人教版化学选修4第二章第二节.ppt

第二节影响化学反应速率的因素 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 学会比较反应的快慢以及如何通过改变外界条件改变化学反应速率 一 浓度对反应速率的影响在其他条件相同时 增大反应物的浓度 化学反应速率 减小反应物浓度 化学反应速率 反应物浓度增大 活化分子数 有效碰撞的几率 反应速率 二 压强对反应速率的影响在其他条件不变时 一定质量的气体所占的体积与 成反比 对于有气体参加的反应 增大压强 或缩小反应容器的体积 相当于增大 反应速率 减小压强 或增大反应容器容积 相当于 反应速率 由于固体 液体粒子间的 增大压强几乎不能改变它们的 因此可以认为对只有固体或液体参加的反应 压强的变化对于反应速率的影响可以 三 温度对反应速率的影响其他条件相同时 升高温度 反应速率 降低温度 反应速率 当其他条件相同时 升高温度的作用可归纳为两个方面 一方面是通过升高温度使分子 另一方面是含有较高能量的分子间的 也随之提高 这两方面都使分子间 的几率提高 反应速率因此也 四 催化剂对反应速率的影响写出H2O2分解的化学方程式 MnO2能 H2O2的分解 是H2O2分解的 选用适当的催化剂可以提高反应速率 结论 一般地 使用催化剂 可以 化学反应速率 使用适当的催化剂是改变反应速率的常用有效方法之一 由于催化剂可以 化学反应所需的 使发生反应所需的 降低 也就等于提高了 从而提高了 除此之外 对于给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况 理想的催化剂还具有大幅度提高目标产物在最终产物中的比率 影响化学反应速率的外界条件除浓度 压强 温度 催化剂外 还有很多因素可以改变反应速率 如 等等 总之 向反应体系输入能量 都 改变化学反应速率 答案 一 加快减慢增多增加增大二 压强反应物的浓度加快减小反应物的浓度减慢空隙很小浓度忽略不计三 加快减慢获得更高的能量碰撞频率有效碰撞加快 四 2H2O22H2O O2 加快催化剂加快降低活化能能量活化分子的百分数有效碰撞的频率光辐照放射线辐照超声波电弧激光强磁场高速研磨反应物颗粒大小扩散速率溶剂有可能 1 人类能否控制影响化学反应速率的主要因素 提示 化学反应速率与分子间的有效碰撞有关 因此所有改变内能 运动速率以及碰撞几率的条件 都可改变反应速率 如加热 搅拌 增大反应物浓度 都是我们常用的方法 2 改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有何影响 改变溶液的用量对化学反应速率有何影响 提示 对于固体或纯液体物质 一般情况下其浓度可视为常数 因此改变固体或纯液体的用量对化学反应速率无影响 但固体物质的表面积的大小会影响化学反应速率 一般地 固体的颗粒越细 表面积就越大 反应速率就越快 改变溶液的用量时 由于浓度不变 因此对化学反应速率无影响 案例精析 例1 下列不同条件下的化学反应A B C D 反应速率由大到小的顺序正确的一组是 常温下20mL含A和B各0 001mol 常温下100mL含A和B各0 01mol 常温下0 05mol LA B溶液各10mL再加入蒸馏水20mL 常温下100mL含A0 01mol和20mL含B0 001molA B C D 解析 根据题意可知 其他条件相同 只有A B的浓度不同 根据浓度对反应速率的影响 浓度越大 反应速率越快 将题目给出的A B不同的量转化为物质的量浓度进行比较 中A B物质的量浓度均为0 05mol L 中A B物质的量浓度均为0 1mol L 中A B物质的量浓度均为0 0125mol L 中A物质的量浓度为0 1mol L B物质的量浓度为0 05mol L 即浓度的大小顺序为 其速率顺序与之相同 C选项符合题意 答案 C 点评 对化学反应速率的影响这里是指物质的量浓度 而不是指物质的量或反应物的总量 进行比较时 应注意将物质的量转化为物质的量浓度 用铁片与稀硫酸反应制取氢气时 下列措施不能使氢气生成速率加大的是 A 加热B 不用稀硫酸 改用98 的浓硫酸C 增大稀硫酸的用量D 不用铁片 改用铁粉 解析 本题旨在考查影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素有温度 浓度 还有固体的表面积等 温度升高 浓度增大 固体表面积增大 都会使反应速率增大 从稀硫酸改用98 的浓硫酸 浓硫酸使铁钝化而不能产生氢气 选项C虽然增大了稀硫酸的用量 但没有增大硫酸的浓度 故反应速率不变 答案 BC 点拨 在化学中 量的改变可能引起性质的改变 如 浓硫酸和稀硫酸 与金属反应前者可以生成SO2 后者可以生成H2 浓硝酸和稀硝酸 与金属反应前者可以生成NO2 后者可以生成NO 浓盐酸和稀盐酸 与MnO2反应前者可以生成Cl2 后者不可以 把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol L盐酸的烧杯中 均匀加水稀释到50mL 此时X和盐酸缓缓地进行反应 其中反应速率最大的是 A 20mL3mol L的X溶液B 20mL2mol L的X溶液C 10mL4mol L的X溶液D 10mL2mol L的X溶液 解析 考查物质的量浓度的计算及浓度对化学反应速率的影响 四个烧杯中盐酸的浓度相等 选项A B C D中X的浓度分别为 则四个烧杯中X的浓度关系是c X A c X B c X C c X D 答案 A 点评 X浓度越大 反应速率越快 利用溶质物质的量不变原理求X浓度大小 比较分析通常是解此类题的方法 说明 压强对化学反应速率的影响的几种情况改变压强 对化学反应速率的影响的根本原因是引起浓度改变 所以在讨论压强对反应速率的影响时 应区分引起压强改变的原因 1 对于没有气体参与的化学反应 由于改变压强时 反应物浓度变化很小 可忽略不计 因此对化学反应速率无影响 2 对于有气体参与的化学反应 有以下几种情况 恒温时 压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快 恒温时 对于恒容密闭容器 a 充入气体反应物总压强增大 反应物浓度未改变 反应速率不变 b 充入 惰气 总压强增大 反应物浓度未改变 反应速率不变 恒温恒压时充入 惰气 体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小 案例精析 例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 缩小体积使压强增大B 体积不变充入N2使压强增大C 体积不变充入He使压强增大D 压强不变 充入气体Ne 解析 缩小体积使浓度增大 反应速率加快 A符合 体积不变充入N2 可使c N2 增大 反应速率增大 B符合 充入He后 由于体积不变 故对反应速率无影响 C不正确 压强不变时 充入气体Ne 则气体体积变大 各物质浓度变小 使反应速率减小 故D不正确 答案 AB 两个极易导热的密闭容器a和b 容器a体积恒定 容器b体积可变 在温度 压强 体积相同条件下往a和b中分别充入等物质的量的二氧化氮 发生反应 2NO2N2O4 正反应为放热反应 反应起始时两容器内的反应速率 a和 b的关系为 反应过程中两容器内的反应速率 a和 b的关系为 解析 反应开始时 温度 压强 容器体积相同 NO2的物质的量也相同 即a和b两容器内的NO2浓度相同 所以速率相等 故 a b 当反应开始后 两容器内分子总的物质的量不断减少 2NO2 N2O4 由于容器a体积恒定 所以a容器内NO2的物质的量浓度不断减小 反应速率逐渐减慢 而容器b体积可变 它的体积随反应的进行而变小 所以在反应过程中b容器内的NO2物质的量浓度比a容器中的NO2的物质的量浓度大 故 b a 答案 反应开始时 a b 反应过程中 a b 在C s CO2 g 2CO g 反应可使反应速率增大的措施是 增大压强 增加碳的量 通入CO2 恒压下充入N2 恒容下充入N2 通入COA B C D 解析 改变压强需要引起浓度的变化才能使反应速率改变 固体反应物的量的变化 相当于增长 或缩短 反应时间 不能改变反应速率 答案 C 案例精析 例3 10 时 0 1mol LNa2S2O3溶液和0 1mol LH2SO4溶液等体积混合 4min后有浑浊 若温度每升高10 化学反应速率增大到原来的2倍 则温度升高到40 时 s后可出现浑浊 解析 考查温度对化学反应速率的影响及升高温度反应速率是原来的多少倍经验公式 即 由 s 知 c s s t 当浑浊开始出现时有 s 1 t1 s 2 t2 当温度由10 升高到40 时 s 2 23 s 1 8 s 1 故 t 30s 答案 30 设C CO2 2CO吸热反应 反应速率为 1 N2 3H2放热反应 反应速率为 2 对于上述反应 当温度升高时 1和 2的变化情况为 A 同时增大B 同时减小C 1增大 2减小D 1减小 2增大 解析 增大反应物浓度或增大生成物浓度都将增大反应速率 温度 压强 对有气体参加的反应有影响 催化剂的影响是广泛的 不论反应吸热 放热 温度升高都将增大反应速率 反应物能量升高 活化分子百分数升高 不论气体体积增大还是缩小的反应 增大压强都将增大反应速率 反应物浓度增大 活化分子总数增大 正催化剂将增大反应速率 负催化剂减小反应速率 答案 A 下列各组实验中溶液最先浑浊的是 答案 D 除了改变浓度 压强 温度或使用催化剂以外 还有很多行之有效的改变化学反应速率的方法 例如 增大反应物的表面积 如块状改为粉末状等 可以加快反应速率 通过光辐照 放射线辐照 超声波 电弧 强磁场 高速研磨等 改变化学反应速率 总之 向反应体系输入能量 都有可能改变化学反应速率 案例精析 例4 下列关于催化剂的说法 正确的是 A 催化剂能使不起反应的物质发生反应B 催化剂在化学反应前后 化学性质和质量都不变C 催化剂能改变化学反应速率D 任何化学反应 都需要催化剂 解析 催化剂能改变反应速率的原因是它能改变反应历程 在化学反应过程中 催化剂参与反应 经过一系列变化之后 催化剂又恢复到原来的状态 有些反应的反应速率很大 不一定需要催化剂 答案 BC 把0 1molMnO2粉末加入50mL过氧化氢的溶液里 1 1g L 1 在标准状况下 放出气体的体积y和时间t的关系曲线如图所示 1 实验时放出气体总体积是 2 放出一半气体所需的时间约为 3 A B C D各点反应速率快慢的顺序是 4 过氧化氢溶液的初始物质的量浓度为 解析 用作图法求解 1 曲线水平时 对应y轴体积是60mL 即放出气体的总体积 2 60mL的一半是30mL 30mL对应的时间约是1min 3 法一 开始时 反应物浓度大 反应速率快 故四点中 D点最快 A点最慢 法二 曲线的斜率代表了曲线的反应速率 斜率越大 反应速率越大 4 先求H2O2的物质的量 2mol22 4Ln H2O2 0 060Ln H2O2 0 0054molc H2O2 0 0054mol 0 05L 0 11mol L 答案 1 60mL 2 1min 3 D C B A 4 0 11mol L 2004 上海 将ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应 反应物损失的质量随时间的变化曲线如图的实线所示 在相同的条件下 将bg a b 粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应 则相应的曲线 图中虚线所示 正确的是 解析 粉末状CaCO3的表面积比块状CaCO3的表面积大 故在相同条件下 与相同浓度的盐酸反应时化学反应速率快 即单位时间损失的CaCO3的质量大 可排除A B 由于a b 且粉末状碳酸钙的消耗速度大于块状碳酸钙 故当粉末状CaCO3完全消耗时 块状CaCO3尚有剩余 此后 单位时间内块状CaCO3的损失量又大于粉末状CaCO3的损失量 故正确答案为C 答案 C 化学反应速率中的图象1 图象类型 1 例如 化学反应 CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O 2 例如 化学反应 2H2S g SO2 g 3S s 2H2O l 2 运用物理思维解决化学问题在物理学中有s t s表示位移 t表示时间 表示速率 公式可变形为 c t 即时间t内的浓度变化相当于图中阴影部分所占的面积 3 分析化学反应速率图象的方法分析化学反应速率图象 要注意分析图象的变化趋势 分清影响化学反应速率的因素 一般要从以下几个方面分析 1 明确坐标含义 首先要知道横坐标和纵坐标所代表的化学物理量 2 分析起点 分清反应物或生成物 浓度或物质的量减少的是反应物 浓度或物质的量增大的是生成物 反应物以高于原点为起点 生成物多以原点为起点 3 分析变化趋势 如升温或降温 加压或减压等 注意浓度 温度 压强的改变等对化学反应速率的影响 4 分析终点 确定反应物消耗的浓度或生成物增大的浓度 5 分析时间 如速率图象中的拐点 突变点等 注意分析曲线的连续或跳跃所代表的含义 例1 把除去氧化膜的镁条投入到盛有少量稀盐酸的试管中 发现氢气发生的速率变化情况如图所示 其中t1 t2速率变化的主要原因是 t2 t3速率变化的主要原因是 解析 Mg与HCl溶液的反应是放热反应 反应过程中 反应物的浓度不断减小 因此 该反应中并存两个影响化学反应速率的外因 一是反应放出的热能使反应体系温度升高 化学反应速率加快 二是反应使HCl物质的量浓度减小 化学反应速率减慢 由图像可知 在t1 t2的时间内温度变化是影响化学反应速率的主要外因 在t2 t3的时间内 HCl物质的量浓度的变化是影响化学反应速率的主要外因 答案 反应是放热反应 使温度升高 所以反应速率加快随着反应的进行 H 浓度减小 反应速率逐渐减慢 点评 解题时注意图像的变化趋势 分清影响化学反应速率的因素 例2 反应 2SO2 O2 2SO3进行的时间 t 和反应混合气中SO3的质量分数的关系如图所示 曲线P表示使用了催化剂 曲线Q表示未使用催化剂 从图可知 催化剂可以 但不能 解析 曲线P比Q的拐点出现早 说明P的反应速率快 但最终P Q在同一条直线上 答案 加快反应速率提高SO3的质量分数 点评 催化剂能同等倍数地增大正反应速率和逆反应速率