高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 第二节《影响化学反应速率的因素课件》课件 新人教版选修4.ppt

一 化学反应的碰撞理论 绪言部分 化学反应的实质是 旧的化学键断裂 新的化学键形成 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大 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 力量不够 取向不好 好球 有效碰撞 反应物分子要具有什么条件才能发生有效碰撞 有足够的能量使旧键断裂 碰撞时要有合理的取向 在化学上 把能够发生有效碰撞的分子叫活化分子 特点是 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 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 活化分子百分数 活化分子数 反应物分子数 100 4 活化能概念 活化能越小 普通分子就越容易变成活化分子 即普通分子 活化能活化分子 活化能的大小虽然表示一般分子成为活化分子的难易程度 但是却对这个化学反应前后的能量变化并不产生任何影响 活化分子比普通分子所高出的能量 5 活化能与化学反应速率在一定条件下 活化分子所占的百分数是固定不变的 活化分子的百分数越大 单位体积内的活化分子数 单位时间内有效碰撞的次数 化学反应速率就 越多 越多 越大 思考 浓度 压强 温度 催化剂的变化对有效碰撞的频率有何影响 二 影响化学反应速率的因素1 内因参加反应的物质的性质和反应的历程是决定化学反应速率的主要因素 2 外因 1 浓度 影响其他条件不变时 增大反应物浓度 反应速率 减小反应物浓度 反应速率 原因其他条件不变时 增大反应物的浓度 单位体积内活化分子数 有效碰撞几率 反应速率 增大 减小 增大 增多 增大 增大反应物浓度 注意 a 此规律只适用于气体或溶液的反应 对于纯固体或液体的反应物 一般情况下其浓度是常数 因此改变它们的量不会改变化学反应速率 b 气体或溶液浓度的改变与反应速率的关系并不是一概如此 若随着浓度的改变 物质的本质发生了变化 那么反应速率的含义也不同了 如 硫酸与铁的反应 硫酸的浓度不同 性质也不同 2 压强 影响对于气体反应 相同温度下 增大压强 减小容器体积 反应速率 减小压强 增大容器体积 反应速率 原因对于气体反应 在相同温度下 增大压强 增大 反应速率 增大 减小 反应物浓度 增大 加压 注意 a 压强影响 只适用于讨论有气体参加的反应 当然并不一定全部是气体 b 压强影响反应速率 必须伴随有压强改变时体积的改变现象 否则 压强的变化并没有作用到反应的体系上 即压强变则体积变 实际是浓度的变化 若容器的体积不变 因为各气体的浓度没有变 则速率不变 讨论 如果反应物是固体 液体或溶液时 改变压强对它们又有什么影响 适用范围 压强的影响仅适用于反应体系中有气体物质的反应 小结 惰性气体对反应速率的影响 1 如果保持恒温恒容 加入惰性气体后 反应物的浓度 因此对反应速率 2 如果恒温恒压 加入惰性气体后 反应体系体积 反应物的浓度 因此反应速率会 不变 不变 减小 增大 减小 3 温度 影响其他条件不变 升高温度 反应速率 降低温度 反应速率 原因其他条件不变 升高温度 活化分子百分数 有效碰撞几率 化学反应速率 增大 减小 增大 升温 增大 增大 注意 a 温度对化学反应速率的影响对放热反应和吸热反应都适用 4 催化剂 影响使用催化剂可加快反应速率 原因使用催化剂 改变反应的 降低反应所需 增大 几率增大 化学反应速率 历程 活化能 增大 活化分子百分数 有效碰撞 活化能 5 其他对化学反应速率产生影响的因素如光辐照 放线辐照 超声波 电弧 强磁场 高速研磨等 小结 影响化学反应速率的外因 增加 增加 不变 增加 加快 增加 增加 不变 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 以Zn和稀H2SO4反应制取H2为例讨论 影响该反应的速率除以上因素外还有哪些 提示 固体表面积 相同质量的固体 颗粒越小 表面积越大 把Zn粒改为Zn粉 反应速率加大 1 活化能越大 反应速率越大 活化能越小 反应速率越小 提示 错误 因为活化能越大 普通分子变成活化分子越难 反应速率越小 2 升高温度 反应加快 是因为增加了分子动能 使更多的普通分子变成了活化分子 活化分子百分数增加 从而使反应加快 提示 正确 3 使用催化剂 反应速率加快 是因为降低了反应的活化能 使活化分子百分数增加 从而加快了反应 提示 正确 催化剂降低了反应的活化能 使部分普通分子也变成了活化分子 从而加快了反应 4 增大体系的压强 反应速率一定加快 提示 错误 增大压强的因素有多种情况 关键看气体的浓度是否增大 若增大气体浓度 反应加快 否则不能加快 如N2 H2浓度并没增大 有效碰撞次数不增加 反应仍不能加快 一 从活化分子角度解释外界条件对反应速率的影响 特别关注 1 活化分子数发生变化 活化分子百分数不一定变化 2 影响有效碰撞次数的是单位体积内的活化分子数 故影响化学反应速率的是单位体积内的活化分子数 二 理解外界因素对化学反应速率影响的注意事项1 浓度 1 对于固体反应物或纯液体 其浓度是常数 因此增加或减少其物质的量 反应速率不变 2 固体物质的反应速率与接触面积有关 颗粒越细 表面积越大 反应速率越大 2 压强 1 对于固体或液体 压强的变化 基本不影响浓度 也不影响其反应速率 如反应CuO H2SO4 CuSO4 H2O 增大压强 化学反应速率不变 2 恒容时充入 惰气 容器总压强增大 但各反应物的浓度不变 反应速率不变 3 恒压时充入 惰气 容器总压强不变 引起体积增大 各反应物浓度减小 反应速率减慢 3 温度 1 经验规则 温度每升高10 反应速率通常增大到原来的2 