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第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 1 理解外界條件 濃度 溫度 壓強(qiáng) 催化劑等 對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律 2 了解催化劑在生產(chǎn) 生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用 3 知道活化能的含義及其對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 4 學(xué)會(huì)比較反應(yīng)的快慢以及如何通過(guò)改變外界條件改變化學(xué)反應(yīng)速率 一 濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響在其他條件相同時(shí) 增大反應(yīng)物的濃度 化學(xué)反應(yīng)速率 減小反應(yīng)物濃度 化學(xué)反應(yīng)速率 反應(yīng)物濃度增大 活化分子數(shù) 有效碰撞的幾率 反應(yīng)速率 二 壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響在其他條件不變時(shí) 一定質(zhì)量的氣體所占的體積與 成反比 對(duì)于有氣體參加的反應(yīng) 增大壓強(qiáng) 或縮小反應(yīng)容器的體積 相當(dāng)于增大 反應(yīng)速率 減小壓強(qiáng) 或增大反應(yīng)容器容積 相當(dāng)于 反應(yīng)速率 由于固體 液體粒子間的 增大壓強(qiáng)幾乎不能改變它們的 因此可以認(rèn)為對(duì)只有固體或液體參加的反應(yīng) 壓強(qiáng)的變化對(duì)于反應(yīng)速率的影響可以 三 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響其他條件相同時(shí) 升高溫度 反應(yīng)速率 降低溫度 反應(yīng)速率 當(dāng)其他條件相同時(shí) 升高溫度的作用可歸納為兩個(gè)方面 一方面是通過(guò)升高溫度使分子 另一方面是含有較高能量的分子間的 也隨之提高 這兩方面都使分子間 的幾率提高 反應(yīng)速率因此也 四 催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響寫(xiě)出H2O2分解的化學(xué)方程式 MnO2能 H2O2的分解 是H2O2分解的 選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢蕴岣叻磻?yīng)速率 結(jié)論 一般地 使用催化劑 可以 化學(xué)反應(yīng)速率 使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┦歉淖兎磻?yīng)速率的常用有效方法之一 由于催化劑可以 化學(xué)反應(yīng)所需的 使發(fā)生反應(yīng)所需的 降低 也就等于提高了 從而提高了 除此之外 對(duì)于給定條件下反應(yīng)物之間能夠同時(shí)發(fā)生多個(gè)反應(yīng)的情況 理想的催化劑還具有大幅度提高目標(biāo)產(chǎn)物在最終產(chǎn)物中的比率 影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界條件除濃度 壓強(qiáng) 溫度 催化劑外 還有很多因素可以改變反應(yīng)速率 如 等等 總之 向反應(yīng)體系輸入能量 都 改變化學(xué)反應(yīng)速率 答案 一 加快減慢增多增加增大二 壓強(qiáng)反應(yīng)物的濃度加快減小反應(yīng)物的濃度減慢空隙很小濃度忽略不計(jì)三 加快減慢獲得更高的能量碰撞頻率有效碰撞加快 四 2H2O22H2O O2 加快催化劑加快降低活化能能量活化分子的百分?jǐn)?shù)有效碰撞的頻率光輻照放射線輻照超聲波電弧激光強(qiáng)磁場(chǎng)高速研磨反應(yīng)物顆粒大小擴(kuò)散速率溶劑有可能 1 人類(lèi)能否控制影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素 提示 化學(xué)反應(yīng)速率與分子間的有效碰撞有關(guān) 因此所有改變內(nèi)能 運(yùn)動(dòng)速率以及碰撞幾率的條件 都可改變反應(yīng)速率 如加熱 攪拌 增大反應(yīng)物濃度 都是我們常用的方法 2 