分子碰撞幾率減小,相當于_,反應速率_。 壓強的影響只適用于討論有氣體參加的反應。壓強對反應速率的影響,必然伴有反應容器體積的改變,歸結到反應物濃度的改變;如果壓強改變,而反應容器的
4、體積不變時,反應物濃度不變,反應速率也不會改變。 由于固體、液體粒子間的_,增大壓強幾乎不能改變它們的_,因此可以認為對只有固體或液體參加的反應,壓強的變化對于反應速率的影響可以_。5.溫度對反應速率的影響 Na2S2O3溶液與稀硫酸反應的化學方程式為: Na2S2O3+H2SO4=S+SO2+Na2SO4+H2O 分析實驗2-3的數據:在實驗中,_首先出現渾濁。 結論:其他條件相同時,升高溫度反應速率_,降低溫度反應速率_。 濃度一定時,升高溫度一方面使分子獲得_,使一部分能量較低的分子轉化為_,增加了反應物分子中活化分子的_,使_次數增加;另一方面含有較高能量的分子間_也隨之提高。這兩個方
5、面都使分子間的_提高,所以反應速率加快。6.催化劑對反應速率的影響 寫出H2O2分解的化學方程式: 2H2O2MnO22H2O+O2 分析實驗2-4表明,MnO2能_H2O2的分解,是H2O2分解的_。選用適當的催化劑可以提高反應速率。 結論:一般地,使用催化劑,可以加快化學反應速率。 使用適當的催化劑是改變反應速率的常用有效方法之一。由于催化劑可以_,使發生反應所需的_降低,也就等于提高了_,從而提高了_。除此之外,對于給定條件下反應物之間能夠同時發生多個反應的情況,理想的催化劑還具有大幅度提高目標產物在最終產物中的比率。7.總結:濃度、壓強、溫度、催化劑對反應速率的影響疑難突破1.怎樣理解
6、化學反應速率與分子間的有效碰撞頻率的關系?剖析:例如籃球運動員投籃命中的前提條件有兩個:一是運動員應具有足夠的能量,二是應有合適的取向。分子能發生有效碰撞的道理亦是如此。化學反應發生的先決條件:反應物分子(或離子)間的碰撞。但反應物分子發生碰撞時并不一定都能發生反應,有的碰撞能發生化學反應,有的則不能。能夠發生有效碰撞的分子稱為活化分子,在其他條件不變時,某一反應,活化分子在反應物分子中所占的百分數是一定的,所以,單位體積內活化分子的數目與單位體積內反應物分子總數成正比,也和反應物濃度成正比。即單位體積內活化分子的數目多,發生有效碰撞的頻率就高,反應速率就快。2.怎樣分析化學反應速率圖象?剖析
7、:分析化學反應速率圖象,要注意分析圖象的變化趨勢,分清影響化學反應速率的因素。一般要從以下幾個方面分析:(1)分析起點:分清反應物或生成物,濃度或物質的量減少的是反應物,濃度或物質的量增大的是生成物。反應物以高于原點為起點,反應物多以原點為起點。(2)分析變化趨勢:如升溫或降溫,加壓加減壓等,注意濃度、溫度、壓強的改變等對化學反應速率的影響。(3)分析終點:確定反應物消耗的濃度或生成物增大的濃度。(4)分析時間:如速率圖象中的拐點、突變點等。注意分析曲線的連續或跳躍所代表的含義。問題探究問題1:對有氣體參加的反應,我們通常可以說改變壓強可以改變反應速率。請探究對有氣體參加的反應,改變壓強對反應
8、速率一定有影響嗎?探究:單位體積內活化分子的數目與反應物濃度成正比。所以壓強對化學反應速率的影響歸根到底是濃度的影響。若反應物濃度發生了改變,化學反應速率發生改變,反之,則不變。以2SO2+O22SO3為例,通過下列方法討論改變壓強對反應速率的影響。(1)保持溫度不變,將容器體積縮小:SO2、O2、SO3的濃度都增大,單位體積內活化分子的數目增加,反應速率加快。(2)保持容積不變,()充入O2,增大壓強:增大了反應物的濃度,單位體積內活化分子的數目增加,反應速率加快。()充入N2或與反應無關的氣體如稀有氣體,增大壓強:SO2、O2、SO3的濃度都沒有變化,單位體積內活化分子的數目不變,反應速率
