影响化学反应速率的因素

[教学目标]1.理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。2.使学生能初步运用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。3.掌握运用浓度、压强、温度和催化剂等条件比较反应速率大小的方法；4.通过识别有关化学反应速度与压强、温度或浓度等的图像，提高识图析图能力，培养从图像中挖掘化学信息的能力。先回顾学过的化学反应速率的含义∶(1)化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的尺度,它与时间和浓度变化有关.(2)在同一反应中用不同物质来表示时,其数值可以不同,但都表示同一个反应的速率.因此,表示化学反应的速率时,必须说明反应物中哪种物质做标准.不同物质的速率的比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比.(3)一般来说,化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢.因此,某一段时间内的反应速率,是平均速率,而不是指瞬时速率.(4)化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示。1、影响化学反应速率因素参加反应的物质自身的结构和性质，这是决定化学反应速率的根本因素思考：其他因素能引起化学反应速率的变化吗？化学反应速率不仅与其自身的结构和性质有关，其他外界条件的改变也会引起化学反应速率的变化。温度、浓度、压强、催化剂、接触面积等内因：2、化学反应的碰撞理论：⑴、化学反应的实质是：旧的化学键断裂，新的化学键形成⑵、化学反应发生的先决条件：反应物分子相互接触和碰撞注意：反应物分子之间的碰撞次数很多，但并不是每一次碰撞均可发生化学反应。在化学上，把能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞；不能发生化学反应的碰撞叫无效碰撞；有效碰撞次数越多，反应速率越快。思考：反应物分子要具有什么条件才能发生有效碰撞？①、有足够的能量使旧键断裂②、碰撞时要有合理的取向力量不够取向不好好球！有效碰撞⑶、在化学上，把能够发生有效碰撞的分子叫活化分子，特点是：①、活化分子具有较高的能量，能量不足的分子获取能量后才能变成活化分子②、在温度不变时，对某一个反应来说，活化分子在反应物中所占的百分数是恒定的，且与温度呈正比。活化分子数＝反应物分子总数×活化分子百分数3、外因：引起活化分子百分数以及反应物分子总数变化的条件主要包括：浓度、压强、温度和催化剂等A+B-C[A···B···C]A-B+C活化络合物快慢活化能：活化络合物与反应物的势能之差称为反应的活化能。[A···B···C]EE正A+BC△HE逆AB+C△H0，放热反应普通分子活化能活化分子合理取向的碰撞有效碰撞新物质能量一个反应经历的过程小结探究实验4、浓度对化学反应速率的影响0.01mol/L的KMnO4溶液0.1mol/LH2C2O4溶液0.2mol/LH2C2O4溶液探究实验浓度对化学反应速率的影响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结论其它条件相同时，增加反应物的浓度，反应速率加快；反之，降低反应物的浓度，反应速率减慢。浓度对反应速率的影响本质原因思考：怎样从理论上解释上述结论？在其他条件不变时，活化分子在反应物分子中所占的百分比不变所以，单位体积内活化分子的数目与与单位体积内反应物分子总数呈正比，也就是和反应物浓度呈正比当反应物浓度增大时，单位体积内的反应物分子数增多，活化分子数增多，有效碰撞次数增多，反应速率增大。注意：⑴、此规律只适用于气体反应或溶液中进行的反应⑵、对于纯固体和纯液体来说，其浓度为一般常数，其用量的改变不会引起化学反应速率的改变⑶、固体反应物表面积越大，接触面积越大，反应速率越大，表面积越小，接触面积越小，反应速率越小⑷、纯水作为反应物时，用量的改变不会引起反应速率的改变请试根据浓度对化学反应速率的影响推出压强对化学反应速率的影响情况5、压强对反应速率的影响思考：其他条件不变时，改变压强，气、液、固体体积怎样变化？由实验可知：其他条件不变时，压强增大，气体体积减小，压强减小，气体体积增大压强的改变对液体和固体的体积影响不大对于有气体参加的反应，增大压强，气体的体积————，反应物的浓度—————，单位体积的活化分子数—————，单位时间内的有效碰撞次数——————，化学反应速率——————。减小增大增多增多增大结论：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大压强，化学反应速率增大，减小压强，化学反应速率减小注意：⑴、压强的变化只影响有气体参加的反应的反应速率⑵、压强改变时，必须引起浓度的改变，化学反应速率才能改变⑶、压强的改变对固体和液体物质的体积影响不大，所以，压强的改变不影响固体和液体物质的反应速率反应速率无变化！例题1恒容条件下，反应N2+3H22NH3中充入He气，反应速率如何改变？He分子讨论对于压强的改变，只有引起反应体系中反应物浓度的变化，才对反应速率产生影响。改变压强，其实是改变了反应物的浓度。注意！！思考恒压条件下，反应N2+3H22NH3中充入He气，反应速率如何改变？减慢注意恒容时加入稀有气体使压强增大，反应物和生成物的浓度都没有变化，所以化学反应速率不变。