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第二章化學反應速率和化學平衡 第二節(jié)影響化學反應速率的因素 為什么有的碰撞可以發(fā)生反應 而有的不能發(fā)生反應 與哪些因素有關(guān)系 問題 有效碰撞 1 什么是有效碰撞 能引起分子間的化學反應的碰撞 結(jié)論 分子間的碰撞是發(fā)生化學反應的必要條件 而有效碰撞是發(fā)生化學反應的充分條件 推論 某一化學反應的速率大小與 單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)有關(guān) 沒合適的取向 沒足夠的能量 足夠的能量 合適的取向 類比法 借鑒投籃 碰撞理論 活化分子 2 什么是活化分子 活化分子高出反應物分子平均能量的部分 看圖 能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫活化分子 3 什么是活化能 能量 反應過程 E1 E2 反應物 生成物 活化分子 活化能 活化分子變成生成物分子放出的能量 該反應是吸熱反應還是放熱反應 活化能與反應熱有關(guān)嗎 反應熱 n活 n總 活 活化分子百分數(shù) 活化分子數(shù) 反應物分子總數(shù) 100 化學反應速率主要取決于 所有能夠改變內(nèi)能 運動速率 以及碰撞幾率的方法 都可以用來改變 控制反應的速率 一個反應經(jīng)歷的過程 普通分子 活化能 活化分子 合理取向碰撞 有效碰撞 新物質(zhì) 能量 有效碰撞的幾率 對于 活化能的大小雖然意味著一般分子成為活化分子的難易 但是卻對這個化學反應前后的能量變化并不產(chǎn)生任何影響 這一句話如何理解 問題1 活化能為 0 的例子是怎么回事 問題2 1 在通常情況下 Na與水的反應和Mg與水的反應哪個劇烈 反應速率快 為什么 2 將等物質(zhì)的量的碳酸鈉與碳酸氫鈉放入等體積等濃度的鹽酸中 產(chǎn)生CO2的速率哪個較快 為什么 3 石油的形成要多少年 炸藥的爆炸呢 以上說明化學反應速率的決定因素是什么 決定化學反應速率的主要因素 決定化學反應速率的因素是參加反應的物質(zhì)本身的化學性質(zhì) 影響反應速率的因素 2 外部因素 1 內(nèi)部因素 主要因素 參加反應物質(zhì)的性質(zhì) 一 濃度對反應速率的影響 濃度增大 單位體積內(nèi)n總 T不變 活 不變 有效碰撞 V 1 在其他條件不變時 增大反應物濃度 可以增大反應速率 實驗2 2結(jié)論 濃度大的H2C2O4 aq 先褪色 2KMnO4 5H2C2O4 3H2SO4 K2SO4 2MnSO4 10CO2 8H2O 規(guī)律 其他條件不變時 增大反應物的濃度 可以增大反應速率 減小反應物的濃度 可以減小化學反應的速率 濃度對反應速率的影響 本質(zhì)原因 反應物濃度增大 單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多 有效碰撞的頻率增加 反應速率增大 a 此規(guī)律只適用于氣體或溶液的反應 對于純固體或液體的反應物 一般情況下其濃度是常數(shù) 因此改變它們的量一般不會改變化學反應速率 c 隨著化學反應的進行 反應物的濃度會逐漸減小 因此一般反應速率也會逐漸減小 注意 應用1 一定條件下 在CaCO3 塊狀 2HCl CaCl2 H2O CO2 反應中 為了加快反應的速率 下列那些方法可行 A 增加HCl的濃度B 加水C 增加同濃度鹽酸的量D 改加CaCO3粉末 b 一般來說 固體反應物表面積越大 反應速率越大 固體反應物表面積越小 反應速率越小 AD 