9、不變。(3)保持壓強不變,充入N2或與反應無關的氣體如稀有氣體,體積必將增大,SO2、O2、SO3的濃度均減小,單位體積內活化分子的數目減少,反應速率減小。問題2:催化劑為什么會影響化學反應速率?探究:使用催化劑能影響化學反應速率的原因現在認為是它能夠降低反應所需的能量,從而使更多的反應物分子轉化為活化分子,極大地增加了單位體積內反應物分子中活化分子所占的百分比,使有效碰撞的幾率大大增加,從而成千上萬倍的增加化學反應速率。 但有的催化劑卻是起到減慢化學反應速率的作用,這種催化劑叫做負催化劑,一般無特殊說明,催化劑即指能加快化學反應速率的正催化劑。 催化劑常因接觸雜質等使其催化性能明顯下降,這種
10、現象叫做催化劑中毒。 不同催化劑對溫度的要求不同,它只有在一定溫度下才能使其催化效果達到最佳。典題精講【例1】 把稀硫酸倒在亞硫酸鈉粉末上,能使反應的最初速率加快的是( )A.增大亞硫酸鈉粉末的量 B.硫酸濃度增大一倍,用量減少到原來的1/2C.硫酸濃度不變,用量增大一倍 D.使反應在較高溫度下進行思路解析:該題考查的是影響化學反應速率的外界因素,要熟悉溫度、濃度、壓強、催化劑、表面積等對化學反應速率的影響。本題中:A.固體物質和液體物質(不是溶液)的濃度是不變的。所以增加亞硫酸鈉粉末并不改變其濃度,對反應速率無影響。B.由于硫酸濃度增大一倍,所以反應的初始速度加快。至于硫酸用量的多少,只影響
11、參加反應的物質的量的多少,而不影響反應速率。故B正確。C項中硫酸的濃度沒變,故對反應速率無影響。D項反應在較高溫度下進行,反應速率加快。答案:BD【例2】 反應C(S)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可變容積的密閉容器中進行,下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是( )A.增加C的量 B.將容器的體積縮小一半C.保持體積不變,充入N2使體系壓強增大 D.保持壓強不變,充入N2使容器體積增大思路解析:A選項中C為固態反應物,增加固體的量對反應速率無影響;B選項中將容器體積縮小一半,壓強增大,反應速率加快;C選項中充入N2使體系壓強增大,但容器體積未變,參加反應的各氣體濃度未變,反應速率
12、不變;D選項中保持壓強不變,充入N2使容器體積增大,參加反應的各氣體濃度減小,反應速率減小。答案:AC【例3】 把除去氧化膜的鎂條投入稀鹽酸中,化學反應速率隨時間變化的情況如圖2-8所示。圖2-8(1)其中t1t2化學反應速率變化的主要原因是_。(2)t2t3化學反應速率變化的主要原因是_。思路解析:從圖中可知速率曲線從t1時某一高度上升到t2后下降,這與鹽酸的濃度隨反應進行:t1t2t3逐漸減小,速率也應逐漸減小矛盾,然而事實就是這樣。如何從影響反應速率的其他外界因素壓強、溫度、催化劑角度去分析呢?從反應本質和反應外界條件來看,壓強、催化劑(沒加入催化劑)的影響均可排除,溫度的影響是重點對象
13、和關鍵。若從溫度的影響來看肯定是升高了反應體的溫度,且溫度升高的影響大于濃度減小的影響,但并沒有加熱,所以只能是反應本身所產生的熱量所致。t2t3主要是濃度減小占主要影響因素了,即在鎂條與稀鹽酸反應過程中,影響化學反應速率的主要因素有氫離子濃度的降低和反應放熱使溫度升高,當反應放熱使溫度升高對化學反應速率的影響大于氫離子濃度降低對化學反應速率的影響時,曲線呈上升趨勢。t2t3段,氫離子濃度降低對化學反應速率的影響大于反應放熱反應溫度升高對化學反應速率的影響,曲線呈下降趨勢。答案:(1)溫度升高對化學反應速率的影響大于氫離子濃度降低對化學反應速率的影響,曲線呈上升趨勢(2)氫離子濃度降低對化學反
14、應速率的影響大于放熱反應溫度升高對化學反應速率的影響,曲線呈下降趨勢知識導學 本節主要討論影響化學反應速率的因素,對化學反應速率的感性認識在理論上進行升華。濃度、壓強、溫度、催化劑對速率的影響是本節的重點。對本節的學習應多利用實驗、數據,聯系生活中有關影響化學反應速率的事實,考慮這些因素是如何影響化學反應速率的?其原因是什么?要從化學鍵角度思考反應物分子中鍵能的高低對反應的活化能及反應速率的影響,并且要注意要結合圖象總結規律。 在其他條件不變時,某一反應活化分子在反應物分子中所占的百分數是一定的,所以,單位體積內活化分子的數目與單位體積內反應物分子總數成正比,也和反應物濃度成正比。利用有效碰撞