改變固體或純液體的用量對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有何影響 改變?nèi)芤旱挠昧繉?duì)化學(xué)反應(yīng)速率有何影響 提示 對(duì)于固體或純液體物質(zhì) 一般情況下其濃度可視為常數(shù) 因此改變固體或純液體的用量對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)影響 但固體物質(zhì)的表面積的大小會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率 一般地 固體的顆粒越細(xì) 表面積就越大 反應(yīng)速率就越快 改變?nèi)芤旱挠昧繒r(shí) 由于濃度不變 因此對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)影響 案例精析 例1 下列不同條件下的化學(xué)反應(yīng)A B C D 反應(yīng)速率由大到小的順序正確的一組是 常溫下20mL含A和B各0 001mol 常溫下100mL含A和B各0 01mol 常溫下0 05mol LA B溶液各10mL再加入蒸餾水20mL 常溫下100mL含A0 01mol和20mL含B0 001molA B C D 解析 根據(jù)題意可知 其他條件相同 只有A B的濃度不同 根據(jù)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響 濃度越大 反應(yīng)速率越快 將題目給出的A B不同的量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量濃度進(jìn)行比較 中A B物質(zhì)的量濃度均為0 05mol L 中A B物質(zhì)的量濃度均為0 1mol L 中A B物質(zhì)的量濃度均為0 0125mol L 中A物質(zhì)的量濃度為0 1mol L B物質(zhì)的量濃度為0 05mol L 即濃度的大小順序?yàn)?其速率順序與之相同 C選項(xiàng)符合題意 答案 C 點(diǎn)評(píng) 對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響這里是指物質(zhì)的量濃度 而不是指物質(zhì)的量或反應(yīng)物的總量 進(jìn)行比較時(shí) 應(yīng)注意將物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量濃度 用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí) 下列措施不能使氫氣生成速率加大的是 A 加熱B 不用稀硫酸 改用98 的濃硫酸C 增大稀硫酸的用量D 不用鐵片 改用鐵粉 解析 本題旨在考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有溫度 濃度 還有固體的表面積等 溫度升高 濃度增大 固體表面積增大 都會(huì)使反應(yīng)速率增大 從稀硫酸改用98 的濃硫酸 濃硫酸使鐵鈍化而不能產(chǎn)生氫氣 選項(xiàng)C雖然增大了稀硫酸的用量 但沒(méi)有增大硫酸的濃度 故反應(yīng)速率不變 答案 BC 點(diǎn)撥 在化學(xué)中 量的改變可能引起性質(zhì)的改變 如 濃硫酸和稀硫酸 與金屬反應(yīng)前者可以生成SO2 后者可以生成H2 濃硝酸和稀硝酸 與金屬反應(yīng)前者可以生成NO2 后者可以生成NO 濃鹽酸和稀鹽酸 與MnO2反應(yīng)前者可以生成Cl2 后者不可以 把下列四種X溶液分別加入四個(gè)盛有10mL2mol L鹽酸的燒杯中 均勻加水稀釋到50mL 此時(shí)X和鹽酸緩緩地進(jìn)行反應(yīng) 其中反應(yīng)速率最大的是 A 20mL3mol L的X溶液B 20mL2mol L的X溶液C 10mL4mol L的X溶液D 10mL2mol L的X溶液 解析 考查物質(zhì)的量濃度的計(jì)算及濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 四個(gè)燒杯中鹽酸的濃度相等 選項(xiàng)A B C D中X的濃度分別為 則四個(gè)燒杯中X的濃度關(guān)系是c X A c X B c X C c X D 答案 A 點(diǎn)評(píng) X濃度越大 反應(yīng)速率越快 利用溶質(zhì)物質(zhì)的量不變?cè)砬骕濃度大小 比較分析通常是解此類(lèi)題的方法 說(shuō)明 壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響的幾種情況改變壓強(qiáng) 