2.1.3影响反应速率的因素 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章 化学反应速率和化学平衡 第一节 化学反应速率 第3课时 人教版化学选择性必修1《化学反应原理》 高中化学 1、内因——反应物本身的性质（很难改变） 2、外因——浓度、温度、催化剂、反应物的接触面积等 ⑤ 其他 C（浓度）增大， ν 增大； 压强 ν 增大； 催化剂， T（温度）升高， 一般加快 （正催化剂加快、负催化剂减慢反应速率） 有气体参加的反应：增大压强（减小容器容积），ν增大 增大反应物的表面积（即粉碎），ν增大 影响效果: 反应物自身的性质＞＞催化剂＞温度＞浓度＞＞固体表面积 改变固体或纯液体的量，不影响ν 形成原电池，通常能加快 ν （如：铁锈、粗锌） 三、影响化学反应速率的因素 1、浓度 实验 操作   实验 现象 实验 结论 加入1 mol/L 盐酸的试管中生成气泡的速率更快 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大。 降低反应物浓度，化学反应速率减小。 【注意】纯液体或固体其浓度是常数，改变它们的量不会改变化学反应速率。 三、影响化学反应速率的因素 (1)规律：其他条件不变时，反应物浓度增大，反应速率增大； 反之则速率减小。 (2)解释： 单位体积内活化分子数增多 单位时间内有效碰撞次数增多 增大 浓度 反应速率增大 思考：反应物分子中活化分子百分数变了吗？ 1、浓度 三、影响化学反应速率的因素 1、浓度 三、影响化学反应速率的因素 增大浓度 影响 外因 单位体积内 有效碰撞 几率（次数） 化学反应 速率 分子 总数 活化 分子数 活化分子 的百分数 增大浓度 增加 增加 不变 增大 增大 【结论】: 浓度C↗,υ ↗; 浓度C↘,υ ↘; 实验探究 浓度对化学反应速率的影响 实验2-2 0.01mol/L的酸性KMnO4 溶液 0.1mol/LH2C2O4 溶液 0.2mol/LH2C2O4 溶液 快 慢 2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O 三、影响化学反应速率的因素 1、浓度 草酸(H2C2O4)是一种易溶于水的二元有机弱酸，常用作还原剂、沉淀剂等，可与酸性KMnO4溶液发生反应，以下为探究外界条件对反应速率的影响。请回答下列问题： 实验编号 所加试剂及用量/mL 温度/℃ 溶液颜色褪至无色所需时间/min 0.01mol/L H2C2O4溶液 0.01mol/L KMnO4溶液 3.0mol/L 稀H2SO4 水 1 12.0 2.0 3.0 3.0 20 t1 2 6.0 2.0 3.0 V1 20 t2 3 V2 2.0 3.0 9.0 30 t3 完成此实验设计，其中：V1=_______，V2=_______。 9.0 6.0 三、影响化学反应速率的因素 1、浓度 【结论】:对于有气体参加的反应，其他条件不变， 压强增大, 化学反应速率加快 压强的变化只有引起浓度的变化，才能使反应速率改变 压强改变针对气体而言，对固体或液体没有影响。 说明 2、压强 三、影响化学反应速率的因素 增大压强，相当于增大反应物浓度 2、压强 其他条件不变时，对于有气体参与的反应： v= = = 增大压强 减小容器体积 增大反应物浓度 加快化学反应速率 减小压强 增大容器体积 减小反应物浓度 降低化学反应速率 三、影响化学反应速率的因素 体积缩小 压强增大 （有气体参加，压强变化仅由容器容积变化引起的反应） (1)规律：其他条件不变时，压强增大，反应速率增大； 反之则速率减小。 气体体 积缩小 压强 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多 浓度 增大 反应速 率增大 压强对化学反应速率的影响，本质是浓度对化学反应速率的影响。 (2)解释： 2、压强 三、影响化学反应速率的因素 2、压强 其他条件不变时，对于有气体参与的反应： 三、影响化学反应速率的因素 体积缩小 压强增大 【结论】: 气态P↗,υ ↗; 气态P↘,υ ↘; 影响 外因 单位体积内 有效碰撞 几率（次数） 化学反应 速率 分子 总数 活化 分子数 活化分子 的百分数 增大压强 增加 增加 不变 增大 增大 压强 P 2P 2P 基准 压缩体积 恒容充稀有气体 恒压充稀有气体 基准 增大 不变 减小 引起了反应物浓度变化的压强变化才影响速率。 对于非气体反应，压强对速率无影响（影响忽略不计）。 