請試根據(jù)濃度對化學反應速率的影響推出壓強對化學反應速率的影響情況 二 壓強對反應速率的影響 增大壓強 反應物濃度增大 反應速率加快 結(jié)論 其它條件不變時 有氣體參加的反應中 增大壓強 反應速率加快 減小壓強 反應速率減慢 注意 1 壓強對反應速率的影響適用于有氣體參加的反應 2 由于固體 液體粒子間的空隙很小 增大壓強幾乎不能改變它們的濃度 因此對只有固體或液體參加的反應 壓強的變化對于反應速率的影響可以忽略不計 原因 對氣體來說 若其他條件不變 增大壓強 就是增加單位體積的反應物的物質(zhì)的量 即增加反應物的濃度 因而可以增大化學反應的速率 2 壓強對反應速率的影響 請試根據(jù)濃度對化學反應速率的影響推出壓強對化學反應速率的影響情況 規(guī)律 對于有氣體參加的反應 若其他條件不變 增大壓強 氣體體積縮小 濃度增大 反應速率加快 減小壓強 反應速率減慢 壓強增大 體積減小其他條件不變 V 壓強對于反應速率的影響是通過對濃度的影響實現(xiàn)的P增大 C成比例增大 P減小 C成比例減小壓強只對于有氣體參加的反應的速率有影響 發(fā)散思考 壓強對于任意化學反應的速率都有影響嗎 思考 在N2 3H2 2NH3中 當其他外界條件不變時 減小體系壓強 該反應的速率怎么變 在反應中保持體系容積不變 充入N2 反應的速率怎么變 在反應中保持體系容積不變 充入He 反應的速率怎么變 在反應中保持體系壓強不變 充入He 反應的速率怎么變 壓強對反應速率的影響 壓強影響反應速率 必須伴隨有壓強改變時體積的改變現(xiàn)象 否則 壓強的變化并沒有作用到反應的體系上 即壓強變則體積變 實際是濃度的變化 若容器的體積不變 因為各氣體的濃度沒有變 則速率不變 如在密閉容器中通入惰性氣體 注意 對于氣體有下列幾種情況 1 恒溫時 增大壓強 體積減少 C增大 反應速率增大 2 恒容時 A 充入氣體反應物 反應物濃度增大 總壓增大 反應速率增大 B 沖入 無關(guān)氣體 如He N2等 引起總壓增大 但各反應物的分壓不變 各物質(zhì)的濃度不變 反應速率不變 3 恒壓時 沖入 無關(guān)氣體 如He等 引起體積增大 各反應物濃度減少 反應速率減慢 例 對于反應N2 O2 2NO在密閉容器中進行 下列條件哪些不能加快該反應的化學反應速率 A 縮小體積使壓強增大B 體積不變充入N2使壓強增大C 體積不變充入O2使壓強增大D 使體積增大到原來的2倍E 體積不變充入氦氣使壓強增大 壓強對反應速率的影響 DE 三 溫度對反應速率的影響 實驗2 3結(jié)論 溫度高的溶液先出現(xiàn)渾濁 Na2S2O3 H2SO4 Na2SO4 SO2 S H2O 1 其他條件不變 溫度升高 反應速率加快 T 普通分子變?yōu)榛罨肿?活 n活 V 2 一般說來 溫度每升高10 速率增加2 4倍 V 倍數(shù)值 t2 t1 10 變化后的反應速率 3 溫度對反應速率影響的規(guī)律 對吸熱反應 放熱反應都適用 4 反應若是可逆反應 升高溫度 正 逆反應速率都加快 降低溫度 正 逆反應速率都減小 溫度對反應速率的影響 本質(zhì)原因 升高溫度 一部分非活化分子吸收能量轉(zhuǎn)化為活化分子 使得活化分子百分數(shù)提高 活化分子間的有效碰撞頻率變大 故反應速率增大 四 催化劑對反應速率的影響 實驗2 4結(jié)論 加入催化劑可以加快反應的速率 使用催化劑 能夠降低反應所需的能量 這樣會使更多的反應物的分子成為活化分子 大大增加單位體積內(nèi)反應物分子中活化分子所占的百分數(shù) 因而使反應速率加快 催化劑 能改變化學反應速率而自身的化學組成和質(zhì)量在反應前后保持不變 加快化學反應速率 減慢化學反應速率 注 不說明指正催化劑 四 催化劑對反應速率的影響 