【志鸿全优设计】2014年高中化学 2.2 影响化学反应速率的因素课件 新人教版选修4

第二节影响化学反应速率的因素课前预习导学目标导航学习目标重点难点1.理解浓度、压强、温度和催化剂对化学反应速率的影响;2.能初步运用有效碰撞和活化分子等知识来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响;3.初步学会设计“对照实验”比较条件的改变对反应速率快慢的影响1.掌握运用浓度、压强、温度和催化剂等条件比较反应速率大小的方法;2.通过识别有关化学反应速率与压强、温度或浓度等的图像,提高识图析图能力,培养从图像中挖掘化学信息的能力预习导引1.活化分子与有效碰撞(1)有效碰撞指能够发生化学反应的碰撞。(2)活化分子和活化能①活化分子:能够发生有效碰撞的分子。活化分子之间之所以能够发生有效碰撞,是由于它们的能量高,发生碰撞时,能够克服相撞分子之间的排斥力,破坏分子内部原子之间的“结合力”,从而使反应物分子破坏,重新组合成生成物分子,发生化学反应。②活化能:活化分子的平均能量与普通分子的平均能量之差,活化能越小,普通分子就越容易变成活化分子。即:普通分子+活化能活化分子。活化能的大小虽然表示一般分子成为活化分子的难易程度,但是却对这个化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。③活化能与化学反应速率:在一定条件下,活化分子所占的百分数是固定不变的。活化分子的百分数越大,单位体积内的活化分子数越多,单位时间内有效碰撞的次数越多,化学反应速率就越快。预习交流1有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。这种说法是否正确,对此你如何理解?答案:这句话是正确的。但压强仅对有气体参加的反应起作用。增大压强,所有参与反应的气体的浓度均增大,如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),增大压强,SO2、O2、SO3的浓度均增大,正、逆反应速率均增大。而增大浓度可只增大反应物或生成物的浓度,若只增大反应物的浓度,v正瞬间增大,v逆不变。压强对无气体参与的反应无影响,但浓度仍可改变无气体参与的反应的化学反应速率。2.影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素分为内因和外因两个方面。内因是指反应物本身的性质,如金属钠与冷水剧烈反应,而镁和沸水仅能微弱反应。外因是指外界条件,如浓度、温度、压强、催化剂等。影响化学反应速率的决定因素是内因。(1)浓度:其他条件不变时增大反应物的浓度,反应速率增大;减小反应物的浓度,反应速率减小。(2)压强:其他条件不变时,对于有气体参加的反应,增大压强(减小容器容积),反应速率加快;减小压强(增大容器容积),反应速率减慢。(3)温度:其他条件不变时,升高温度,反应速率增大;降低温度,反应速率减小。(4)催化剂:一般来说,使用催化剂可加快化学反应速率。预习交流2思考:气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时,对反应速率的影响。答案:(1)恒容:充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变),反应速率不变。(2)恒压:充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减慢。课堂合作探究问题导学1.浓度对化学反应速率的影响活动与探究1观察实验22,结合下图用有效碰撞模型解释浓度对化学反应速率是如何影响的?答案:当增加反应物的浓度时,活化分子的数量增加,有效碰撞的频率增大,导致反应速率增大。迁移与应用下表中是各组反应的反应物和反应温度,反应刚开始时,放出H2速率最快的是()编号金属(粉末状)/mol酸的浓度及体积反应温度/℃AMg,0.16mol·L-1硝酸10mL60BMg,0.13mol·L-1盐酸10mL60CFe,0.13mol·L-1盐酸10mL60DMg,0.13mol·L-1硫酸10mL60答案:D(1)一个反应的反应速率的大小与反应物的浓度密切相关,与产物的浓度关系不大。(2)对于可逆反应aA+bBcC+dD来说,正反应的速率取决于A、B两种物质的浓度,与C、D两种物质的浓度关系不大。而逆反应的速率取决于C、D两种物质的浓度,与A、B两种物质的浓度关系不大。(3)固体和纯液体的浓度是一个常数,所以增加这些物质的量,不会影响反应的速率。2.压强对化学反应速率的影响活动与探究2利用已有的以下3个实验知识加以对比,讨论压强是如何对化学反应速率进行影响的?(1)10mL0.1mol·L-1的Na2S2O3溶液与10mL0.1mol·L-1的硫酸溶液反应的实验。(2)CaO固体与SiO2固体在高温下反应生成CaSiO3。(3)SO2与O2在一密闭容器内反应生成SO3。列表比较编号反应物的状态加压后反应物浓度变化加压后反应的速率变化(1)液态不变不变(2)固态不变不变(3)气态增加加快思考与交流结合下图解释为什么增大压强会影响有气体参加的化学反应的速率?答案:一定量气体的体积与其所受的压强成正比。这就是说,如果气体的压强增大到原来的2倍,气体的体积就缩小到原来的一半,单位体积内的分子数就增加到原来的2倍,即体系中各个物质的浓度都增加,所以化学反应速率增大。相反,减小压强,气体的体积就扩大,浓度减小,因而反应速率减小。(1)如果参加反应的物质是固体、液体或溶液时,由于改变压强对它们的体积改变很小,因而它们的浓度改变也很小,可以认为压强与它们的反应速率无关。(2)压强对反应速率的影响是通过改变浓度而影响反应速率的。我们在分析压强对反应速率的影响时,应最终落实到浓度上,将压强问题转化为浓度问题。(3)对于那些反应物和生成物都有气体参加的可逆反应来说,增大体系的压强,反应物和生成物的浓度都增加,所以,正反应的速率和逆反应的速率都增大。3.