恒压时加入稀有气体使体积增大，反应物和生成物的浓度都减小，所以化学反应速率减小。压强的“真变”与“假变”压强对速率的影响是通过改变气体的浓度来改变的；若压强变化之后，气体的浓度未变，其化学反应速率不变。探究实验6、温度对化学反应速率的影响5mL0.1mol/L的H2SO4+5mL0.1mol/LNa2S2O3热水冷水探究实验温度对化学反应速率的影响5mL0.1mol/L的H2SO4+5mL0.1mol/LNa2S2O3热水冷水快慢Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O结论其它条件相同时，升高温度，反应速率加快；反之，降低温度，反应速率减慢。讨论：为什么升高温度会加快化学反应速率？解释：⑴浓度一定时，升高温度，反应物分子将获得能量，使一部分原来能量低的分子变成高能分子，活化分子的百分数增加，使单位体积内活化分子数增加，有效碰撞次数增多，化学反应速率加快。⑵由于反应温度升高，分子运动加快，单位时间内反应物分子碰撞次数增多，反应也会相应加快。实验表明，温度每升高10℃，化学反应速率通常增加到原来的2至4倍。气体、液体、固体反应物温度同时升高结论：温度对反应速率的影响与反应物状态无关思考：反应体系温度升高对不同状态的反应物温度有何影响？7、催化剂对化学反应速率的影响：【实验2－4】结论：催化剂(MnO2)能够明显的加快化学反应速率讨论：催化剂是怎样改变化学反应速率的？使用催化剂，能够降低反应所需要的能量，使反应体系中更多的反应物分子变成活化分子，大大增加了单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，使化学反应速率加快。能量反应过程E1E2反应物生成物活化分子活化能活化分子变成生成物分子放出的能量反应热没加催化剂加了催化剂中学阶段若无特殊说明，只讨论正催化剂规律：催化剂能改变化学反应速率，能够加快化学反应速率的催化剂叫做正催化剂；能够减慢化学反应速率的催化剂叫负催化剂注意：催化剂在化学反应中参与了化学反应，只不过在反应前期消耗多少，在反应后期则生成多少，催化剂在反应前后的质量未发生变化，但某些物理性质发生改变结论：催化剂能明显改变化学反应速率，自身化学性质和质量不变探究实验催化剂对化学反应速率的影响2H2O22H2O+O2↑MnO2探究实验催化剂对化学反应速率的影响2H2O22H2O+O2↑MnO2【结论】其它条件不变时，选用适当的催化剂可以改变反应速率；正催化剂使反应速率加快，负催化剂使反应速率减慢。科学探究〖探究1〗设计实验比较在2mL5%的H2O2中加入FeCl3和CuSO4溶液各1mL，比较二者分解速率？加入试剂0.1mol/LFeCl30.1mol/LCuSO4产生气泡快慢结论快慢FeCl3对该反应的催化效果更好科学探究〖探究2〗设计实验比较在4mL0.01mol/LKMnO4和2mL0.1mol/LH2C2O4，加不加MnSO4对反应速率有否影响？加入试剂0.01mol/LKMnO40.1mol/LH2C2O40.01mol/LKMnO40.1mol/LH2C2O4MnSO4溶液褪色时间结论快慢MnSO4对该反应有催化作用科学探究〖探究3〗现有5mL淀粉溶液、碘水、2mol/L硫酸溶液。设计实验比较唾液、稀硫酸对反应速率影响效果如何？加入试剂硫酸溶液、淀粉溶液、碘水唾液、淀粉溶液碘水反应现象结论蓝色很快褪去蓝色很难褪去唾液对该反应的催化效果更好催化剂是有选择性的除了上述因素外，光、声、电、反应物颗粒大小、溶剂性质、紫外线、超声波、磁场等也会明显的改变化学反应速率8、其他因素的影响：外界条件对化学反应速率的影响（总结）影响因素分子总数活化分子百分数活化分子总数活化分子浓度（单位体积活化分子数）增大浓度增大压强升高温度正催化剂增加不变不变不变不变不变增加增加增加增加增加增加增加增加增加不变增大反应物的浓度使反应速率加快的主要原因（）对于气体参与体系增大压强使反应速率加快的主要原因是（）升高温度使反应速率加快的主要原因是（）使用催化剂使反应速率加快的主要原因是（）A、活化分子百分数不变，但提高单位体积内活化分子的总数B、增大分子的运动速率而使有效碰撞增加C、升高反应物分子的能量，使活化分子的百分数增加D、降低反应所需的能量，使活化分子百分数增加AACD练习：1、将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中，若作如下改变的情况，其中能使最初的化学反应速率增大的是（）A、盐酸的浓度不变，而使盐酸的用量一倍B、盐酸的浓度增大一倍，而使盐酸的用量减少到原来的一半C、盐酸的浓度和用量都不变，增加碳酸钙的量D、盐酸和碳酸钙不变，增大压强一倍E、加入CaCl2溶液F、加入CaCl2固体G、将CaCO3用CaCO3粉末代替BG练习：1909年W.奥斯特瓦尔德（德国人）从事催化作用、化学平衡以及反应速度的研究1929年A.哈登（英国人），冯·奥伊勒–歇尔平（瑞典人）阐明了糖发酵过程和酶的作用1963年K.齐格勒（德国人）、G.纳塔（意大利人）发现了利用新型催化剂进行聚合的方法，并从事这方面的基础研究与化学反应速率相关的诺贝尔化学奖1967年R.G.W.诺里会、G.波特（英国人）M.艾根（德国人）发明了测定快速化学反应的技术1997年P.B.博耶（美国人）、J.E.沃克尔（英国人）、J.C.斯科（丹麦人）发现人体细胞内负责储藏转移能量的离子传输酶2001年威廉·诺尔斯、巴里·夏普莱斯(美国人)、野依良治(日本人)在“手性催化氢化反应”领域取得成就与化学反应速率相关的诺贝尔化学奖