15、理論可以解釋外界條件對化學反應速率的影響,即濃度、溫度、壓強、催化劑對化學反應速率的影響。 說明:純固體或純液體的濃度可視為常數,物質的量的改變不影響化學反應速率。固體物質的反應速率與接觸面積有關,固體顆粒越細,表面積越大,反應速率越快,故塊狀固體可以通過研細來增大表面積,加快反應速率。 對于某反應來講,其他條件不變時,單位體積內活化分子數目與單位體積內反應物分子總數成正比,即和反應物濃度成正比。 說明:若參加反應的物質為固體或液體(溶液),由于壓強的變化對它們的濃度幾乎無影響,可以認為反應速率不變。 對于有氣體參加的可逆反應,增大壓強,正反應速率、逆反應速率都增大;減小壓強,正反應速率、逆反
16、應速率都減小。 對于有氣體參加的反應而言,改變壓強,對化學反應速率產生影響的根本原因是引起濃度改變所致。所以討論壓強對反應速率的影響時,應區分引起壓強改變的原因,這種改變對反應體系的濃度產生何種影響,由此判斷出對反應速率有何影響。 說明:實驗表明:溫度每升高10 ,化學反應速率通常增大到原來的24倍。溫度對反應速率影響的經驗公式: =(24) 溫度對反應速率影響的規律,對吸熱反應、放熱反應都適用。 反應若是可逆反應,升高溫度,正反應速率、逆反應速率都加快,但吸熱反應增加的程度比放熱反應增加的程度大;降低溫度,正反應速率、逆反應速率都減小,吸熱反應速率減小的程度比放熱反應減小的程度大。 說明:使
17、用催化劑可以改變反應速率。“改變”包括加快或減慢,把能加快反應速率的催化劑叫正催化劑,減慢反應速率的催化劑叫負催化劑,如果沒有特別說明均指正催化劑。 催化劑有選擇性,不同的反應有不同的催化劑,具有一定的活化溫度,催化劑不同,活化溫度不同。 催化劑不能改變反應,不能改變生成物的量,也不能使本來不會發生的反應變為可能。 如果為可逆反應,催化劑可同等程度地改變正、逆反應的速率。 不同的反應,速率差異很大。 同一個化學反應,在不同條件下進行,速率也有差異。疑難導析 首先要明確什么是有效碰撞,能夠發生化學反應的碰撞是否是有效碰撞。 還要清楚發生有效碰撞必須具備什么條件,一是發生碰撞的分子是否必須具備一定
18、的能量;二是碰撞時是否必須有合適的取向。 要弄清活化分子是否必須具備一定的能量,能量不足的分子怎樣才能變成活化分子。 利用有效碰撞理論能否解釋外界條件對化學反應速率的影響,即濃度、溫度、壓強、催化劑對化學反應速率的影響。 要清楚化學反應速率圖象的含義,利用化學反應速率圖象分析、解決化學反應速率問題時,要立足于對應的化學反應方程式,應用所學的化學反應速率變化規律,分析坐標系中圖象的含義。 注意化學反應中,反應物濃度的消耗與生成物濃度的增加的量之比與化學計量數之比的關系。 化學反應速率圖象中要分清圖象中的“漸變”與“突變”“增大”與“減小”等變化。問題導思 可分以下幾種情況討論:(1)恒溫時:增大
19、壓強體積變化情況濃度變化情況反應速率變化情況。(2)恒容時:()充入氣體反應物濃度變化情況總壓變化情況速率變化情況。()充入“惰氣” 總壓、各物質濃度、反應速率的變化情況。(3)恒壓時:充入“惰氣” 體積變化情況各反應物濃度變化情況反應速率變化情況。 催化劑在反應前后質量和化學性質雖然沒有發生變化,但催化劑會影響化學反應速率,其原因的探究要從催化劑對反應所需能量的影響入手,是否使更多的反應物分子轉化為活化分子,對單位體積內反應物分子中活化分子所占的百分比有何影響,使有效碰撞的幾率有何改變。 還要強調催化劑是否都加快化學反應速率。 最后要說明接觸雜質的存在對催化劑催化性能有什么影響,溫度對催化劑催化效果有什么影響。典題導考綠色通道:影響化學反應速率的外因主要是濃度、壓強、溫度、催化劑等,能否加快化學反應速率主要看能否增大單位體積內活化分子百分比。除此之外,增大反應物的接觸面積也是經常考查的加快反應速率的方式。增大反應物表面積的方法一般是把塊狀固體粉碎成粉末狀固體。【典題變式1】下列因素一定會使化學反應速率加快的是( )
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