能量 反應過程 E1 E2 反應物 生成物 活化分子 活化能 活化分子變成生成物分子放出的能量 反應熱 沒加催化劑 加了催化劑 凡是能改變反應速率而自身在化學變化前后化學性質(zhì)和質(zhì)量沒有發(fā)生變化的物質(zhì)叫催化劑 使用催化劑同等程度的增大 減慢 正逆反應速率 從而改變反應到達平衡所需時間 沒特別指明一般指正催化劑 催化劑只能催化可能發(fā)生的反應 對不發(fā)生的反應無作用 催化劑一定的具有選擇性 催化劑中毒 催化劑的活性因接觸少量的雜質(zhì)而明顯下降甚至遭到破壞 這種現(xiàn)象叫催化劑中毒 注意 五 其他如光照 反應物固體的顆粒大小 電磁波 超聲波 溶劑的性質(zhì)等 也會對化學反應的速率產(chǎn)生影響 各條件對速率的影響大小是 催化劑 溫度 濃度 壓強 體積變化引起的 各種影響都有其局限性 要針對具體反應具體分析 總結(jié) 外界條件對化學反應速率的影響 總結(jié) 增加 不變 不變 不變 不變 不變 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 不變 練習1 對于在溶液間進行的反應 對反應速率影響最小的因素是 A 溫度B 濃度C 壓強D 催化劑 練習2 下列條件的變化 是因為降低反應所需的能量而增加單位體積內(nèi)的反應物活化分子百分數(shù)致使反應速率加快的是 A 增大濃度B 增大壓強C 升高溫度D 使用催化劑 練習3 設(shè)NO CO22CO 正反應吸熱 反應速率為v1 N2 3H22NH3 正反應放熱 反應速率為v2 對于前述反應 當溫度升高時 v1和v2變化情況為 A 同時增大B 同時減小C v1減少 v2增大D v1增大 v2減小 練習4 在密閉容器里 通入xmolH2和ymol 2 改變下列條件 反應速率將如何改變 1 升高溫度 2 加入催化劑 3 充入更多的H2 4 擴大容器的體積 5 容器容積不變 通入氖氣 練習5 KClO3和NaHSO3間反應生成Cl 和H SO42 離子的速度與時間關(guān)系如圖所示 已知反應速率隨c H 的增加而加快 試說明 1 為什么反應開始時 反應速率增大 2 反應后期速率降低的主要原因是什么 反應速率 時間 增大反應物的濃度使反應速率加快的主要原因 對于氣體參與體系增大壓強使反應速率加快的主要原因是 升高溫度使反應速率加快的主要原因是 使用催化劑使反應速率加快的主要原因是 A 活化分子百分數(shù)不變 但提高單位體積內(nèi)活化分子的總數(shù)B 增大分子的運動速率而使有效碰撞增加C 升高反應物分子的能量 使活化分子的百分數(shù)增加D 降低反應所需的能量 使活化分子百分數(shù)增加 A A C D 練習6 將一定濃度的鹽酸倒入碳酸鈣中 若作如下改變的情況 其中能使最初的化學反應速率增大的是 A 鹽酸的濃度不變 而使鹽酸的用量一倍B 鹽酸的濃度增大一倍 而使鹽酸的用量減少到原來的一半C 鹽酸的濃度和用量都不變 增加碳酸鈣的量D 鹽酸和碳酸鈣不變 增大壓強一倍E 加入CaCl2溶液F 加入CaCl2固體G 將CaCO3用CaCO3粉末代替 BG 練習7 硫代硫酸鈉 Na2S2O3 與稀硫酸發(fā)生如下反應 Na2S2O3 H2SO4 Na2SO4 SO2 S H2O 下列四種情況中最早出現(xiàn)渾濁的是 A 10 時0 1mol LNa2S2O3和0 1mol LH2SO4各5mLB 10 時0 1mol LNa2S2O3和0 1mol LH2SO4各5mL 加水10mLC 20 時0 1mol LNa2S2O3和0 1mol LH2SO4各5mLD 20 時0 2mol LNa2S2O3和0 1mol LH2SO4各5mL 加水10mL C 練習8