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1、第二章 化学反应与能量第三节 化学反应速率与限度2【学习目标】1. 了解影响化学反应速率的因素；2. 能初步运用碰撞理论来解释外界条件对化学反应速率影响的本质原因；3. 尝试应用化学反应速率说明生产生活中的实际问题；4. 通过投篮的例子启发学生思考和讨论，运用有效碰撞理论和过渡态理论从微观解释影响化学反应速率的实质；5. 在影响化学反应速率的因素的学习中渗透辩证法。 内因：内因： 反应物本身的性质反应物本身的性质.外因：外因： 浓度、压强、温度、催化剂、浓度、压强、温度、催化剂、 其他因素其他因素.二影响化学反应速率的因素二影响化学反应速率的因素一、内因：一、内因：参加反应的物质自身的性质是决
2、定化学反应速率参加反应的物质自身的性质是决定化学反应速率的主要原因。的主要原因。思考：1、在通常情况下，Na与水的反应和Mg与水的反应哪个剧烈(反应速率快)？为什么？2、F2与H2黑暗即爆炸，而Cl2与H2光照或点燃才反应。这说明化学反应速率的决定因素是什么？1、浓度对化学反应速率的影响、浓度对化学反应速率的影响。实验：实验：大理石分别与大理石分别与10mL 1mol/L的的HCl和和 10mL 0.1mol/L的的HCl反应，观察现象？反应，观察现象？结论：结论：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小以增大反应速率；
3、减小反应物的浓度，可以减小化学反应的速率。化学反应的速率。 化学反应能发生的先决条件是：反应物分子化学反应能发生的先决条件是：反应物分子(离离子子)之间发生碰撞。但是并不是每次碰撞都能发生化学之间发生碰撞。但是并不是每次碰撞都能发生化学反应，反应，只有具备一定能量只有具备一定能量的分子的分子(离子离子)且且具有合适的具有合适的取向取向时的时的相互碰撞相互碰撞才可能使才可能使旧键断裂旧键断裂,从而才能从而才能发生反发生反应应。有效碰撞有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。：能够发生化学反应的碰撞。 活化分子：具备一定能量的分子。分析原因: 化学反应的本质化学反应的本质:旧键断裂旧键断裂,新键形成新键
4、形成 浓度影响原因：浓度影响原因：在其他条件不变时，对某一反应来说，在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子百分数是一定的，活化分子百分数是一定的，即单位体积内的活化分子数与即单位体积内的活化分子数与反应物的浓度成正比反应物的浓度成正比。所以当反应物的浓度增大时，单位。所以当反应物的浓度增大时，单位体积内的分子数增多，反应速率也必然增大。体积内的分子数增多，反应速率也必然增大。注:增大浓度:单位体积内的活化分子数增大,活化分子的百分数不变.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，改变它们的量不会改变化学反应速率。b、化学反应若是可逆反应，反应物或生成物的浓度改变，
5、其正反应速率和逆反应速率的也要改变。若在容器中加入若在容器中加入SO2或或O2或或SO3正逆反应速率都增大正逆反应速率都增大.2SO2 + O2 2SO3 c、气体或溶液浓度的改变与反应速率的关系、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，并不是一概如此，若随着浓度的改变，物质物质的本质发生了变化，那么反应速率的含义也的本质发生了变化，那么反应速率的含义也不同不同了。如：了。如：Fe 与硫酸反应与硫酸反应.压强对化学反应速率的影响压强对化学反应速率的影响2、压强对反应速率的影响:原因：对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积里活化分子数，即增加反应物的
6、浓度，因而增大化学反应的速率。反应速率无变化！反应速率无变化！恒容条件下，反应恒容条件下，反应N2+3H2 2NH3中充入中充入He气，反应速率如何改变？气，反应速率如何改变？He分子分子【讨论讨论】 对于压强的改变，只有引起反应体系中气体反应物浓度的变化，才对反应速率产生影响。改变压强，其实是改变了气体反应物的浓度。注意注意注意：注意：1、压强影响，只适用于讨论有气体参加的反、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参加的反应。应，当然并不一定全部是气体参加的反应。 2、压强影响反应速率，必须伴随有浓度改变。、压强影响反应速率，必须伴随有浓度改变。即压强变则体积变，实际