對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響的根本原因是引起濃度改變 所以在討論壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí) 應(yīng)區(qū)分引起壓強(qiáng)改變的原因 1 對(duì)于沒(méi)有氣體參與的化學(xué)反應(yīng) 由于改變壓強(qiáng)時(shí) 反應(yīng)物濃度變化很小 可忽略不計(jì) 因此對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)影響 2 對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng) 有以下幾種情況 恒溫時(shí) 壓縮體積壓強(qiáng)增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率加快 恒溫時(shí) 對(duì)于恒容密閉容器 a 充入氣體反應(yīng)物總壓強(qiáng)增大 反應(yīng)物濃度未改變 反應(yīng)速率不變 b 充入 惰氣 總壓強(qiáng)增大 反應(yīng)物濃度未改變 反應(yīng)速率不變 恒溫恒壓時(shí)充入 惰氣 體積增大氣體反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)速率減小 案例精析 例2 對(duì)于反應(yīng) N2 O2 2NO 在密閉容器中進(jìn)行 下列條件能加快反應(yīng)速率的是 A 縮小體積使壓強(qiáng)增大B 體積不變充入N2使壓強(qiáng)增大C 體積不變充入He使壓強(qiáng)增大D 壓強(qiáng)不變 充入氣體Ne 解析 縮小體積使?jié)舛仍龃?反應(yīng)速率加快 A符合 體積不變充入N2 可使c N2 增大 反應(yīng)速率增大 B符合 充入He后 由于體積不變 故對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響 C不正確 壓強(qiáng)不變時(shí) 充入氣體Ne 則氣體體積變大 各物質(zhì)濃度變小 使反應(yīng)速率減小 故D不正確 答案 AB 兩個(gè)極易導(dǎo)熱的密閉容器a和b 容器a體積恒定 容器b體積可變 在溫度 壓強(qiáng) 體積相同條件下往a和b中分別充入等物質(zhì)的量的二氧化氮 發(fā)生反應(yīng) 2NO2N2O4 正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 反應(yīng)起始時(shí)兩容器內(nèi)的反應(yīng)速率 a和 b的關(guān)系為 反應(yīng)過(guò)程中兩容器內(nèi)的反應(yīng)速率 a和 b的關(guān)系為 解析 反應(yīng)開(kāi)始時(shí) 溫度 壓強(qiáng) 容器體積相同 NO2的物質(zhì)的量也相同 即a和b兩容器內(nèi)的NO2濃度相同 所以速率相等 故 a b 當(dāng)反應(yīng)開(kāi)始后 兩容器內(nèi)分子總的物質(zhì)的量不斷減少 2NO2 N2O4 由于容器a體積恒定 所以a容器內(nèi)NO2的物質(zhì)的量濃度不斷減小 反應(yīng)速率逐漸減慢 而容器b體積可變 它的體積隨反應(yīng)的進(jìn)行而變小 所以在反應(yīng)過(guò)程中b容器內(nèi)的NO2物質(zhì)的量濃度比a容器中的NO2的物質(zhì)的量濃度大 故 b a 答案 反應(yīng)開(kāi)始時(shí) a b 反應(yīng)過(guò)程中 a b 在C s CO2 g 2CO g 反應(yīng)可使反應(yīng)速率增大的措施是 增大壓強(qiáng) 增加碳的量 通入CO2 恒壓下充入N2 恒容下充入N2 通入COA B C D 解析 改變壓強(qiáng)需要引起濃度的變化才能使反應(yīng)速率改變 固體反應(yīng)物的量的變化 相當(dāng)于增長(zhǎng) 或縮短 反應(yīng)時(shí)間 不能改變反應(yīng)速率 答案 C 案例精析 例3 10 時(shí) 0 1mol LNa2S2O3溶液和0 1mol LH2SO4溶液等體積混合 4min后有渾濁 若溫度每升高10 化學(xué)反應(yīng)速率增大到原來(lái)的2倍 則溫度升高到40 時(shí) s后可出現(xiàn)渾濁 解析 考查溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響及升高溫度反應(yīng)速率是原來(lái)的多少倍經(jīng)驗(yàn)公式 即 由 s 知 c s s t 當(dāng)渾濁開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)有 