PAGE7-第2課時影響化學反應速率的因素[明確學習目標]1.了解活化能的含義，會用活化能理論說明化學反應速率的影響因素。2.駕馭外界條件(濃度、壓強、溫度、催化劑)對化學反應速率的影響規律及實質，并會用相應規律解決有關問題。1.碰撞理論(1)碰撞理論反應物分子間必需相互碰撞才有可能發生反應。②發生有效碰撞的條件a．發生碰撞的分子具有足夠高的eq\o(□,\s\up4(01))能量。b．分子在肯定的eq\o(□,\s\up4(02))方向上發生碰撞。(2)活化分子在化學反應中，能量eq\o(□,\s\up4(03))較高、有可能發生有效碰撞的分子稱為活化分子。(3)活化能活化分子的eq\o(□,\s\up4(04))平均能量與全部分子的eq\o(□,\s\up4(05))平均能量之差稱為活化能。2．濃度對反應速率的影響(1)規律：其他條件相同時，增大反應物濃度，反應速率eq\o(□,\s\up4(06))增大；減小反應物的濃度，反應速率eq\o(□,\s\up4(07))減小。(2)理論說明：當增加反應物的濃度時，單位體積內反應物的活化分子數目eq\o(□,\s\up4(08))增多，反應物發生有效碰撞的次數eq\o(□,\s\up4(09))增多，所以反應速率eq\o(□,\s\up4(10))增大。3．壓強對反應速率的影響(1)規律：對于有氣體參與的反應，在密閉容器中保持溫度不變時，增加壓強，氣體體積eq\o(□,\s\up4(11))減小，相當于eq\o(□,\s\up4(12))增大反應物的濃度，反應速率將eq\o(□,\s\up4(13))增大；減小壓強，氣體的體積eq\o(□,\s\up4(14))增大，相當于eq\o(□,\s\up4(15))減小反應物的濃度，反應速率eq\o(□,\s\up4(16))減小。(2)理論說明：同濃度對反應速率的影響。4．溫度對反應速率的影響(1)規律：其他條件相同時，上升溫度，化學反應的速率eq\o(□,\s\up4(17))增大；降低溫度，反應速率eq\o(□,\s\up4(18))減小。據測定，很多反應的溫度每上升10K，其反應速率增加eq\o(□,\s\up4(19))2～4倍。(2)理論說明：隨著溫度上升，反應物的活化分子數目eq\o(□,\s\up4(20))增多，分子運動eq\o(□,\s\up4(21))加快，活化分子碰撞的次數eq\o(□,\s\up4(22))增加，反應速率eq\o(□,\s\up4(23))增大。5．催化劑對反應速率的影響(1)規律：其他條件相同時，運用適當的催化劑對化學反應速率有顯著影響。(2)過渡態理論反應物轉化為生成物的過程中要經過能量較高的過渡狀態。過渡狀態的平均能量與反應物分子的平均能量的差為反應的活化能(如圖所示)。圖中，Ea為正反應的活化能，Ea′為逆反應的活化能。(3)理論說明：運用催化劑，反應所需的活化能eq\o(□,\s\up4(24))降低，反應速率eq\o(□,\s\up4(25))增大。6．其他因素對反應速率的影響除了上述因素外，eq\o(□,\s\up4(26))反應物間的接觸面積、eq\o(□,\s\up4(27))光、eq\o(□,\s\up4(28))電磁波、eq\o(□,\s\up4(29))超聲波等因素也會對反應速率產生影響。1．活化能大的反應為什么不簡單發生？提示：活化能大，反應物分子不簡單成為活化分子，很少發生有效碰撞，反應不易發生。2．變更固體或純液體的用量對化學反應速率有何影響？提示：對于固體或純液體物質，一般狀況下其濃度可視為常數，因此變更固體或純液體的用量對化學反應速率無影響，但固體物質表面積的大小會影響化學反應速率，一般來說，固體的顆粒越細，表面積越大，反應速率就越快。3．依據能量變更，化學反應分為吸熱反應和放熱反應。上升溫度，只是吸熱反應的反應速率增大，對嗎？提示：不對。溫度對反應速率的影響適用于各種化學反應。不管是吸熱反應還是放熱反應，上升溫度，化學反應速率都增大，降低溫度，化學反應速率都減小。4．肯定溫度下，在密閉容器內進行的有氣體參與的反應，增大壓強，化學反應速率就肯定增大嗎？提示：不肯定。