7、是浓度的变化即压强变则体积变，实际是浓度的变化。若容器的体。若容器的体积不变，因而各气体的浓度没有变，则速率不变。如积不变，因而各气体的浓度没有变，则速率不变。如在密闭容器中通入在密闭容器中通入 “惰性气体惰性气体”不参与反应的气不参与反应的气体。体。规律：对于有气体参加的反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。思考思考:对于对于 I2(g) +H2(g)=2HI(g),采取下列措施采取下列措施,反应速率如何变化反应速率如何变化?压强如何变化压强如何变化?(1)缩小容器的体积缩小容器的体积. (2)保持体积不变保持体积不变,通入通入He气气.(3)保持压强不变保持
8、压强不变,通入通入He气气.结论:a.恒温下:减小容器的体积,增大压强, 物质的量浓度增大,反应速率增大.b.恒容时恒容时:充入气体反应物充入气体反应物,压强增大压强增大,反应物浓度增大反应物浓度增大,反应速率增大反应速率增大.c.恒容时恒容时:充入充入“惰性气体惰性气体”,压强增大压强增大,反应物浓度不反应物浓度不变变,反应速率不变反应速率不变.d.恒压下恒压下:充入充入“惰性气体惰性气体”,容器的体积增大容器的体积增大,物质的物质的量浓度减小量浓度减小,反应速率减小反应速率减小.反应反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在一可变容积的密在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改
9、变对其反应速率几闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是乎无影响的是( )A.增加增加C的量的量B.将容器的体积缩小一半将容器的体积缩小一半C.保持体积不变，充入保持体积不变，充入N2使体系压强增大使体系压强增大D.保持压强不变，充入保持压强不变，充入N2使容器体积变大使容器体积变大AC3.对于可逆反应对于可逆反应:在密闭容器中有反应在密闭容器中有反应2SO2 + O2 2SO3 将容器压缩: 正逆反应速率都增大.将容器增大: 正逆反应速率都减小.现象结论热水中常温冷水中产生气泡速率增大，产生气泡速率增大，带火星火柴带火星火柴 复燃复燃升高温度，升高温度，反应速率增大反应速率增大
10、有气泡冒出有气泡冒出产生气泡速率减小产生气泡速率减小降低温度，降低温度，反应速率减小反应速率减小2H2O2 = 2H2O +O2结论：结论：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大；当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小降低温度，化学反应速率减小 3、温度对化学反应速率的影响:原因：(1)浓度一定时，升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子的数量(即单位体积内的活化分子数增加,活化分子的百分数也增加)，反应速率增大。规律：其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率，降低温度，可以减慢反应速率(温度每升高 10,化学反应速率增大到原来的2至4倍)。(2)
11、温度升高，使温度升高，使分子运动的速度加快分子运动的速度加快，单位时间内反，单位时间内反应物分子间的应物分子间的碰撞次数增加碰撞次数增加，反应速率也会相应的加，反应速率也会相应的加快。前者是主要原因。快。前者是主要原因。温度对反应速率的改变温度对反应速率的改变:对吸热反应和放热反应都适用对吸热反应和放热反应都适用.升温升温：吸、放热反应速率：吸、放热反应速率都加快都加快.降温降温：吸、放热反应速率：吸、放热反应速率都减小都减小. 注注:改变温度对可逆反应的影响改变温度对可逆反应的影响2SO2 + O2 2SO3 反应：为放热反应为放热反应升高温度：升高温度：V(正）、正）、V(逆）都增大逆）都
12、增大. (V(逆）增大的要大些逆）增大的要大些)。降低温度：降低温度：V(正）、正）、V(逆）都减小逆）都减小. (V(正）减小的要小些正）减小的要小些)。下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是( )A.增大反应物浓度增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数可增大单位体积内活化分子的百分数,从从而使有效碰撞次数增大而使有效碰撞次数增大B.有气体参加的化学反应有气体参加的化学反应,若增大压强若增大压强(即缩小反应容器的体即缩小反应容器的体积积),可增加活化分子的百分数可增加活化分子的百分数,从而使化学反应速率增大从而使化学反应速率增大C.升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反
