内容正文:
第2课时 影响化学反应速率的因素
【课程标准要求】
1.知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。
2.通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。
3.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题,能讨论化学反应条件的选择和优化。
4.知道催化剂可以改变反应历程,对调控化学反应速率具有重要意义。
一、碰撞理论
1.有效碰撞
2.活化分子与活化能
3.化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系
(1)基元反应
反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应
(2)每个基元反应都有对应的活化能,反应的活化能越大,活化分子所占比例越小,有效碰撞的比例也就越小,故化学反应速率越小。
【微自测】
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)活化分子间的碰撞一定能发生化学反应( )
(2)普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应( )
(3)活化分子比普通分子具有较高的能量( )
(4)化学反应的实质是原子的重新组合( )
(5)化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
解析 (3)指代不明确,某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高。
二、外界因素对化学反应速率的影响
1.浓度
(1)其他条件相同时,增大反应物的浓度,反应速率增大;减小反应物的浓度,反应速率减小。
(2)反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞次数增加→反应速率加快;反之,反应物浓度减小,则与之相反(注意:浓度改变引起了活化分子浓度的改变,而活化分子百分数不变)。
2.压强
(1)对于有气体参加的反应,在密闭容器中保持温度不变时,增大压强,气体体积减小,相当于增大反应物的浓度,反应速率增大;减小压强,气体体积增大,相当于减小反应物的浓度,反应速率减小。
(2)对于固体、液体之间或在溶液中进行的反应而言、改变压强对它们体积的影响很小,因此可以忽略压强改变对反应速率的影响。
3.温度
(1)其他条件相同时,升高温度,反应速率增大;降低温度,反应速率减小。
(2)随着温度的升高,反应物的活化分子数目增大,分子运动加快,活化分子有效碰撞的次数增多,反应速率增大。对于许多反应而言,一般温度每升高10 K,其反应速率可增加2~4倍。
4.催化剂
(1)过渡态理论
反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能。图1中,Ea为正反应的活化能,Ea′为逆反应的活化能。化学反应速率与反应的活化能大小密切相关,活化能越低,反应速率越快。
(2)催化剂与化学反应速率
①催化剂是通过降低化学反应所需的活化能来增大反应速率的。图2中,没有催化剂参与的反应,活化能(Ea2)较大,则反应速率较小;而有催化剂参与的反应,活化能(Ea1)较小,则反应速率较大。
②对于一个化学反应,不同的催化剂,催化效果不同。实验时应选用合适的催化剂。
5.其他因素对应反应速率的影响
(1)增大反应物间的接触面积,反应速率会随之增大。
(2)光、电磁波、越声波等因素也会对反应速率产生影响。
【微自测】
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)增大压强一定能加快化学反应速率( )
(2)用相同质量的锌粉和锌片与同浓度的足量盐酸反应,产生氢气的量和速率都相同( )
(3)催化剂能使不能发生的化学反应发生( )
(4)催化剂参与化学反应,但反应前后的性质和质量均保持不变 ( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
一、影响化学反应速率的因素
【活动探究】
(一)定性研究影响化学反应速率的因素
[实验1] 探究浓度对化学反应速率的影响
在相同温度下,0.1 mol/L Na2S2O3溶液分别与0.1 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4溶液进行对比实验,实验操作见下图:
1.本实验的反应原理是什么(用化学方程式表示)?
提示 Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O
2.实验中观察到两支试管中均出现黄色浑浊,但B试管中出现黄色浑浊的时间短,分析产生上述现象的原因是什么?据此得出的结论是什么?
提示 在温度和Na2S2O3溶液浓度相同的条件下,B试管中H2SO4的浓度大,反应速率快,故首先出现黄色浑浊。
得出的结论是:在其他条件相同时,反应物的浓度越大,反应速率越快;反应物浓度越小,反应速率越慢。
[实验2] 探究温度对化学反应速率的影响
在浓度和体积相同的条件下,5 mL 0.1 mol/L Na2S2O3溶液分别在不同温度下与5 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液进行对比实验,