2012高中化学 第2章第3节 第2课时 外界条件对化学反应速率的影响课件同步导学 鲁科版选修4

•外界条件对化学•反应速率的影响•第一课时•1．掌握浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。•2．了解化学反应速率、浓度公式的含义及应用。•一、浓度对化学反应速率的影响•2．化学反应速率与反应物浓度的定量关系•(1)速率方程•对于任意一个化学反应aA＋bB===cC＋dD，其反应速率方程为v＝kcm(A)·cn(B)，式子中m、n、k都由实验测得，与化学方程式中的系数无关。•(2)反应速率常数•速率方程中的比例系数k称为反应速率常数，它表示。它具备以下特点：•①与浓度无关，但受等因素的影响。温度升高，k值通常。•②通常情况下，k值越大，反应进行得。单位浓度下的化学反应速率温度、催化剂、固体表面性质增大越快•3．压强对化学反应速率的影响•压强对反应速率的影响是通过改变气体浓度实现的，故一般意义上增大气体压强是指压缩气体体积；对于有气体参加的化学反应，温度一定时：•[开放探究]1.(1)改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有何影响？改变溶液的用量对化学反应速率有何影响？•(2)能否直接根据化学方程式写出反应速率方程？•提示：(1)对于固体或纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变固体或纯液体的用量对化学反应速率无影响。但固体物质的表面积的大小会影响化学反应速率，一般地，固体的颗粒越细，表面积就越大，反应速率就越快，改变溶液的用量时，由于浓度不变，因此对化学反应速率无影响。•(2)对于很多反应，反应速率方程中浓度的方次与化学方程式中的系数并无确定关系，因此，不能直接根据化学方程式写出反应速率方程，而必须通过实验来测定。•二、物质状态和浓度对化学反应速率的影响•1．对于固体或纯液体，其浓度可以视为常数，因而改变它们的用量对反应速率无影响。•2．因为固体的浓度为常数，所以一般不用固体物质表示化学反应速率。但是因为固体物质的反应是在其表面进行的，故反应速率与其表面积有关。当固体的颗粒减少时，会增大其表面积，从而加快反应速率。•3．对于可逆反应，浓度的改变对化学反应速率影响的效果是等同的，都符合“浓快稀慢”的规律。•4．对于有气体参加的反应而言，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变。所以讨论压强对反应速率影响时，应区分引起压强改变的原因，这种改变对反应体系的浓度产生何种影响，由此判断出对反应速率有何种影响。•对气体反应体系，有如下几种情况：•当体系的压强没变时，是否对反应速率产生影响，要看压强的改变是否对体系内物质的浓度产生影响，浓度改变了，速率才会随之改变。反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(双选)()A．增加C的量B．将容器的体积缩小一半C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大D．保持压强不变，充入N2使容器体积变大•C为固态反应物，增加其用量对反应速率几乎没有影响；容器体积缩小一半相当于压强增大一倍，浓度增大，正、逆反应速率均增大；体积不变，充入N2体系总压强增大，但反应混合物浓度并未改变，反应速率基本不变；充入N2使容器体积增大，总压强不变，但反应混合物浓度同等程度变小，正、逆反应速率均变慢。•答案：AC•A.4－3－2－1B．1－2－3－4•C．3－4－2－1D．1－2－4－3组别c(HCl)(mol·L－1)温度(℃)状态12.025块状22.530块状32.550块状42.530粉末状•2．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得到右图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是(双选)()•解析：从表中铁的形状、盐酸的浓度、反应的温度分析可得出：1组最慢，其次慢的是2组；由于3组温度最高，4组用的是铁粉，二者速率大小不好确定，故反应速率是1＜2＜3＜4或1＜2＜4＜3。•答案：AC第二课时外界条件对化学反应速率的影响•温度、催化剂对化学反应速率的影响•1．掌握温度和催化剂对化学反应速率的影响。•2．了解外界条件(温度、浓度、压强和催化剂)影响反应速率的原因。•二、温度对化学反应速率的影响•1．规律•2．定量关系•(1)经验规律•温度每升高10K反应速率增加倍。这个经验规律可以对一些反应的化学反应速率作粗略的估计，但适用范围有限。2～4(2)经验公式k＝Ae－EaRT•式中：k为；A为；e为；R为摩尔气体常量；Ea为，单位为或。•该经验公式表明，当时，升高温度，反应速率常数，化学反应速率随之加快。反应速率常数比例常数自然对数的底数活化能J·mol－1kJ·mol－1Ea＞0增大•(3)活化能Ea•概念：普通反应物分子形成所的能量。•意义：活化能越高，反应速率常数越，反应越难进行，化学反应速率越小。活化分子吸收小•[开放探究]2.为什么升高相同温度时，不同化学反应的速率增加的倍数不同？提示：根据k＝Ae－EaRT可知，Ea值越大，改变温度对k的影响就越大，而不同反应的Ea不同。•三、催化剂对化学反应速率的影响•1．催化剂：能反应速率而在反应前后本身的的物质。•2．催化原理：通过参与反应改变反应历程，从而降低，提高化学反应速率。需要注意的是催化剂不能改变，不能改变。改变质量和化学性质不变反应的活化能化学平衡常数平衡转化率•3．催化剂催化特点•(1)：只对某一反应或某类反应起催化作用。•(2)高效性：可以大幅度降低反应的，从而有效地化学反应速率。选择性活化能提高•解析：从外界条件对化学反应速率的影响可以得出结论：增大浓度、增大压强、升高温度、使用催化剂都能增大化学反应速率。•答案：A1．对于反应N2＋3H2==2NH3ΔH0，改变下列条件的瞬间，能使正反应速率增大的有()①增加N2或H2的浓度②增大压强③升高温度④加催化剂⑤增加NH3的浓度A．①②③④B．②④C．①②⑤D．④⑤•2．能够增加反应物分子中活化分子百分数的是()•A．升高温度B．减小压强•C．增大压强D．增大浓度•解析：升高温度可以增加单位体积内活化分子百分数；增大压强和增大浓度均不能增加活化分子百分数。•答案：A•一、影响化学反应速率因素的微观解释•1．有效碰撞理论•(1)有效碰撞•能发生反应的碰撞称为有效碰撞。有效碰撞必须满足两个条件：一是发生碰撞的分子具有较高的能量；•二是分子在一定的方向上发生碰撞。