13、应升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数物分子中活化分子的百分数C现象结论加入MnO2加入FeCl3不加其他试剂气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大有气泡冒出，较慢MnO2能加快反应速率FeCl3能加快反应速率无催化剂反应较慢结论：加入催化剂能加快化学反应的速率。4、催化剂对化学反应速率的影响：原因：在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加活化分子百分数，因而使反应速率加快。规律：催化剂可以改变化学反应的速率。正催化剂：能够加快反应速率的催化剂。 负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂。 （如不特意说明，指
14、正催化剂。）例: 在相同条件下，做 H2O2 分解对比实验，（1）加入 MnO2 ,（2）不加 MnO2 , 下图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是（ ）121212BCDA12Atv注意：注意：a、凡是能改变反应速率而自身在化学变化前后化学性质和质、凡是能改变反应速率而自身在化学变化前后化学性质和质量没有发生变化的物质叫催化剂。量没有发生变化的物质叫催化剂。b、对于可逆反应,催化剂能同等程度的改变正、逆化学反应的速率。d d、催化剂中毒：催化剂的活性因接触少量的杂质而明显下降甚至遭到破坏，这种现象叫催化剂中毒。工业上常对原料进行净化。c、催化剂只改变反应速率，不能改变反
15、应的能否发生。、催化剂只改变反应速率，不能改变反应的能否发生。练习：在密闭容器里，通入x mol H2和y molI2(g)，改变下列条件，反应速率将如何改变? (1)升高温度(2)加入催化剂(3)容器容积不变，充入更多的H2(4)扩大容器的体积(5)容器容积不变，通入氮气(6)保持恒压，通入氮气 加快加快加快加快加快加快减慢减慢不变不变减慢减慢块状CaCO3、粉末状CaCO3与0.1 mol/L的盐酸反应谁快谁慢？为什么？结论：结论：增大固体表面积可以加快反应速率（接触充分）增大固体表面积可以加快反应速率（接触充分）.5、其他如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对
16、化学反应的速率产生影响。1、对于在溶液间进行的反应，对反应速率影响最小的因素对于在溶液间进行的反应，对反应速率影响最小的因素是（是（ ） A、温度、温度 B、浓度、浓度 C、压强、压强 D、催化剂、催化剂2、下列条件的变化，是因为降低反应所需的能量而增加单、下列条件的变化，是因为降低反应所需的能量而增加单位体积内的反应物活化分子百分数致使反应速率加快的是位体积内的反应物活化分子百分数致使反应速率加快的是（ ） A、增大浓度、增大浓度 B、增大压强、增大压强 C、升高温度、升高温度 D、使用催化剂、使用催化剂CD【练习练习】3、 设C+CO2 2CO (正反应吸热)反应速率为v1；N2+3H2
17、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A4、 把除去氧化膜的把除去氧化膜的 Mg 条，条，投入到盛有稀盐酸的试管中，投入到盛有稀盐酸的试管中，发现发现 H2 的产生速率（的产生速率（v）与）与时间（时间（t）的变化情况如右图）的变化情况如右图所示所示: t1 t2 速率变化的主要原因速率变化的主要原因是：是： t2 t3 速率变化的主要原因速率变化的主要原因是是:vt1 t2 t3 t 反应放热使温度升高，反应速率加快反应放热使温度升高，反应速率加快.盐酸浓度
18、减小，使反应速率减慢盐酸浓度减小，使反应速率减慢.5、Fe2O3+ 3H2 = 2Fe+3H2O，采用下列，采用下列措施不能改变反应速率的是（措施不能改变反应速率的是（ ）A增加增加Fe2O3投入量投入量B保持容器体积不变，增加通人保持容器体积不变，增加通人H2 的量的量C充入充入N2，保持容器内压强不变，保持容器内压强不变D充入充入N2，保持容器内体积，保持容器内体积不变不变加热加热AD小结：影响化学反应速率的外因小结：影响化学反应速率的外因 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活化分子百分数增大反应物浓度增大压强升高温度使用催化剂增加增加增加增加不变增加增加加快加快增加增加增加增加不变增加增加加快加快不变增加增加增加增加增加增加加快加快不变增加增加增加增加增加增加加快加快