壓強對化學反應速率的影響，關鍵看變更壓強的措施是否引起反應物濃度的變更，若反應物濃度變更，則化學反應速率肯定變更。一、濃度和壓強對反應速率的影響1．活化能與化學反應速率的關系可簡略表示：活化能降低→一般分子變成活化分子→活化分子百分數增大→有效碰撞次數增多→化學反應速率增大。在肯定條件下，活化分子所占的百分數是肯定的。活化分子的百分數越大，單位體積內活化分子數越多，單位時間內有效碰撞的次數越多，化學反應速率越大。2．濃度對反應速率的影響(1)影響反應速率的是反應物或生成物的濃度，而不是物質的量或反應物的總量。(2)溶液中發生離子反應時，與反應無關的離子濃度的大小對反應速率無影響，如NaOH溶液和HCl溶液反應時，增大Na＋或Cl－的濃度，對該反應的反應速率無影響。(3)若某物質的濃度變更變更了其性質，則反應實質發生變更，如鐵與稀硫酸反應，在肯定濃度范圍內反應速率與濃度有關，但常溫下鐵遇濃硫酸鈍化。3．壓強對反應速率的影響對于有氣體參與的反應，變更壓強，對化學反應速率產生影響的根本緣由是濃度的變更。所以探討壓強對反應速率的影響時，應區分引起壓強變更的緣由，分析這種變更對反應體系中各組分的濃度產生什么影響，由此推斷出對反應速率有什么影響。(1)恒溫時壓縮體積引起,壓強增大引起,反應物濃度增大引起,化學反應速率增大。(2)恒溫、恒容時充入反應物氣體引起,壓強增大引起,反應物濃度增大引起,化學反應速率增大；充入惰性氣體引起,壓強增大→反應物濃度不變→化學反應速率不變。(3)恒溫、恒壓時充入原反應物組成相同氣體→壓強不變→體積增大→反應物濃度不變→反應速率不變；充入“無關”氣體→壓強不變引起,體積增大引起,反應物濃度減小引起,化學反應速率減小。[對點練習]1．把下列4種X溶液，分別加入到4個盛有10mL2mol·L－1鹽酸的燒杯中，并加水稀釋到50mL，此時X與鹽酸緩緩地進行反應，其中反應速率最大的是()A．20mL,3mol·L－1 B．20mL,2mol·L－1C．10mL,4mol·L－1 D．10mL,2mol·L－1答案A解析X溶液的濃度大小確定了反應速率的快慢。同一體積的溶液中X的物質的量越大，濃度就越大，A中X的物質的量最大，故速率最大。2．在恒溫下，使反應C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一容積可變的密閉容器中進行，下列條件的變更能夠引起反應速率增大的是()A．增加C的量B．將容器的容積縮小一半C．保持體積不變，充入Ar使體系壓強增大D．保持壓強不變，充入Ar使容器容積增大答案B解析C為固體反應物，增加其用量對反應速率幾乎沒有影響；容器容積縮小一半，壓強增大一倍，氣體濃度增大，反應速率增大；體積不變，充入Ar，體系總壓強增大，但各物質的濃度并未變更，反應速率不變；保持壓強不變，充入Ar，容器容積增大，各氣體物質的濃度變小，反應速率減小。二、溫度和催化劑對反應速率的影響1．溫度對反應速率的影響溫度對反應速率的影響適用于任何反應，無論是吸熱反應還是放熱反應，上升溫度，反應速率都增大；降低溫度，反應速率都減小。2．催化劑對反應速率的影響(1)運用催化劑是改變更學反應速率最有效的手段之一。(2)催化劑有正、負之分，沒有特別說明的狀況下，催化劑是指正催化劑。(3)催化劑有選擇性，不同的化學反應的催化劑不相同，催化劑具有肯定的活化溫度。(4)催化劑對可逆反應的正、逆反應的速率影響相同。[對點練習]3．反應C＋CO2=2CO為吸熱反應，反應速率為v1，反應N2＋3H22NH3的正反應為放熱反應，反應速率為v2。對于上述反應，當溫度上升時，v1和v2的變更狀況為()A．均增大 B．均減小C．v1增大，v2減小 D．v1減小，v2增大答案A解析不管是放熱反應，還是吸熱反應，上升溫度反應速率均增大，降低溫度反應速率均減小。4．為比較Fe3＋和Cu2＋對H2O2分解的催化效果，某化學探討小組的同學分別設計了如圖甲、乙所示的試驗。請回答相關問題：(1)定性分析：如圖甲可通過視察__________________，定性比較得出結論。有同學提出將FeCl3改為Fe2(SO4)3更為合理，其理由是_______________。