•(2)活化分子•在化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子。活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能，所以活化能的高低、活化分子数目的多少直接决定了化学反应速率的快慢。活化能越低，活化分子数目越多，反应速率越大；活化能越高，活化分子数目越少，反应速率越小。•2．运用有效碰撞理论解释外界条件改变对化学反应速率的影响变化结果条件变化活化能单位体积分子总数活化分子百分数单位体积活化分子数有效碰撞次数反应速率增加反应物的浓度不变增多不变增多增多加快增大压强不变增多不变增多增多加快升高温度不变不变增多增多增多加快使用催化剂降低不变增多增多增多加快相互关系单位体积活化分子数＝单位体积分子总数×活化分子百分数•下列说法正确的是(双选)()•A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多•B．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加活化分子的百分数，从而使反应速率增大•C．升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数•D．催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而成千成万倍地增大反应速率•浓度和压强的变化是改变单位体积内分子总数，活化分子的百分数不变，而是单位体积内活化分子的数目发生变化；温度、催化剂是改变活化分子的百分数，单位体积内分子的总数不变。•答案：CD•1.下列说法中：•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化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键形成的过程；•⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞。•正确的是()•A．①③④⑤B．②③⑥•C．③④⑤⑥D．②④⑤•解析：能发生化学反应的碰撞是活化分子间的有效碰撞，活化分子间的碰撞不一定都能发生化学反应；普通分子间的碰撞不会发生化学反应；活化分子比普通分子具有较高的能量；化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，是原子间的重新组合。•答案：C•三、外界条件对正、逆反应速率及平衡移动影响图解•对于可逆反应：N2＋3H2==2NH3ΔH0(只改变一种条件)•其中：t1时刻为增大反应物浓度•t2时刻为使用催化剂•t3时刻为降低压强•t4时刻为增大压强•t5时刻为降低体系温度•t6时刻为升高体系温度•t7时刻为减小生成物浓度•化学平衡移动的方向是由v(正)、v(逆)的相对大小决定，不能错误的认为升高温度时，吸热反应速率增大，放热反应的速率不变或减小，恰恰相反，两个方向上的反应速率均增大，只是吸热反应速率增大的倍数比放热反应增大的倍数大，这是常出现的错误。类似的情况还有改变压强时，化学平衡移动的方向与v(正)、v(逆)的变化关系。在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)V2O5450℃2SO3(g)ΔH0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是()•A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响•B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响•C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高•D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高•思路点拨：•若增大O2的浓度，正反应速率突然变大，逆反应速率瞬间不变，随后逐渐变大，故A项错误；加入催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，v′(正)＝v′(逆)，故B项正确；加入催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，v(正)＝v(逆)，化学平衡不移动，SO2的转化率不变，故C项错误；乙达到平衡时所用时间短，则反应速率快，乙的压强较甲高，但增大压强平衡右移，SO2的转化率增大，故D项错误。•答案：B3.(2011·广州高二质检)如图表示在密闭容器中反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0达到平衡时，由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况，a～b过程中改变的条件可能是________；b～c过程中改变的条件可能是______________；若增大压强时，反应速率变化情况画在c～d处。•答案：升温减小SO3浓度•1．在气体反应中，能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是()•①增大反应物的浓度②升高温度③增大压强④移去生成物⑤加入催化剂•A．①③⑤B．②⑤•C．②③⑤D．①③④•解析：当改变浓度时不能改变活化分子的百分数，所能改变的只是单位体积内的活化分子数，当升高温度时，由于分子吸收能量，使原先不是活化分子的分子变为活化分子，加入催化剂时，由于降低反应的活化能，使大量分子变为活化分子，故升高温度和加入催化剂均符合题意。•答案：B•解析：A升高温度，正、逆反应速率都加快，平衡向吸热反应方向移动；B为固体，增加B的用量，反应速率不变，平衡不移动；反应前后气体体积不变，减小压强，反应速率减小，平衡不移动；使用催化剂能等程度地改变正、逆反应速率，平衡不移动。•答案：B2．(2011·温州高二质检)反应2A(g)＋B(s)2C(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率和平衡都没有影响的是()A．升高温度B．增加B的用量C．减小压强D．使用催化剂3．(2009·山东高考)2SO2(g)＋O2(g)V2O5△2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是()A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率为v＝c2－c1t2