2.1 化学反应速率 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率 第1节 化学反应速率与活化能 选择性必修一 化学反应原理 判断下列反应的快慢： 1.炸药爆炸 2.金属锈蚀 3.煤炭的形成 快 慢 慢 4.离子反应 5.塑料老化 6.牛奶变质 快慢慢 只能粗略地估计化学反应进行的快慢 （定性角度） 准确表示化学反应的快慢 需要统一的定量标准 2 1.定义：衡量化学反应进行快慢程度的物理量。 3.公式： 4.常用单位： 在容积不变的反应器中，通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示 。 v = mol/（L·s） 或 mol/（L·min） 2.表示方法： 一、化学反应速率 7、一般不用固体物质和纯液体表示化学反应速率(其浓度视为常数) 6、各物质的速率之比等于方程式计量数之比 5、同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数值可能不同 m A + n B == p C + q D v(A)：v(B)：v(C)：v(D)== m ：n ： p ：q 3 【例】在密闭容器中发生反应：N2+3H2=2NH3，开始时N2的浓度为0.8mol/L，5分钟后浓度变为0.7mol/L。此时△ c（N2）=___________，则v（N2）= ___________________。 问题1： 请计算△ c （H2）、 △ c （NH3）、v（H2）、v（NH3）。 0.02mol/(L·min) v(H2)= 0.06mol/（L·min） -0.1mol/L v(NH3)=0.04mol/（L·min） △ c （H2）= -0.3mol/L △ c （NH3）= 0.2mol/L 问题2： △ c （N2）、 △ c （H2）、 △ c （NH3）三者的数值比为？ v（N2）、v（H2）、v（NH3）三者的数值比为？这与反应中各物质化学计量数有何关系？ △ c （N2）： △ c （H2）： △ c （NH3）= v（N2）: v（H2）:v（NH3）=1:3:2 用同一反应体系中不同物质表示同一速率时，速率之比＝化学计量数之比＝各物质浓度的变化量 (Δc)之比＝各物质物质的量的变化量(Δn)之比。 二、影响化学反应速率的因素 实验探究1：探究浓度对化学反应速率的影响 2mL 0.1mol/L H2SO4 2mL 0.5mol/L H2SO4 5mL 0.1mol/LNa2S2O3 【原理】Na2S2O3 +H2SO4 = Na2SO4+SO2↑+H2O+S↓ 【实验现象】 均出现黄色沉淀，且滴加0.5mol/L H2SO4溶液的试管中先出现黄色沉淀 【结论】浓度越大，反应速率越快 （1）固体和纯液体的浓度可视为常数，改变物质的量，对反应速率无影响。 （2）若某物质的浓度变化改变了其性质，反应实质可能发生改变，要具体分析反应速率的变化（如铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓硫酸钝化）。 （3）固体物质的反应速率与其表面积有关，颗粒越小，表面积越大，反应速率就越快，故块状固体可通过研磨来增大表面积，从而加快反应速率。 （4）对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。 ☂技巧点拨 浓度对化学反应速率影响的注意事项 蒸馏水 5mL 0.1mol/LNa2S2O3 5mL 0.1mol/L H2SO4 5mL 0.1mol/L H2SO4 热水 【原理】Na2S2O3 +H2SO4 = Na2SO4+SO2↑+H2O+S↓ 实验探究2：探究温度对化学反应速率的影响 【实验现象】均出现黄色沉淀，且热水中的试管中先出现黄色沉淀 【结论】温度越高，反应速率越快 温度对化学反应速率影响的注意事项 （1）温度对反应速率的影响适用于任何反应，无论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都增大，降低温度，反应速率都减小。 （2）对于可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度更大；降低温度，正、逆反应速率都减小，但吸热反应方向的反应速率减小的程度更大。 （3）大量实验证明，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2~4倍，利用这一规律可以对一些化学反应速率进行粗略估算。 实验探究3：探究催化剂对化学反应速率的影响 0.5mol/L FeCl3溶液 5%H2O2溶液 【实验现象】左侧的现象不明显，右侧的产生大量气泡 【结论】催化剂可以加快反应速率 注意：正催化剂加快化学反应速率，负催化剂减慢化学反应速率(不说明指正催化剂） 催化剂对化学反应速率影响的注意事项 （1）催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应方向，也不能改变反应热的大小。 （2）同一催化剂能同等程度地改变化学反应的正、逆反应速率。 实验探究4：测定锌与硫酸溶液反应速率的大小 记录收集10 mL H2所用的时间 长 小 短 大 时间长短 动画展示 压强对化学反应速率的影响 通过缩小容器体积使压强增大，气体分子间间隙减小，相当于增大反应物浓度，化学反应速率加快 如果压缩固体或液体呢？ 体积变化不明显 压强对反应速率的影响是通过浓度对反应的影响实现的 得出结论 (1)内因：反应物本身的 是影响化学反应速率的主要因素。 (2)外因(其他条件不变，只改变一个条件) 加快 减小 加快 减小 减小 表面积 性质 定性研究 定量研究 有没有比观察沉淀和气泡生成快慢更准确的方法来分析实验结果呢？ 思考与交流　 分子相互碰撞是引发反应的必要条件。 2.分子间发生化学反应的必要条件是什么？ 1.化学反应的本质是什么？ 反应物中旧化学键的断裂 生成物中新化学键的形成 13 三、活化能 1、简单碰撞理论 大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现 2HI→H2+2I∙ 2I∙→I2 例2HI=H2+I2，实际上是经过下列两步反应完成的： 基元反应 基元反应 反应历程 或反应机理 1、每一步反应称为基元反应 2、多步基元反应反映了反应历程 3、基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞 是不是所有的碰撞都能引发反应？ ？思考 实际并非如此 看看下图，找找原因 力量不够 取向不好 好球！有效碰撞 15 2. 有效碰撞 （1）概念：能够发生化学反应的碰撞 是发生化学反应的必要条件 有效碰撞 是发生化学反应的充分条件 条件：①必须是活化分子间的碰撞 ②碰撞时要有合适的取向 活化分子：具有较高能量，能够发生有效碰撞的分子 注意：1、发生有效碰撞的分子一定是活化分子； 2、活化分子的碰撞不一定是有效碰撞（由于取向问题） 3、对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。 4、有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。 16 3、活化能: 能量 反应过程 E1 E2 反应物 生成物 活化分子 活化能 活化分子变成生成物分子放出的能量 该反应是吸热反应还是放热反应? 反应热(E1-E2) 活化能与反应热有关吗? 活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差。 17 4、活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 反应物浓度增大，即单位体积内反应物分子总数增大 单位体积内活化分子数增加 有效碰撞次数增多 反应速率加快 （1）浓度对反应速率的影响 18 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，因此改变它们的量一般不会改变化学反应速率。 c、随着化学反应的进行，反应物的浓度会逐渐减小，因此一般反应速率也会逐渐减小。 注意： 应用1： 一定条件下，在CaCO3(块状)+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 反应中，为了加快反应的速率，下列那些方法可行( ) A、增加HCl的浓度 B、加水 C、增加同浓度盐酸的量 D、改加CaCO3粉末 b、一般来说，固体反应物表面积越大，反应速率越大，固体反应物表面积越小，反应速率越小。 AD 应用2：将盐酸滴到碳酸钠粉末上，能使反应的最初速率加快的是 A、盐酸浓度增加一倍，用量减至1/2 B、盐酸浓度不变，使用量增大一倍 C、增大Na2CO3粉末的量 应用3：用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是 A、加热 B、不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸 C、滴加少量CuSO4溶液 D、不用铁片，改用铁粉 √ √ 20 （2）压强对反应速率的影响 压强增大 反应物浓度增大 单位体积内活化分子数增加 反应速率加快 有效碰撞次数增多 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？ 无影响 21 温度升高 单位体积内活化分子数增多（活化分子百分数增大） 有效碰撞次数增多 反应速率加快 （3）温度对反应速率的影响 分子获得更高能量 22 生成物平均能量 活化分子具有能量 反应物平均能量 能量 无催化剂 活化分子能量 反应物平均能量 生成物平均能量 有催化剂 （4）催化剂对反应速率的影响 使用催化剂 降低活化能 活化分子百分数增大（活化分子数目增多） 有效碰撞次数增多 化学反应速率加快 23 　　　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。 　　使用催化剂同等程度的增大（减慢）正逆反应速率，从而改变反应到达平衡所需时间。 　　没特别指明一般指正催化剂 　　催化剂只能催化可能发生的反应，对不发生的反应无作用 　　催化剂一定的具有选择性 　　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。 注意： （5）其他如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等也会对化学反应的速率产生影响。 各条件对速率的影响大小是： 催化剂 >>温度>浓度=压强(体积变化引起的) 各种影响都有其局限性，要针对具体反应 具体分析。 总结: $$