第2章 第3节 第2课时 浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

化学反应的方向、限度与速率 第2章 第3节　化学反应的速率 第2课时　浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响 课程标准要求 学业质量水平 1．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。 2．能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响。能用一定的理论模型说明外界条件改变对反应速率的影响。 1．能根据反应速率理论，说明影响化学反应速率的因素。(水平3) 2．能设计实验方案探究物质和能量的转化、影响反应速率的因素等。(水平3) 3．能运用控制变量方法探究并确定合适的反应条件，安全、顺利地完成实验。(水平4) 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 栏目索引 课前预习案 课堂探究案 冲关演练案 课前预习案 一、浓度对化学反应速率的影响 1．一般规律 对于很多反应，增大反应物的浓度可以________化学反应的速率。例如，铁丝在空气中加热只能变得红热，在纯氧中则____________、火星四射。 提高　 剧烈燃烧　 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 2．化学反应速率与反应物浓度的定量关系 (1)反应速率常数(k) 对于反应H2O2＋2HI===2H2O＋I2，反应速率可表示为v＝kc(H2O2)·c(HI)，k称为反应速率常数，表示____________下的化学反应速率。 单位浓度　 [注意]　一个化学反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L (2)反应速率常数的影响因素 反应速率常数与浓度无关，受________、__________、固体表面性质等因素的影响。通常，反应速率常数越大，反应进行得________。 (3)实例 3．压强对化学反应速率的影响 (1)对于气体参与的反应，在温度、体积一定的条件下，压强与浓度成________，因此压强的改变会对化学反应速率产生影响。 (2)对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对化学反应速率几乎没有影响。 温度　 催化剂　 越快　 化学反应 反应速率与参与反应物质的浓度的关系式 ① H2＋Cl2===2HCl v＝__________________ ② CO＋NO2===CO2＋NO v＝____________ 正比　 kc2(NO2) 　 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 二、温度对化学反应速率的影响 1．范托夫近似规律 (1)对于在溶液中发生的反应，温度每升高10 ℃，反应速率提高到原来的 ________倍。 (2)对于大多数反应，温度升高，化学反应速率加快，但加快的程度不同。 2～4　 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 2．活化能与反应速率 (1)活化能 __________的能量与__________的平均能量之差Ea称为基元反应的活化能。活化能的存在是化学反应通常需要获得能量才能实际发生的原因。 过渡态　 反应物　 基元反应H2＋Cl·―→HCl＋H·的活化能示意图 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L (2)活化能对化学反应速率的影响 ①不同的基元反应活化能大小不同，因此化学反应速率不同。活化能________，反应越难发生。 ②升高温度可以提高反应物分子的________，增大反应物之间的____________，增大反应物分子形成过渡态的________，故升高温度可以提高化学反应的速率。 越高　 能量　 碰撞频率　 比例　 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 三、催化剂对化学反应速率的影响 1．催化剂 (1)催化剂是能改变化学反应速率而在反应前后本身的________和____________不变的物质，故反应历程中包括有催化剂________的反应，及催化剂__________的反应。 (2)催化剂通过参与反应改变____________、改变反应的__________来改变化学反应速率，如图所示： 氯催化臭氧分解历程示意图 质量　 化学性质　 参与　 再生成　 反应历程　 活化能　 [注意]　催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 2．催化剂的性质 (1)催化剂具有__________，某种催化剂对某一反应可能是活化很高的催化剂，但对其他反应就不一定具有催化作用。 (2)催化剂的活性除了与____________有关外，还受________、合成方法等因素及反应________、________等条件的影响。通常，催化剂发挥作用需要维持在____________范围内。 (3)催化剂中毒：有些物质的存在会使催化剂明显________，这种现象称为催化剂中毒。 选择性　 自身成分　 粒径　 温度　 压强　 活性温度　 失效　 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L (1)其他条件不变时，增加碳的量，化学反应速率增大(　　) (2)其他条件不变时，增大反应体系的压强，化学反应速率增大(　　) (3)其他条件不变时，充入一定量He(g)使体系的压强增大，化学反应速率增大 (　　) (4)其他条件不变时，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小(　　) (5)其他条件不变时，使用催化剂，活化分子百分数增大，化学反应速率增大 (　　) × 　 √　 × 　 × 　 √　 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 学习任务　反应条件对化学反应速率的影响 阅读教材P68～74，结合教材中浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响，交流讨论。 课堂探究案 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 1．将大小相同的锌片和铁皮分别放入盛有10 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液的两支试管中，观察产生的现象。 产生上述不同现象的原因是什么？据此，得出什么结论？ 提示　锌比铁更活泼；反应物的组成、结构和性质等因素是影响化学反应速率的主要因素。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 2．在298 K时，实验测得溶液中的反应H2O2＋2HI===2H2O＋I2在反应物浓度不同时的反应速率如下表： 找出化学反应速率与H2O2浓度、HI浓度之间的关系，并写出相应的数学表达式。 提示　在c(HI)一定时，c(H2O2)增大一倍，反应速率提高一倍；在c(H2O2)一定时，c(HI)增大一倍，反应速率提高一倍。v＝kc(H2O2)·c(HI)。 实验编号 1 2 3 4 5 c(HI)/(mol·L－1) 0.100 0.200 0.300 0.100 0.100 c(H2O2)/(mol·L－1) 0.100 0.100 0.100 0.200 0.300 v/(mol·L－1·s－1) 0.007 60 0.015 3 0.022 7 0.015 1 0.022 8 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L (1)温度对化学反应速率有怎样的影响？ (2)升高相同温度，对不同化学反应的反应速率的影响程度一样吗？ 提示　(1)升高温度，反应速率常数k增大，化学反应速率提高。 (2)升高相同温度，对不同化学反应的反应速率的影响程度可能不一样。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L (1)催化剂对化学反应速率有怎样的影响？ (2)与其他因素相比，催化剂的影响程度如何？其原因是什么？ 提示　(1)使用催化剂，能加快化学反应速率。 (2)与其他因素相比，催化剂对化学反应速率的影响更大。使用催化剂，能降低反应的活化能，有效碰撞次数增多，从而加快化学反应速率。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 2．压强对化学反应速率的影响 (1)对于有气体参加的化学反应，其他条件不变时，改变压强必须引起反应物的浓度改变才能影响反应速率。恒温时，增大压强→压缩体积→反应物浓度增大→化学反应速率增大。 (2)对于有气体参加的反应，恒温恒容时： ①充入参与反应的气体→总压强增大→反应物浓度增大→反应速率增大。 ②充入“惰性气体”(不参与反应的气体)→总压强增大→反应物浓度不变→反应速率不变。 (3)对于有气体参加的反应，恒温恒压时，充入“惰性气体”→体积增大→气体反应物浓度减小→反应速率减小。 [注意]　压强对化学反应速率有影响的前提是有气体参加反应，若无气体参加反应，则压强对反应速率几乎无影响。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 3．温度对化学反应速率的影响 (1)实验测得，温度每升高10 ℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。 (2)温度对反应速率的影响规律不受反应热效应的限制，吸热反应、放热反应均适应。 (3)对于可逆反应，温度改变时，v(正)、v(逆)的变化具有一致性，即同增或同减，但二者变化的幅度不同。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 4．