1、第2课时 外界条件对化学反应速率的影响学业要求 素养对接 1.能运用变量控制的方法探究影响化学反应速率的因素。2.能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学速率的影响。1.变化观念：外部条件改变时，化学反应速率会发生变化。2.模型认知：通过基元反应活化能解释外界条件对反应速率的影响。知 识 梳 理 知识点一、浓度、压强对化学反应速率的影响 1.在其他条件不变时：增大反应物浓度可以_化学反应速率；减小反应物浓度可以_化学反应速率。2.温度一定时，对于气体参加的反应：增大压强，气体物质的浓度_，化学反应速率_；减小压强，气体物质的浓度_，化学反应速率_。3.对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对化
2、学反应速率_。加快减慢增大加快减小减慢几乎无影响知识点二、温度对化学反应速率的影响 1.基本规律在其他条件不变时：升高温度可以_化学反应速率；降低温度可以_化学反应速率。加快减慢2.化学反应速率与温度的定量关系(1)经验规律对于在_中发生的反应，温度每升高 10 K，反应速率增加到_倍。(2)经验公式(阿伦尼乌斯公式)kAeEaRT式中 k 为反应速率常数，A 为比例系数，e 为自然对数的底，R 为摩尔气体常量，Ea 为_。当 Ea0 时，升高温度，反应速率常数_，化学反应速率_。(3)活化能 Ea 越大，反应速率常数越_，化学反应速率越_。溶液24活化能增大增大小小知识点三、催化剂对化学反应
3、速率的影响 1.催化剂 能_化学反应速率而在反应前后本身的_和_不变的物质。2.催化原理(1)通过参与反应，改变_，_反应的活化能来提高化学反应速率。(2)催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率。3.特点(1)选择性：只对_或某类反应起催化作用。(2)高效性：可以较大幅度降低反应的_，从而有效地_化学反应速率。加快质量化学性质反应历程降低某一反应活化能加快1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)改变固体或纯液体的用量对化学反应速率没有影响()(2)放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率()(3)同时改变两个变量来研究反应速率的变化，能更快得出有关规律()(4)反应2C
4、O2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)，使用CuZnFe催化剂可大大提高生产效率()(5)一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率()(6)某反应加入催化剂，改变了反应的途径，反应的H也随之改变()自 我 检 测 2.下列关于反应速率与参与反应物质的浓度的关系式vkAaBb的叙述中，正确的是()A.对于所有的化学方程式中，k是数值和单位都不变的常数 B.a、b是化学方程式中A和B的系数 C.对于某个特定的化学反应，k与所有外界条件都无关 D.vkAaBb需要通过实验来确定，不能随意根据化学方程式直接写出 解析 在反应速率与参与反应物质的浓度的关系式中，k
5、是反应速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面积等因素的影响。通常，反应速率常数越大，反应进行得越快。对于很多反应，这种关系式中浓度的方次与化学方程式中的系数并无确定关系。由此可见，A、B、C项均错误。答案 D 3.对于反应：2SO2O22SO3，当其他条件不变时，只改变一个反应条件，将生成 SO3 的反应速率的变化填入下表空格里(填“增大”、“减小”或“不变”)。编号 改变的条件 正反应速率 逆反应速率 升高温度 降低温度 增大O2的浓度 使用催化剂 压缩体积 恒容下充入Ne 解析 增大反应物或生成物浓度正、逆反应速率均增大，压缩体积时反应物和生成物浓
6、度均增大，反应速率加快；恒容下充入Ne，反应物浓度不变。答案 增大 增大 减小 减小 增大 增大 增大 增大 增大 增大 不变 不变 学习任务一、外界条件对反应速率的影响【观图思考】生活中我们总是期望有利于我们的反应速率越快越好，不利于我们的反应则尽可能慢一些。那么怎样才能调控化学反应速率？影响化学反应速率的因素有哪些？提示 影响化学反应速率的因素有温度、浓度、压强、催化剂、接触面积等。【名师点拨】1.浓度(1)在298 K时，实验测得溶液中的反应H2O22HI=2H2OI2在不同浓度时的速率如下表所示：实验编号 1 2 3 4 5 HI/(molL1)0.100 0.200 0.300 0.