温度对化学反应速率的影响活动与探究3同浓度的Na2S2O3溶液在不同温度下与同体积0.1mol·L-1的硫酸溶液反应的对比表。编号0.1mol·L-1的Na2S2O3溶液0.1mol·L-1的H2SO4溶液反应温度℃反应中出现浑浊的时间(秒)15mL5mL冷水25mL5mL热水观察实验,得出温度对化学反应速率是如何影响的?解释为什么升高温度化学反应速率加快?答案:在其他条件不变的情况下,升高温度,化学反应速率要加快。解释:升高温度,活化分子百分数增加,有效碰撞的频率增大,导致反应速率增大。迁移与应用为防止食品变质,我们为什么通常将食品放入冰箱中保存?答案:为防止食品变质,我们将食品放入冰箱中保存,以降低食品变质的速率。对于可逆反应来说,升高体系的温度,反应物和生成物中的活化分子数都增加,所以,正反应的速率和逆反应的速率都增大。经过实验测定,温度每升高10℃,反应速率通常要增大到原来的2~4倍。4.催化剂对化学反应速率的影响活动与探究4观察实验,得出催化剂对化学反应速率是如何影响的?结合上图用有效碰撞模型解释为什么加入催化剂化学反应速率加快?答案:当温度和反应物浓度一定时,使用催化剂可使反应途径发生改变,从而降低了反应的活化能,使得活化分子的百分比增加,因此活化分子的数目增加,有效碰撞频率增大,故化学反应速率加大。思考与交流(1)加入催化剂一定会加快化学反应速率吗?答案:不一定,有的催化剂能加快化学反应速率,是正催化剂;有的催化剂能减缓化学反应速率,是负催化剂;若不特殊说明,凡说的催化剂都指正催化剂。(2)催化剂能使不能发生的反应发生吗?答案:催化剂能成千上万倍地增大反应速率,可逆反应的正、逆反应速率同时等倍地增大,它能缩短反应的时间,但不会使不能发生的化学反应自发进行,也不会改变化学反应的反应热。(3)通过教材上对催化剂的科学探究,你会得到什么结论?答案:有的化学反应不需要催化剂,有的化学反应需要催化剂,有的化学反应需要催化剂但尚未找到合适的催化剂,有的催化剂对多个反应都有催化作用,有的催化剂只能对一个化学反应有催化作用,即催化剂具有选择性。外界条件对化学反应速率的影响原因与结果:变化条件结果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大反应物的浓度不变增多不变增多增多加快增大气态反应物的压强不变增多不变增多增多加快升高反应物的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×活化分子百分数当堂检测1.下列条件的改变,一定能加快化学反应速率的是()A.增大压强B.升高温度C.增大反应物的量D.减小生成物的浓度答案:B2.把下列4种X溶液分别加入盛有10mL2mol·L-1盐酸的烧杯中,均加水稀释到50mL。假设溶液的混合和稀释是瞬间完成的,则开始的瞬间反应速率最大的是()A.10mL4mol·L-1的X溶液B.20mL2mol·L-1的X溶液C.20mL3mol·L-1的X溶液D.10mL2mol·L-1的X溶液解析:反应物的浓度越大,反应速率越快,盐酸浓度相同,c(X)=𝑛(X)50×10-3L,故X物质的量最大的,即是浓度最大的,A项中n(X)=4mol·L-1×10-2L=4×10-2mol,B项中n(X)=2mol·L-1×2×10-2L=4×10-2mol,C项中n(X)=3mol·L-1×2×10-2L=6×10-2mol,D项中n(X)=2mol·L-1×10-2L=2×10-2mol,故C项正确。答案:C3.下列说法中正确的是()A.催化剂能使不起反应的物质发生反应B.催化剂在化学反应前后,化学性质不变,质量改变C.催化剂能改变化学反应速率D.电解水时,往水中加少量NaOH,可使电解速率明显加快,所以NaOH是这个反应的催化剂解析:催化剂能改变反应速率,但不能引发反应,故A项错;催化剂在反应前后质量和化学性质都不变,故B项错;C项对;D项中加入NaOH增加了水的导电能力,NaOH不是催化剂,故D项错。答案:C4.在下列事实中,什么因素影响了化学反应的速率?(1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸:;(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒:;(3)熔化的KClO3放出气泡很慢,撒入少量MnO2很快产生气体:;(4)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块,产生气体有快有慢:;(5)同样大小的石灰石分别在0.1mol·L-1的盐酸和1mol·L-1的盐酸中反应速率不同:;(6)夏天的食品易变霉,冬天就不易发生该现象:。解析:影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外,光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等,也会对化学反应速率产生影响。答案:(1)光(2)反应物的接触面积(3)催化剂(4)反应物本身的性质(5)反应物的浓度(6)反应温度5.将镁带投入到盛放在敞口容器的盐酸里,产生H2的速率与时间的关系如图所示。在下列因素中:①盐酸的浓度;②镁带的表面积;③溶液的温度;④氢气的压强;⑤Cl-的浓度。(1)影响反应速率的因素有。(2)解释图中AB段形成的原因。(3)解释图中t1时刻后速率变小的原因。解析:本题考查了温度和浓度对反应速率的影响。考虑问题时要全面,排除与此反应体系无关的外界条件,如压强、催化剂等。在本题中就考查了浓度和温度对速率的影响。一开始浓度应最大,但反应速率还是逐渐增大,说明反应是放热的,使体系温度升高;而t1之后,盐酸浓度减小,反应速率减小。答案:(1)①②③(2)由于反应放出热量,使反应体系温度升高,反应速率加快(3)随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐减小,反应速率减慢