4倍 2 温度对反应速率的影响 既适用于放热反应 也适用于吸热反应 4 催化剂 1 有的反应需要催化剂 有的反应不需要催化剂 有的催化剂对多个反应有催化作用 有的催化剂只对一个反应有催化作用 使用催化剂能同等程度地改变化学反应速率 2 有的催化剂能增大反应速率 叫正催化剂 有的催化剂能减小反应速率 叫负催化剂 3 催化剂只有在一定温度下才能最大限度地显示其催化作用 三 化学反应速率的图像对于反应物和生成物均为气态的反应 其速率与条件的图像为 1 其他条件一定 增大气态反应物的压强 缩小气体容器的容积 反应速率随着压强的增大而增大 如图A 三 化学反应速率的图像对于反应物和生成物均为气态的反应 其速率与条件的图像为 2 其他条件一定 减小气态反应物的压强 扩大气体容器的容积 反应速率随着压强的减少而减小 如图B 3 温度 气体容器的容积都一定 随着时间的延长 SO2 H2S物质的量逐渐减少 气体的压强逐渐减少 反应速率逐渐减小 如图C 三 化学反应速率的图像对于反应物和生成物均为气态的反应 其速率与条件的图像为 4 分别在较低温度T1和较高温度T2下反应 使气态反应物的压强都逐渐增大 缩小容器的容积 反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大 如图D 三 化学反应速率的图像 考查点一影响化学反应速率的因素 例1 把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol L盐酸的烧杯中 均加水稀释到50mL 此时 X和盐酸缓慢地进行反应 其中反应最快的是 A 10 20mL3mol L的X溶液B 20 30mL2mol L的X溶液C 10 10mL4mol L的X溶液D 10 10mL2mol L的X溶液 解析 分析本题 在其他条件不变的情况下 比较速率大小 先比较浓度的大小 此时 浓度必须是混合后的浓度 由于混合后各烧杯中盐酸浓度相等 所以只要求出X的浓度是最大者反应最快 然后比较温度的高低 答案 B 由此可见 混合后A B选项中X的浓度最大 但是二者温度不同 A项中为10 B项中为20 故选项B中反应速率最大 1 已知反应CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 下列措施中可使生成CO2的速率加快的是 不考虑CaCO3与HCl接触面积改变的影响 A 加大CaCO3的量B 加大盐酸的浓度C 加大盐酸的量D 减小CaCl2的浓度 解析 加大反应物的量不影响化学反应速率 改变浓度才影响化学反应速率 由于给定的反应是不可逆反应 因此 此化学反应的速率和生成物的浓度无关 答案 B 考查点二影响化学反应速率因素的理论原因 例2 下列说法正确的是 A 增大反应物浓度 可增大单位体积内活化分子的百分数 从而使有效碰撞的次数增加B 对于有气体参加的化学反应 若增大压强 即缩小反应容器的体积 可增大活化分子的百分数 从而使反应速率增大 C 升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数D 催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数 从而成千成万倍地增大化学反应速率 答案 CD 解析 增大反应物浓度 增大气体反应物的压强都会使单位体积内活化分子数增加 但由于反应物分子的平均能量和发生反应所需能量 即活化能 都未发生变化 活化分子百分数并未改变 升高温度可以增大反应物分子的能量 催化剂可以减小反应发生所需能量 两种方法都能使一部分能量较低的分子变成活化分子 从而使活化分子百分数增大 2 在气体反应中 改变条件 增大反应物的浓度 升高温度 增大压强 移动生成物 加入催化剂 能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是 A B C D 解析 升高温度 反应物分子的能量升高 使更多的分子转变为活化分子 增加了活化分子的百分含量 使用催化剂是降低了化学反应的活化能 使更多的分子在自身能量不变的前提下成为活化分子 增大了活化分子的百分含量 答案 C 考查点三有关化学反应速率的图像 例3 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中实线所示 在相同的条件下 bg a b 粉末状碳酸钙与同浓度的盐酸反应 则相应的曲线 图中虚线所示 正确的是 答案 C 答案 C 解析 粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大 故在相同条件下 与相同浓度的盐酸反应时化学反应速率大 即单位时间内损失的碳酸钙的质量大 可排除A B 由于a b 粉末状碳酸钙的消耗量小于块状碳酸钙 故当粉末状碳酸钙完全消耗时 块状碳酸钙尚有剩余 此后 单位时间内块状碳酸钙的损失量又大于粉末状碳酸钙的损失量 关键一点 解答有关化学反应速率图像题时 应注意分析以下几点 1 分析起点 分清是反应物还是生成物 浓度或物质的量减小的是反应物 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 2 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 3 分析终点 确定反应物减少的浓度或生成物增大的浓度 4 分析时间 如图像中的拐点 突变点等 注意分析曲线的连续或跳跃所代表的含义 3 2010 信阳高二检测 把除去氧化膜的镁条放入盛有一定浓度的稀盐酸的试管中 发现H2的生成速率v随时间t的变化关系如图所示 其中O t1段速率变化的主要因素是 t1 t2段速率变化的主要因素是 答案 温度盐酸的浓度 解析 根据影响化学反应速率的因素 镁与盐酸反应 反应物的性质已定 应从外因考虑 又知压强不变且无催化剂 因而 影响此反应速率的主要因素是盐酸的浓度和反应的温度