7、100 0.100 H2O2/(molL1)0.100 0.100 0.100 0.200 0.300 v/(molL1s1)0.007 60 0.015 3 0.022 7 0.015 1 0.022 8 分析上表数据。当H2O2恒定时，随HI增大，其反应速率v的变化趋势是增大，若HI增大1倍，其反应速率v的变化是增大1倍。同理，当HI恒定时，反应速率v与H2O2之间有类似的变化规律。由以上分析可知，其反应速率与HIH2O2成正比，上述反应在不同浓度时的反应速率的数学表达式是vkH2O2HI，该温度下k的数值约是0.760 mol1Ls1。(2)化学反应速率与反应物浓度的关系：速率方程 对于
8、任意一个化学反应aAbB=cCdD，其反应速率方程为vkcm(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。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，它表示单位浓度下的化学反应速率。它具备以下特点：a.与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。温度升高，k值通常增大。b.通常情况下，k值越大，反应进行得越快。改变浓度对化学反应速率的影响规律为 增加反应物浓度，反应速率均增大，正反应速率增大的多。增加生成物浓度，反应速率均增大，逆反应速率增大的多。固体或纯液体的浓度可视为常数，则固体量的增多，不影响反应速率，反应速率还与固体表面积的大小和生成物
9、扩散的速率有关。2.压强 对于气体来说，在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比。如图所示：结论：增大压强，体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快。微观解释：增大压强体积缩小反应物浓度增大单位体积内活化分子数增多单位时间内有效碰撞增加反应速率加快；反之，反应速率减慢。(1)由于固体、液体粒子间的空隙很小，增大压强几乎不能改变它们的浓度，因此对只有固体或液体参加的反应，压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。(2)对于反应 N23H22NH3，不同条件下，压强对化学反应速率的影响：恒温恒容密闭容器中a.充入 N2，压强增大，N2增大，化学反应速率加快。b.充入 He(He 与反应无关)
10、，压强增大，但N2、H2、NH3都不变，化学反应速率不变。恒温恒压密闭容器中充入 He，体积增大，N2、H2、NH3都减小，化学反应速率减小。3.温度(1)根据基元反应碰撞理论，能量较高，相互之间发生碰撞，能够引发化学反应发生的反应物分子叫做活化分子。化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，必须是先吸收能量后形成活化分子。普通反应物分子形成活化分子所吸收的能量叫活化能(Ea)。对基元反应而言，其活化能是活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量的差值。活化能越高，反应越难进行，反应速率常数越小。可见，活化能是决定化学反应速率的内因。(2)一定条件下的化学反应，升高温度，可加快化学反应
11、速率，降低温度，可减慢化学反应速率。经验规律对于在溶液中发生的反应，温度每升高 10 K，反应速率增加到 24 倍。此近似规律只对一些反应的化学反应速率做粗略估计。经验公式(阿伦尼乌斯公式)kAeEaRT。Ea 为活化能，单位为 JmoL1 或 kJmoL1。当 Ea0 时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率增大。4.催化剂 某些反应使用催化剂前后的活化能及反应速率常数之比如下表所示：化学反应催化剂Ea/(kJmoL1)k（催）k（无）无催化剂有催化剂2HI=H2I2金1841051.6108(503 K)CH3CHO=CH4CO碘2101367.5104(793 K)2H2O2=2H2