s 1 t1 s 2 t2 當(dāng)溫度由10 升高到40 時(shí) s 2 23 s 1 8 s 1 故 t 30s 答案 30 設(shè)C CO2 2CO吸熱反應(yīng) 反應(yīng)速率為 1 N2 3H2放熱反應(yīng) 反應(yīng)速率為 2 對(duì)于上述反應(yīng) 當(dāng)溫度升高時(shí) 1和 2的變化情況為 A 同時(shí)增大B 同時(shí)減小C 1增大 2減小D 1減小 2增大 解析 增大反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度都將增大反應(yīng)速率 溫度 壓強(qiáng) 對(duì)有氣體參加的反應(yīng)有影響 催化劑的影響是廣泛的 不論反應(yīng)吸熱 放熱 溫度升高都將增大反應(yīng)速率 反應(yīng)物能量升高 活化分子百分?jǐn)?shù)升高 不論氣體體積增大還是縮小的反應(yīng) 增大壓強(qiáng)都將增大反應(yīng)速率 反應(yīng)物濃度增大 活化分子總數(shù)增大 正催化劑將增大反應(yīng)速率 負(fù)催化劑減小反應(yīng)速率 答案 A 下列各組實(shí)驗(yàn)中溶液最先渾濁的是 答案 D 除了改變濃度 壓強(qiáng) 溫度或使用催化劑以外 還有很多行之有效的改變化學(xué)反應(yīng)速率的方法 例如 增大反應(yīng)物的表面積 如塊狀改為粉末狀等 可以加快反應(yīng)速率 通過(guò)光輻照 放射線輻照 超聲波 電弧 強(qiáng)磁場(chǎng) 高速研磨等 改變化學(xué)反應(yīng)速率 總之 向反應(yīng)體系輸入能量 都有可能改變化學(xué)反應(yīng)速率 案例精析 例4 下列關(guān)于催化劑的說(shuō)法 正確的是 A 催化劑能使不起反應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)B 催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后 化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都不變C 催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率D 任何化學(xué)反應(yīng) 都需要催化劑 解析 催化劑能改變反應(yīng)速率的原因是它能改變反應(yīng)歷程 在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中 催化劑參與反應(yīng) 經(jīng)過(guò)一系列變化之后 催化劑又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài) 有些反應(yīng)的反應(yīng)速率很大 不一定需要催化劑 答案 BC 把0 1molMnO2粉末加入50mL過(guò)氧化氫的溶液里 1 1g L 1 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下 放出氣體的體積y和時(shí)間t的關(guān)系曲線如圖所示 1 實(shí)驗(yàn)時(shí)放出氣體總體積是 2 放出一半氣體所需的時(shí)間約為 3 A B C D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序是 4 過(guò)氧化氫溶液的初始物質(zhì)的量濃度為 解析 用作圖法求解 1 曲線水平時(shí) 對(duì)應(yīng)y軸體積是60mL 即放出氣體的總體積 2 60mL的一半是30mL 30mL對(duì)應(yīng)的時(shí)間約是1min 3 法一 開(kāi)始時(shí) 反應(yīng)物濃度大 反應(yīng)速率快 故四點(diǎn)中 D點(diǎn)最快 A點(diǎn)最慢 法二 曲線的斜率代表了曲線的反應(yīng)速率 斜率越大 反應(yīng)速率越大 4 先求H2O2的物質(zhì)的量 2mol22 4Ln H2O2 0 060Ln H2O2 0 0054molc H2O2 0 0054mol 0 05L 0 11mol L 答案 1 60mL 2 1min 3 D C B A 4 0 11mol L 2004 上海 將ag塊狀碳酸鈣跟足量鹽酸反應(yīng) 反應(yīng)物損失的質(zhì)量隨時(shí)間的變化曲線如圖的實(shí)線所示 在相同的條件下 將bg a b 粉末狀碳酸鈣與同濃度鹽酸反應(yīng) 則相應(yīng)的曲線 圖中虛線所示 正確的是 解析 粉末狀CaCO3的表面積比塊狀CaCO3的表面積大 故在相同條件下 