催化剂对化学反应速率的影响 (1)催化剂只有在适宜温度下催化活性才最高，反应速率才到达最大。催化剂能同时同等程度地改变正、逆反应速率。 (2)催化剂能改变反应的活化能，但不能改变反应的焓变(ΔH)。催化剂不能改变化学反应，不能使本来不发生的反应发生。 5．固体表面积对化学反应速率的影响 通过增大固体的表面积提高反应速率的措施是将固体粉碎(或将块状换成颗粒状)，不能通过增加固体的用量来增大固体的表面积。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 1．下列四组实验中，反应速率最快的是(　　) 答案　B　 解析　温度越高，c(H2O2)越大，使用催化剂MnO2，反应速率越快，故B组反应速率最快。 　　　　组别 条件　　　　 A B C D H2O2溶液体积/mL 10 10 10 10 H2O2溶液质量分数/% 6 6 3 6 温度/℃ 20 40 40 40 MnO2质量/g 0.05 0.05 0.05 0 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 答案　B　 解析　其他条件不变，将容器体积缩小一半，反应混合物的浓度增大，反应速率加快，B错误；恒容时，抽出少量H2，c(H2)减小，反应速率减小，C正确；碳是固体，增加C(s)的质量，其浓度不变，反应速率不变，D正确。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L [方法技巧]　分析多个因素对化学反应速率的影响 (1)先看内因(反应物的结构与性质)再看外因(浓度、压强、温度、催化剂等)。 (2)注意主要影响的因素，如锌与稀硫酸反应时，由于该反应为放热反应，反应开始后，体系温度升高，所以前半程受温度影响较大，速率是加快的；后半程硫酸浓度下降的较多，主要受浓度影响，速率减慢，所以氢气的生成速率先是逐渐加快再逐渐减慢。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L (1)提高合成氨的反应速率，可采取哪些措施？ 提示　升高温度、增大压强、增大反应物浓度、使用催化剂等。 (2)合成氨工业一般控制温度在500℃左右，而未采用更高温度，其主要原因是什么？ 提示　①在500℃左右，催化剂铁触媒的活性最高。 ②温度过高，平衡逆向移动，产率降低。 ③对设备要求高。 返回导航 第2章　化学反应的方向、限度与速率 化学　选择性必修1　L 谢谢观看！ kc(H2)c eq \s\up10(\f(1,2)) (Cl2)　 巧判断(对的打“√”，错的打“×”) 以反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH>0为例： 3．温度会影响反应速率常数，从而影响化学反应速率。分析下列反应在298 K和308 K时的反应速率常数之比： 化学反应 eq \f(k308 K,k298 K) NO＋O3===NO2＋O2 1.15 H2＋I22HI(气体反应) 8.99 NH4CNO===(NH2)2CO 3.58 4．分析下表中两个反应在使用催化剂前后的活化能的数据以及反应速率常数之比： 化学反应 催化剂 Ea/(kJ·mol－1) eq \f(k催,k无) 无催 化剂 有催 化剂 2HIH2＋I2 金 184 105 1.6×108(503 K) 2H2O2eq \o(=====,\s\up15(MnO2),\s\do15(　))2H2O＋O2↑ 过氧化 氢酶 75 25 5.8×108(298 K) 1．浓度对化学反应速率的影响 (1)对于固体和纯液体，一般认为其浓度是定值，增加其用量，化学反应速率不变。 (2)对于可逆反应，增大反应物浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)不变，随后由于生成物浓度增大，v(逆)逐渐增大。 (3)对于溶液中进行的离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会影响化学反应速率。 2．水煤气是一种绿色环保的气体燃料，极大的提高了煤炭的燃烧效率。近年来研究推出以生活垃圾热解处理后的残渣为原料生产水煤气的技术工艺，其主要反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0。现将一定量的C(s)和水蒸气放在一密闭容器中进行上述反应，则下列有关说法错误的是(　　) A．其他条件不变，升高温度，反应速率增大 B．其他条件不变，将容器体积缩小一半，反应速率减小 C．恒容时，抽出少量H2使反应体系反应速率减小 D．其他条件不变，适当增加C(s)的质量，反应速率不变 现代化学工业中，氨(NH3)是化肥工业和基本有机化工的主要原料。工业上利用N2和H2在高温高压和催化剂存在下合成氨，反应原理为：N2(g)＋3H2(g)eq \o(,\s\up15(催化剂),\s\do15(高温高压))2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol。我国合成氨厂一般采用500°C 、20 MPa～50 MPa，且采用铁触媒作催化剂。 $$