2.1.2 影响化学反应速率的因素以及活化能(37张）高二化学选择性必修一

(共37张PPT)
选择性必修1
第二章 化学反应速率
与化学平衡
第一节 化学反应速率
第2课时 影响化学反应
速率的因素
【思考】除了物质本身的结构性质外，我们发现外界因素也会对化学反应速率造成影响。请举出一些生活中的例子，并说明相关的影响因素是什么？
浓度
温度
学习
目标
第2课时
影响化学反应速率的因素
PART
01
PART
02
理解外界条件(温度、浓度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识其一般规律。
了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用
PART
03
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
不同化学反应的速率
反应物本身性质（内因）
同一化学反应的速率
外界条件
（外因）
温度、浓度（压强）、催化剂、接触面积等
反应物组成、结构、性质
影响化学反应速率的因素
如何影响呢？
一. 定量研究影响化学反应速率的因素
【提出问题】
浓度、温度、催化剂等因素如何影响化学反应速率？如何测定化学反应速率？
【实验探究】
选择实验用品，设计实验探究影响化学反应速率的因素。
实验用品：
烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表。
0.1 mol/L Na2S2O3溶液、 0.1 mol/L H2SO4溶液、 0.5 mol/L H2SO4溶液、5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、热水。
控制变量法
---浓度
原理 Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 ↑+ S↓ + H2O 实验步骤
实验现象比较 0.5 mol·L-1 H2SO4溶液出现浑浊时间比0.1mol·L-1 H2SO4溶液出现浑浊时间短 结论 硫酸浓度越大，出现浑浊所用时间越短，化学反应速率越快。 实验探究
外界条件对化学反应速率影响的深度理解
1.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。
名师点拨
表达式
单位
原理 Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 ↑+ S↓ + H2O
实验操作
实验现象 热水中出现浑浊的时间较短，冷水中出现浑浊时间较长
结论 当其他条件相同时，升高温度反应速率_____，降低温度反应速率_____
增大
减小
---温度
实验探究
2.温度对化学反应速率影响的注意事项
（1）温度对反应速率的影响适用于任何反应，无论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都增大，降低温度，反应速率都减小。
（2）对于可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度更大；降低温度，正、逆反应速率都减小，但吸热反应方向的反应速率减小的程度更大。
（3）大量实验证明，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2~4倍，利用这一规律可以对一些化学反应速率进行粗略估算。
名师点拨
0.5mol/L FeCl3溶液
5%H2O2溶液
---催化剂
实验探究
实验目的 试剂种类及用量 实验现象 结论
探究催化剂对反应速率的影响 5%H2O2溶液 产生气泡不明显 可加快反应速率
5%H2O2溶液+0.5mol/L FeCl3溶液 产生大量气泡 催化剂
3.催化剂对化学反应速率影响的注意事项
（1）催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应方向，也不能改变反应热的大小。
（2）同一催化剂能同等程度地改变化学反应的正、逆反应速率。
（3）同一反应，用不同催化剂，反应速率不相同。正催化剂加快化学反应速率，负催化剂减慢化学反应速率(不说明指正催化剂）
（4）规律：①选用合适的催化剂，能使反应速率增大。
②反应物之间同时发生多个反应时，催化剂有选择性，可以提高目标产物的比率。
名师点拨
触面积:增大反应物的接触面积可以增大反应速率。
接触面积对化学反应速率的影响
结论4：
思考：人们常把固体试剂溶于水配成溶液再进行化学实验，原因是什么？
溶液中溶质以分子或离子形式存在，且分布均匀，使反应物分子或离子之间直接接触的机会极大地增加，可以大大提高反应速率。
当物质以溶液状态存在时，能增大化学反应速率。
思考：压强对化学反应速率的影响？
气
体
压强对反应速率的影响：
对于有气体参加的反应，其他条件不变，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，反应速率加快。
对于一定量的气体，增大压强指压缩容积，减小压强指增大容积.