12、OO2过氧化氢酶75255.8108(298 K)分析上表数据，可知：(1)使用催化剂，反应的活化能大幅度降低，反应速率常数变大，化学反应速率增大。(2)催化剂：比温度、压强、浓度对化学反应速率影响程度都要大，加快的速率可达几千倍；因为使用催化剂降低活化能，也就是降低了阻碍反应进行的一个重要因素。(1)增加Fe的量，其反应速率_(填“增大”、“不变”或“减小”，下同)。(2)将容器的体积缩小一半，其反应速率_。(3)保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其反应速率_。(4)保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其反应速率_。解析(1)由于Fe是固体，改变Fe的量，反应物浓度不变，故反应速率不
13、变。(2)将容器体积缩小一半，则反应物浓度增大，故反应速率增大。(3)容器体积不变，充入N2，反应物浓度不变，故反应速率不变。(4)保持容器内压强不变，充入N2相当于减小压强，即反应物和生成物浓度均减小，故反应速率减小。答案(1)不变(2)增大(3)不变(4)减小【典例 1】反应 3Fe(s)4H2O(g)=高温 Fe3O4(s)4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，试回答：变式训练1 用纯净的碳酸钙和稀盐酸反应制取CO2气体。下列措施对改变该反应的反应速率几乎没有影响的是()改用等浓度的硝酸与碳酸钙反应 增大反应体系的压强或减小反应体系的压强 改用相同质量粉末状碳酸钙代替块状碳酸钙 改用
14、含有相同H浓度的稀硫酸 A.B.C.D.解析 因硝酸与盐酸的浓度相同，故对反应速率无影响。压强是通过改变气体的浓度来改变反应速率的，而该反应为固体碳酸钙与液体盐酸的反应，反应物中没有气体，故改变压强对该反应的反应速率几乎没有影响；粉末碳酸钙的表面积较大，反应速率增大；尽管强调了稀硫酸与原盐酸中的H浓度相同，但稀硫酸与碳酸钙反应生成的CaSO4微溶，覆盖在碳酸钙表面，从而使碳酸钙与H的接触面积减小，导致反应速率减小。答案 A 学习任务二、依据vt图像理解外界条件对反应速率的影响【合作交流】1.由右图能否判断反应物和生成物、求算平均速率、写出化学方程式？提示 能。由题中图像知，A 的浓度减小，B、
15、C 的浓度增加，且比值为 313，故反应的化学方程式为 3AB3C；v(A)(2.4 molL11.2 molL1)2 min0.6 molL1min1，则 v(C)0.6 molL1min1，v(B)0.2 molL1min1。2.在物理学中有svt，s表示位移，t表示时间，v表示速度，试分析图像中阴影部分面积的含义。提示 由公式 vct 变形得 cvt，即图中阴影部分所占的面积相当于时间 t内的浓度变化。【名师点拨】1.非可逆反应全程速率时间图像 Zn与足量盐酸反应，反应速率随时间的变化情况出现如图情况。原因是：AB段，因反应为放热反应，随反应进行，温度升高，导致反应速率增大；BC段，则主
16、要因为随反应的进行，溶液中H减小，导致反应速率减小。2.可逆反应的速率时间图像 平衡体系 条件变化 速率变化 平衡变化 速率变化曲线 任 一 平 衡体系 增大反应物的浓度 v正、v逆均增大，且v正v逆 正向移动 减小反应物的浓度 v正、v逆均减小，且v逆v正 逆向移动 增大生成物的浓度 v正、v逆均增大，且v逆v正 逆向移动 减小生成物的浓度 v正、v逆均减小，且v正v逆 正向移动 正 反 应 方 向为 气 体 体 积增 大 的 放 热反应 增大压强或升高温度 v正、v逆均增大，且v逆v正 逆向移动 减小压强或降低温度 v正、v逆均减小，且v正v逆 正向移动 任 意 平 衡 或反 应 前 后
17、气体 系 数 和 相等的平衡 正催化剂或增大压强 v正、v逆同等倍数增大 平衡不移动 负催化剂或减小压强 v正、v逆同等倍数减小 图为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。(1)t3时改变的条件为_，t4时改变的条件为_。(2)a_(填“”或“v(逆)可知正反应吸热，H0。答案(1)减小压强或使用负催化剂 升高温度(2)(1)反应 t1时刻改变的条件为_。t2时刻改变的条件为_。(2)反应 t1时刻改变的条件为_。t2时刻改变的条件为_。变式训练 2 对于N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，其中 vt 图像为 解析 t1时刻速率增大，说明是升温或增大压强，而t2时刻速率又减小，说明是降温或减小压强。答案(1)增大压强 降低温度(2)升高温度 减小压强