关键： 措施 压强 速率 浓度 基准 增大 不变 减小 P 压强的“真变”与“假变” 活化分子 恒容时 充入非反应气体 （1）恒容充入惰性气体 在其它条件不变时，恒容条件下，充入无关气体，压强增大，但各物质浓度不变，反应速率不变； 2、压强 三、影响化学反应速率的因素 在其它条件不变时，恒压条件下，充入无关气体，体积增大，各物质浓度减小，反应速率减慢； 活化分子 恒压时 充入非反应气体 （2）恒压充入惰性气体 2、压强 三、影响化学反应速率的因素 三、影响化学反应速率的因素 3、温度 实验 操作   实验 现象 实验 结论 冷水 热水 2 mL 5% H2O2溶液 (滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液) ① 产生气泡速率慢 ② 产生气泡速率快 当其它条件相同时，升高温度，化学反应速率增大； 降低温度，化学反应速率减小 (1)规律：其他条件不变时，升温，反应速率增大； 反之则速率减小。 (2)解释： 反应物分子能量增加 活化分子百分数增多 单位时间内有效碰撞次数增多 升高 温度 反应速率增大 三、影响化学反应速率的因素 3、温度 17 3、温度 三、影响化学反应速率的因素 影响 外因 单位体积内 有效碰撞 几率（次数） 化学反应 速率 分子 总数 活化 分子数 活化分子 的百分数 升高温度 不变 增加 增加 增大 【结论】:任何反应 T↗,υ ↗; T↘,υ ↘; 升高温度 增大 ①、其他条件不变，温度升高，反应速率加快 T↑ →普通分子变为活化分子 →活%↑ → n活↑ →V↑ ②、一般说来，温度每升高10℃，速率增加2-4倍。 V后 =V前×倍数值△t/10 ③、温度对反应速率影响的规律，对吸热反应，放热反应 都适用。 ④、对于可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都加快， 降低温度，正、逆反应速率都减小 3、温度 实验探究 温度对化学反应速率的影响 实验2-3 5mL0.1mol/L的H2SO4 + 5mL0.1mol/LNa2S2O3 热水 冷水 快 慢 Na2S2O3+H2SO4 = Na2SO4 + SO2 ↑+S↓+ H2O 结 论 其它条件相同时， 升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。 出现 淡 黄色 浑浊 +2 +4 0 三、影响化学反应速率的因素 3、温度 4、催化剂 实验 操作   实验 现象 实验 结论 催化剂(正)能加快化学反应速率 ①有少量气泡出现 ②③能产生大量气泡 三、影响化学反应速率的因素 实验探究 催化剂对化学反应速率的影响 4．催化剂 (1)规律：其他条件不变，催化剂可以加快化学反应速率。 (通常指正催化剂) (2)解释： 改变了反应历程，降低了活化能 活化分子百分数增多 单位时间内有效碰撞次数增多 催化剂 反应 速率 增大 三、影响化学反应速率的因素 活化能降低 普通分子变成活化分子 催化剂的催化作用 其它条件不变时 加入催化剂 活化分子 三、影响化学反应速率的因素 4、催化剂 影响 外因 单位体积内 有效碰撞 几率（次数） 化学反应 速率 分子 总数 活化 分子数 活化分子 的百分数 催化剂 不变 增加 增加 增大 增大 如图是CH4和Cl2反应生成CH3Cl和HCl的反应过程中各物质的能量关系变化。 （Ea表示活化能） 反应过程 过渡态 过渡态 问题1：有几个基元反应？ 2个 问题2：哪一步基元反应快？ 问题3：哪一步决定整个反应的速率（也叫“决速步”）？ 第1步 活化能越小，速率越快。 Ea1>Ea2，第一步是慢反应， 第二步是快反应。 中间体 (中间产物) Ea1是整个反应的活化能 二、活化能 慢反应：“决速步骤” 未使用催化剂时：反应的活化能为Ea 使用催化剂K后，反应分两步 第一步：活化能为Eal 第二步：活化能为Ea2 这两个分步反应的活化能都比原来的Ea要小，因此反应速率加快。 注意： (1) 慢反应决定是“决速步骤”，Eal 是在催化剂下整个反应的活化能。 (2) 催化剂同等程度的改变正、逆化学反应的速率，反应热ΔH 没变。 (3) 催化剂有一定的选择性和活化温度，催化剂失效。 [催化剂] 1、催化剂具有选择性 2、对于可逆反应，催化剂同等程度影响正、逆反应的速率 3、催化剂有一定的活化温度，温度过高，催化剂中毒（失活） 【注意】 二、活化能 4、催化剂降低反应活化能，但不改变反应的焓变，ΔH不变 其他因素对化学反应速率的影响 光辐照 电弧 放射线辐照 强磁场 超声波 高速研磨 向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率 三、影响化学反应速率的因素 新知讲授 1、原理：跟踪和检测化学反应中某些寿命极短的过渡态，必须采用10－15～10－12 s 的时间分辨技术，可以分辨分子、原子飞秒级变动图像的激光脉冲技术，可以 跟踪、观察基元反应的整个过程。 2、定义：对超快速化学反应的研究称为飞秒(fs，1fs＝10﹣15 s)化学。 3、意义：飞秒化学对了解化学反应机理、控制反应进程、充分利用物质和能源等 非常重要。飞秒化学开创了化学反应的新世纪。我国在飞秒激光器的研究方面 已达到国际水平。 