注意：压强只对于有气体参加的反应有影响，当反应物都是固体或液体时，压强对速率无影响。
思考与交流
恒容时，向反应2SO2+O2 2SO3充入N2气，化学反应速率如何变化？
恒压时，向反应2SO2+O2 2SO3充入N2，化学反应速率如何变化？
恒容时通入惰性气体，体系压强增大，但反应物和生成物的浓度不变，所以化学反应速率不变。
恒压时通入惰性气体，系统体积增大，反应物和生成物的浓度减小，所以化学反应速率减小。
二.　影响化学反应速率的因素的总结与运用
知识回顾：外界条件的改变对化学反应速率产生怎样的影响？
影响因素 条件改变 反应速率变化
浓度 增大反应物浓度
降低反应物浓度
温度 升高温度
降低温度
催化剂 使用催化剂
压强 有气体参与反应，增大压强
有气体参与反应，降低压强
加快
减慢
加快
减慢
加快
加快
减慢
你做对了吗？
D
典例分析
1.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是(　　)
题目解析
注意
当有多个外界条件时,要对比找出其相同条件和不同条件,然后通过比较进行判断。
（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。
1、设NO+CO2 CO+NO2(正反应吸热)反应速率为v1；N2+3H2 2NH3(正反应放热)反应速率为v2。对于前述反应，当温度升高时，v1和v2变化情况为（ ）
A、同时增大 B、 同时减小
C、v1减少，v2增大 D、v1增大，v2减小
A
课堂专练
2.　100 mL 6 mol·L－1的H2SO4溶液与足量的锌粉反应，在一定温度下，加入下列物质，试将对v (H2)和n(H2)的影响填入下表中：
加入物质 对v(H2)的影响 对n(H2)的影响
Na2CO3固体
K2SO4溶液
NaNO3固体
通入一定量 HCl气体
减小 减小
减小 不变
减小 减小
增大 增大
3.如下图所示，相同体积的a、b、c三密闭容器，其中c容器有一活塞，a、b两容器为定容容器，起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等，一定条件下发生2SO2+O2 2SO3的反应。问：
① 起始a、c两容器的反应速率大小关系为va ___vc；
② 反应一段时间后a、c中速率大小关系为va ___vc ；
③ 如起始在a、c两容器中通入同量的N2， 则此时三容器起始压强为Pa ___Pb 　Pc；
起始反应速率关系为va ___vb ___vc
=
<
> = 　
= >
思考：
为什么温度、浓度（压强）、催化剂、接触面积等对化学反应速率的影响？
1、反应机理
例如 2HI = H2 + I2 是分两步完成的
①2HI→H2 +2I·(自由基) ②2I·→I2
一个化学反应往往经过多个反应步骤才能实现，每一步反应都称为 。
基元反应
三、活化能
1、有效碰撞理论
像上述反应历程中的I 一样，带有单电子的原子或原子团叫自由基，如O 自由基。
2、有效碰撞
反应物分子间的碰撞
能够发生化学反应的碰撞
不能够发生化学反应的碰撞
无效碰撞
有效碰撞
a.碰撞时的能量不足
b.碰撞时的取向不合适
c.有效碰撞
a.碰撞时的能量不足
b.碰撞时的取向不合适
c.有效碰撞
3、活化分子与活化能
活化能越小，普通分子就越 变成活化分子。
容易
4、活化能与反应热：
如上图所示：
E1表示反应的 ；
E2表示活化分子变成生成物分子 ；
E1－E2表示 。
活化能
放出的能量
反应热(即ΔH)
5、解释化学反应过程
7、运用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响
(1)运用有效碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响：
①规律：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率加快；反之，反应速率减慢。
②理论解释：
影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率
分子总数 活化分子数 增大浓度
增加
增加
增加
加快
(2)运用有效碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响：
①规律：当其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；反之，反应速率减慢。
②理论解释：
影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率
分子总数 活化分子数 升高温度
不变
增加
增加
加快
本质原因：升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。
名师点拨
(3)运用有效碰撞理论解释催化剂对化学反应速率的影响：
①规律：当其他条件不变时，使用适当的催化剂，较大程度地增大化学反应速率。
②理论解释：
影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率
分子总数 活化分子数 使用催化剂
不变
增加
增加
加快
(4)运用有效碰撞理论解释压强对化学反应速率的影响：
①规律：当其他条件不变时，对于有气体参加的反应，增大压强(减少容器的容积)相当于增大反应浓度，反应速率加快；减小压强(增大容器的容积)相当于减小反应浓度，反应速率减慢。
②理论解释：
影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率
分子总数 活化分子数 增大压强
增加
增加
增加
加快
其他条件相同时，改变某一反应条件
有效碰撞理论解释反应条件对化学反应速率影响的模型
单位体积内活化分子数目增多（或减少）
单位时间内有效碰撞次数增多（或减少）
化学反应速率增大（或减小）
↓
↓
↓
↓
↓
↓
归纳小结
单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多
单位体积内
活化分子数增大
增大反应物浓度
升高温度
增大化学反应速率
增大气体压强
催化剂
单位体积内活化分子百分数增大
小结2：有效碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响
注意：
①活化分子数变，反应速率不一定变；但活化分子百分数变，则反应速率一定变。
②对于可逆反应，升温、加压，加入催化剂既加快正反应速率又加快逆反应速率。
2．对于反应：N2＋O2 2NO，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是(　　)
A．增大体积使压强减小
B．体积不变充入N2使压强增大
C．体积不变充入氦气使压强增大
D．使总压强不变，充入氖气
课堂专练
B
3.下列说法不正确的是( )
A.增加反应物浓度可增大单位体积内活化分子数，活化分子百分数保持不变
B.升高温度可以增大活化分子百分数，从而加快化学反应速率
C.压缩容器的容积，增大压强，活化分子百分数增大，从而加快任一反应的化学反应速率
D.催化剂可以降低反应所需的活化能，活化分子百分数增大
C
4.已知温度不同，NO2和CO之间发生反应的机理不同。
①673K时，NO2和CO发生基元反应(即一步完成)：
NO2+CO = NO+CO2，其反应过程如图所示：
②473K时，则经过两步反应，反应机理是：NO2+NO2→NO+ NO3(慢)，CO+ NO3→NO2+CO2(快)。下列有关说法错误的是（ ）
A．相同条件下，活化分子的能量比对应反应物分子的能量高
B．473K时，总反应速率由第一步决定
C．使用催化剂可增加活化分子百分数，加快反应速率改变反应热
D．温度不同反应机理不同，但都经历氮氧键断裂和碳氧键生成的过程
C