與相同濃度的鹽酸反應(yīng)時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率快 即單位時(shí)間損失的CaCO3的質(zhì)量大 可排除A B 由于a b 且粉末狀碳酸鈣的消耗速度大于塊狀碳酸鈣 故當(dāng)粉末狀CaCO3完全消耗時(shí) 塊狀CaCO3尚有剩余 此后 單位時(shí)間內(nèi)塊狀CaCO3的損失量又大于粉末狀CaCO3的損失量 故正確答案為C 答案 C 化學(xué)反應(yīng)速率中的圖象1 圖象類(lèi)型 1 例如 化學(xué)反應(yīng) CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O 2 例如 化學(xué)反應(yīng) 2H2S g SO2 g 3S s 2H2O l 2 運(yùn)用物理思維解決化學(xué)問(wèn)題在物理學(xué)中有s t s表示位移 t表示時(shí)間 表示速率 公式可變形為 c t 即時(shí)間t內(nèi)的濃度變化相當(dāng)于圖中陰影部分所占的面積 3 分析化學(xué)反應(yīng)速率圖象的方法分析化學(xué)反應(yīng)速率圖象 要注意分析圖象的變化趨勢(shì) 分清影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 一般要從以下幾個(gè)方面分析 1 明確坐標(biāo)含義 首先要知道橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)所代表的化學(xué)物理量 2 分析起點(diǎn) 分清反應(yīng)物或生成物 濃度或物質(zhì)的量減少的是反應(yīng)物 濃度或物質(zhì)的量增大的是生成物 反應(yīng)物以高于原點(diǎn)為起點(diǎn) 生成物多以原點(diǎn)為起點(diǎn) 3 分析變化趨勢(shì) 如升溫或降溫 加壓或減壓等 注意濃度 溫度 壓強(qiáng)的改變等對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 4 分析終點(diǎn) 確定反應(yīng)物消耗的濃度或生成物增大的濃度 5 分析時(shí)間 如速率圖象中的拐點(diǎn) 突變點(diǎn)等 注意分析曲線的連續(xù)或跳躍所代表的含義 例1 把除去氧化膜的鎂條投入到盛有少量稀鹽酸的試管中 發(fā)現(xiàn)氫氣發(fā)生的速率變化情況如圖所示 其中t1 t2速率變化的主要原因是 t2 t3速率變化的主要原因是 解析 Mg與HCl溶液的反應(yīng)是放熱反應(yīng) 反應(yīng)過(guò)程中 反應(yīng)物的濃度不斷減小 因此 該反應(yīng)中并存兩個(gè)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外因 一是反應(yīng)放出的熱能使反應(yīng)體系溫度升高 化學(xué)反應(yīng)速率加快 二是反應(yīng)使HCl物質(zhì)的量濃度減小 化學(xué)反應(yīng)速率減慢 由圖像可知 在t1 t2的時(shí)間內(nèi)溫度變化是影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要外因 在t2 t3的時(shí)間內(nèi) HCl物質(zhì)的量濃度的變化是影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要外因 答案 反應(yīng)是放熱反應(yīng) 使溫度升高 所以反應(yīng)速率加快隨著反應(yīng)的進(jìn)行 H 濃度減小 反應(yīng)速率逐漸減慢 點(diǎn)評(píng) 解題時(shí)注意圖像的變化趨勢(shì) 分清影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 例2 反應(yīng) 2SO2 O2 2SO3進(jìn)行的時(shí)間 t 和反應(yīng)混合氣中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖所示 曲線P表示使用了催化劑 曲線Q表示未使用催化劑 從圖可知 催化劑可以 但不能 解析 曲線P比Q的拐點(diǎn)出現(xiàn)早 說(shuō)明P的反應(yīng)速率快 但最終P Q在同一條直線上 答案 加快反應(yīng)速率提高SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 點(diǎn)評(píng) 催化劑能同等倍數(shù)地增大正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率