(2)定量分析：如圖乙所示，試驗時均以生成40mL氣體為準，其他可能影響試驗的因素均已忽視。試驗中須要測量的數據是__________________________。答案(1)溶液中氣泡產生的速率解除氯離子的干擾(2)收集40mL氣體所需的時間規律方法“限制變量法”的解題策略(1)確定變量解答這類題目時首先要仔細審題，理清影響試驗探究結果的因素有哪些。(2)定多變一在探究時，應當先確定其他因素不變，只變更一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關系，這樣確定一種以后，再確定另一種，通過分析每種因素與所探究問題之間的關系，得出全部影響因素與所探究問題之間的關系。(3)數據有效解答時留意選擇數據(或設置試驗)要有效，且變量統一，否則無法做出正確推斷。本課歸納總結外界條件對反應速率影響的緣由1．下列說法不正確的是()A．增大壓強(縮小體積)，活化分子百分數不變，化學反應速率增大B．上升溫度，活化分子百分數增大，化學反應速率增大C．加入反應物，活化分子百分數增大，化學反應速率增大D．運用催化劑，活化分子百分數增大，化學反應速率增大答案C解析增大壓強(縮小體積)，單位體積活化分子的數目增大，活化分子百分數不變，反應速率增大，故A項正確；上升溫度，給分子供應能量，活化分子百分數增大，反應速率增大，故B項正確；加入反應物，反應物的濃度增大，單位體積活化分子的數目增大，但活化分子百分數不變，故C項錯誤；催化劑可以降低反應的活化能，增大活化分子百分數，故D項正確。2．已知反應CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列措施中可使生成CO2的速率加快的是(不考慮CaCO3與HCl接觸面積變更的影響)()A．加大CaCO3的量 B．加大鹽酸的濃度C．加大鹽酸的量 D．削減CaCl2的濃度答案B解析加大反應物的量不影響化學反應速率，變更濃度才影響化學反應速率，由于給定的反應是不行逆反應，因此，該化學反應的速率和生成物的濃度無關。3．下列方法對2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的反應速率沒有影響的是()A．加入SO3 B．容積不變，充入N2C．壓強不變，充入N2 D．降低溫度答案B解析容積不變，充入N2后沒有引起反應體系中各物質濃度的變更，故反應速率不變。4．丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。正丁烷(C4H10)催化脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下：①C4H10(g)=C4H8(g)＋H2(g)ΔH1＝＋43kJ·mol－1②C4H10(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119kJ·mol－1下列有關推斷正確的是()A．上升溫度，反應①的反應速率增大，反應②的反應速率減小B．上升溫度，反應①的反應速率減小，反應②的反應速率增大C．降低溫度，反應①和反應②的反應速率均減小D．由反應①和反應②可以得出H2的燃燒熱答案C解析不管是放熱反應還是吸熱反應，上升溫度均能提高其反應速率，降低溫度均能降低其反應速率，C正確，A、B錯誤；依據蓋斯定律，反應②－反應①可得熱化學方程式H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH＝－162kJ·mol－1，但H2O為氣態，故無法計算H2的燃燒熱，D錯誤。5．向含有H2SO4的H2O2溶液中滴加肯定量的KMnO4溶液，反應起先時，溶液中c(Mn2＋)將隨時間的變更而變更。某學生在做試驗前認為，c(Mn2＋)與時間的關系如圖①所示，做完試驗后，得到的結果為圖②所示。已知H2O2與KMnO4溶液反應的化學方程式為5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋5O2↑。請回答下列問題：(1)Oa段的意義：____________