课本P30 飞秒激光 冲刺时间分辨技术 扩展：飞秒化学 知识拓展 艾哈迈德·泽维尔（أحمد زويل，Ahmed Hassan Zewail），埃及化学家， 飞秒化学专家。他研究的技术能将研究化学反应的时间尺度缩减至 飞秒，透过摄影将化学反应中每个微细变化忠实地纪录。 飞秒化学 —— 参照课本 P30 活化能 活化分子 meiyangyang8602 化学反应的过程 普通分子 吸收 能量 活化分子 有效碰撞 生成物 放出 能量 普通 分子 活化 能 活化 分子 合理 取向的 碰撞 有效 碰撞 新物质 能量 从化学反应的过程中分析提高化学反应速率的思路 越小 越多 越多 越多 越小 越多 越多 越多 请分析出下列各反应进程中的反应物、产物、中间体、催化剂 反应物：只进不出 产物：只出不进 催化剂：先进后出 中间体：先产生后消耗 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 不变 增加 加快 增加 增加 不变 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 影响 外因 活化能 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子 总数 活化分子百分数 活化分子数 增大反应物浓度 增大压强 升高温度 使用催化剂 增加 增加 不变 增加 加快 增加 增加 不变 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 不变 不变 不变 降低 展+评 小结 ①浓度 反应物浓度增大 N总↑ N活增大 →有效碰撞↑ →V↑ 活%不变 ②压强 缩小容器体积，增大压强 ③温度 ④催化剂 升高温度 普通分子 获得能量， 变成活化分子 N总不变 活%↑ N活增大 →有效碰撞↑ →V↑ 加催化剂 活化能降低 普通分子升级为 活化分子 N总不变 活%↑ N活增大 →有效碰撞↑ →V↑ 注 意：浓度、压强不改变“活%”只改变N总 温度、催化剂才改变“活%” 8、(2019年全国I卷)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。 可知水煤气变换的ΔH_____0 (填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒（活化能） E正=　　　eV,写出该步骤的化学方程式:　    　    　。  小于 2.02 3、我国学者计算机模拟了在钯基催化剂表面上甲醇制氢CH3OH CO+2H2的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是（ ） A．CH3OH脱氢反应的第一步历程为CH3OH* =CH3*＋OH* B．该历程中最大活化能E正=157.2 kJ·mol-1 C．该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为CHO*+ 4H* =CO*＋2H2(g) D．CH3OH* = CO*＋2H2(g) △H= + 65.7 kJ•mol-1 D 5、活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)   A．该反应为吸热反应 B．产物的稳定性：P1>P2 C．该历程中最大正反应的 活化能E正＝186.19 kJ·mol－1 D．相同条件下，由中间产物Z 转化为产物的速率：v(P1)<v(P2) C 6、(2022·广东卷)Cr2O3催化丙烷脱氢过程中,部分反应历程如图, X(g)→Y(g)过程的焓变为____________________ (列式表示)。  E1-E2+ΔH+E3-E4 7、(2021·广东卷)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分______步进行,其中,第______步的正反应活化能最大。  4 4 ①在反应历程中，能峰数=反应步数 ②反应活化能越低，反应速率越快。E1 ＞E2 ，则v1＜v2。 ③决速步骤：最慢的一步基元反应 1.科学家在研究甲醇与水蒸气重整制氢气反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时的路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法错误的是 A.②中包含C—H的断裂过程 B.该历程中能垒(反应活化能) 　最小的是③ C.该反应的决速步骤为 　CHO*+3H*→CO*+4H* D.由此历程可知：CH3OH(g)　　CO(g)+2H2(g)　ΔH>0 （C） END Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $