2.1.2影响化学反应速率的因素（3）课件 2025-2026学年高二上学期苏教版（2019）选择性必修1

专题2 化学反应速率与化学平衡 第一单元 化学反应速率 2.1.2 影响化学反应速率的因素 第3课时 壮乡木 世间材 【学习目标】 1、掌握外界条件（催化剂）对化学反应速率的影响规律。 2、能用过渡态理论解释催化剂对反应速率的影响。 3、了解其他条件对化学反应速率的影响。 四、催化剂对反应速率的影响 向A、B、C 3支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，再向试管中分别加入2~3滴洗涤剂。向试管A 中加入2~3滴FeCl3溶液，向试管B中加入少量MnO2粉末，C试管留作比较用。观察、比较3支试管中发生的实验现象，并试着分析导致实验现象差异的原因。 催化剂对化学反应速率有显著影响。 壮乡木 世间材 如何用有效碰撞理论解释催化剂对反应速率的影响？ 使用催化剂，降低了反应的活化能，使活化分子百分数增加，单位体积内活化分子数目增加，有效碰撞次数增加，反应速率加快。 理解应用 比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果 1、仔细观察分析以下实验方案的设计是否正确？为什么? 控制变量法 理解应用 2、某反应的反应过程中，能量变化如下图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是(　　) A．该反应为放热反应 B．催化剂能改变该反应的焓变 C．催化剂能降低该反应的活化能 D．逆反应的活化能大于正反应的活化能 C 使用催化剂同时降低了正反应和逆反应的活化能，但反应的ΔH不变 理解应用 3、已知分解1molH2O2放出98kJ的热，在含少量I-的溶液中，H2O2的分解机理为：H2O2+I-→H2O+IO-（慢），H2O2+IO-→H2O+O2+I-（快）。 下列有关该反应的说法正确的是（　　） A．反应速率与I-的浓度有关 B．IO-也是该反应的催化剂 C．反应活化能等于98kJ·mol-1 D．v(H2O2)=v(H2O)=v(O2) 先反应后生成：催化剂 先生成后反应：中间产物 E1活化能大，反应慢 E2活化能小，反应快 A 壮乡木 世间材 生活应用 衣物上的油渍用普通洗衣粉很难洗去，但如果用加有酶的洗衣粉，则较容易就能洗去。为什么？ 催化剂对化学反应速率有显著影响。 催化剂是改变化学反应速率最有效的手段之一。据统计，90%以上的化学工业涉及的化学反应都使用催化剂，使用催化剂可以带来巨大的经济效益。在环境保护领域，如汽车尾气的净化、废水的处理等，也需应用各种性能优异的催化剂。目前，各种高效、经济、选择性强的催化剂的研制是全世界化学科学工作者关心和研究的课题。 酶的催化作用 酶（enzyme）是一种特殊的、具有催化活性的生物催化剂，它存在于动物、植物和微生物中。与生命现象关系密切的化学反应大多是酶催化的。可以说，没有酶的催化作用，就不可能有生命现象。 通常认为，酶的催化作用是酶与反应物先形成中间化合物，然后中间化合物分解成产物并释放酶（图2-11）。 跨学科链接 与一般非生物催化剂相比，酶的催化作用主要有以下特点： 1.高效的催化活性。酶的催化效率比非酶催化要高得多。如在人体正常体温时，食物中蛋白质的水解在胃蛋白酶的作用下短时间内就能完成，而在体外需要在浓的强酸或强碱的作用下煮沸相当长时间才能完成。 2.高度的选择性。一种酶只能催化一种或一类物质的反应。如淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化纤维素的水解；尿素酶只能催化尿素的水解，对尿素取代物的水解反应无催化作用。 3.特殊的温度效应。酶对温度非常敏感。酶催化反应通常在比较温和的条件或常温常压下进行，温度过高会引起酶蛋白变性，从而使酶失去活性。 壮乡木 世间材 催化剂的催化特点： 1、特殊的温度效应。 催化剂具有一定范围的活化温度 ， 过高或过低 ， 都会导致催化剂的活性降低。 活性 下图中为温度与催化剂A的活性关系图，分析它们之间的关系。使用催化剂时要注意什么问题？ 控制一定的温度范围，使催化剂的活性较高。 有些物质的存在会使催化剂明显失效，这种现象称为催化剂中毒。故使用前要先除去这些物质。 注意：温度越高，化学反应速率“一般”越快【不是“一定”】 温度过高导致催化剂的活性降低，反应速率变慢 催化剂的催化特点： 2、催化剂的选择性。 某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不一定具 有催化作用。 例如，乙烯与氧气可发生以下两个反应： 对于乙烯与氧气的反应，研究人员开发了一种银催化剂，它能加快第一个反应（主反应），而对第二个反应（副反应）影响较小。根据这一特性，可以通过选择催化剂来调控反应，使生成环氧乙烷的反应加快，从而提高这种重要的化工原料的生产效率。 在给定条件下反应物之间如果同时发生多个反应，选择适当的催化剂能提高反应的选择性，从而提高目标产物的产率。 理解应用 二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 CO2 的热点研究领域。回答下列问题: 二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当____________等。 选择合适催化剂 考虑催化剂对于平行反应（或有副反应）的选择性 5.其他因素对反应速率的影响 除了改变反应物的浓度、压强、温度和使用催化剂能改变化学反应速率外，许多方法也能改变反应速率。如增大反应物间的接触面积，反应速率会随之增大。例如，在硫酸工业中，硫铁矿在焚烧前要先用粉碎机粉碎，以增大矿石与氧气的接触面积，加快燃烧；在三氧化硫的吸收阶段，吸收塔里要装填瓷环，增大气液接触面积，使气体的吸收速率增大。此外，光、电磁波、超声波等因素也会对反应速率产生影响。 请依据影响化学反应速率的因素，与同学交流讨论以下问题。 1. 工业上用氮气与氢气反应合成氨时，常在高温、高压下进行，并使用适当的催化剂。这些条件对合成氨的反应速率有何影响？ 2. 在燃烧木柴时，若使用较细的木柴，并将木柴架空，则木柴的燃烧会更旺。为什么？ 3. 将食品置于低温条件下，常常可以保存更长时间。为什么？ 4. 实验室通过分解双氧水的反应制取氧气时，常加入少量二氧化锰。为什么？ 在化学实验和化工生产中，人们常根据实际需要综合考虑影响化学反应速率的因素，通过调控化学反应的条件，使化学反应按预期的速率进行。 化学反应速率的辩证分析与合理应用 化学反应为何有快有慢？影响化学反应速率的主要因素有哪些？我们可以从事物变化的内因和外因两方面辩证地分析和研究。 一是内因，即物质的本性。在通常情况下，有些物质混合后没有发生化学变化，但改变其中的某种反应物，化学反应随之发生，如银与稀盐酸不反应，而锌与稀盐酸混合立即产生氢气，这是由两种不同金属的本性决定的，即锌是较活泼金属，而银不活泼。在相同条件下，同类型的某些反应物能转化为同类型的产物，但反应速率差异很大，如镁在冷水中反应生成氢氧化镁，过程缓慢，而钠遇冷水剧烈反应生成氢氧化钠。 二是外因。化学反应速率受制于许多外界条件的影响，我们可以根据反应物的性质和反应的特点（即内因）选择恰当的反应条件（外因）来调控反应速率。例如，镁与水的反应可以通过升高温度来增大反应速率，实验室用大理石与盐酸反应制 CO2可以通过调节盐酸的浓度控制生成CO2的速率不至于过小或过大，H2O2分解制O2时可以加入少量MnO2增大反应速率。 壮乡木 世间材 因此，我们可以通过内因、外因两方面的分析，合理地调控化学反应速率，在科学研究和生产、生活中发挥更大的作用。例如，不少国家曾用铜做硬币材料，20世纪80年代因铜太昂贵需要寻找替代金属。锌与铜的硬度、密度接近，且锌比铜便宜，锌便成为首选金属。但锌比铜更活泼，锌制的硬币在空气中被腐蚀的速度较快，很快锌也被放弃而改用铜锌合金。又如，对气体反应合成氨而言，工业上通常是在较高温度（500 ℃左右）、较大压强（1.3×107~3×107 Pa）和含铁化合物的催化剂条件下进行，以保证有较大的反应速率。目前环境问题的解决也依赖于催化剂的使用，如在汽车尾气排气口装上催化处理器，能将有毒气体转化为无毒气体；生物降解催化剂能促进一些工业废品或生活垃圾中的部分残留物显著降解，而不对环境造成污染，甚至可以将工业和生活废物较快地转化为可利用资源等。 壮乡木 世间材 课堂小结 催化剂可以改变化学反应速率。（降低反应的活化能） 其他因素： ①、增大固体反应物的表面积（即粉碎成小颗粒），反应速率加快； ②、形成原电池，通常能加快反应速率； ③、超声波、电磁波、光照等也能影响反应速率； Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 $$