高中化学第2章化学反应的方向、限与速率第3节第2课时外界条件对化学反应速率的影响

2.化学反应速率与温度的定量(dìngliàng)关系
(1)经验规律 对于在__溶__液__(_ró_ng中yè)发生的反应，温度每升高 10 K，反应速率增加到__2_～__4___倍。 (2)经验公式(阿伦尼乌斯公式)k＝Ae－RETa 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_活__化__能___。 当 Ea>0 时，升高温度，反应速率常数__增__大__(_zē_nɡ，dà化) 学反应速率__增__大____。 (3)活化能 Ea 越大，反应速率常数越__小__，化学反应速率越_小___。
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。
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(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 N2＋3H2 2NH3，不同条件下，压强对化学反应速率的影响： ①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)，压强增大，但[N2]、[H2]、[NH3]都不变，化学反应速率不 变。 ②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 。
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(2)①一定条件下的化学反应，升高温度，可加快化学反应速率，降低温度，可减 慢化学反应速率。 ②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 2～4 倍。此近似 规律只对一些反应的化学反应速率做粗略估计。 ③经验公式(阿伦尼乌斯公式)k＝Ae－RETa。 Ea 为活化能，单位为 J·moL－1 或 kJ·moL－1。 当 Ea>0 时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率增大。
学习任务一、外界条件对反应速率(sùlǜ)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(nàme)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。
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【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：
(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(yāqiáng)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
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3.对于反应：2SO2＋O2
2SO3，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
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
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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
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【名师(mínɡ shī)点拨】 1.浓度
(1)在298 K时，实验测得溶液中的反应(fǎnyìng)H2O2＋2HI===2H2O＋I2在不同浓度时的速率如 下表所示：
实验编号 [HI]/(mol·L－1) [H2O2]/(mol·L－1) v/(mol·L－1·s－1)
1 0.100 0.100 0.007 60
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解析 在反应速率与参与反应物质的浓度的关系式中，k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(xìshù)并无确定关系。由此可见，A、B、C项均错误。 答案 D
规律。
②由以上分析可知，其反应速率与[HI]·[H2O2]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v＝k[H2O2]·[HI]，该温度下k的数值约是0.760 mol－1·L·s－1。 (2)化学反应速率与反应物浓度的关系： 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。
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
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知识点二、温度对化学反应(huàxuéfǎnyìng)速率的影响 1.基本规律
在其他条件 (tiáojiàn)不变时：升高温度可以加_快__(_ji_ā k_u_ài_) 化学反应速率；降低温度可 以 ___减__慢___化学反应速率。
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[自 我 检 测]
1.判断正误(zhèngwù)，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( )
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解析(jiě xī) 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 ①增大 增大 ②减小 减小 ③增大 增大 ④增大 增大 ⑤增大 增大 ⑥ 不变 不变
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3.温度(wēndù)
(1)根据基元反应碰撞理论，能量较高，相互之间发生(fāshēng)碰撞，能够引发化学反应发 生(fāshēng)的反应物分子叫做活化分子。 ①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。
②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)＋6H2(g)
CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，使用Cu—Zn—Fe催化剂可大
大提高生产(shēngchǎn)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ΔH也随之改变( ) ×
④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扩散的速率有关。
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2.压强(yāqiáng)
对于气体(qìtǐ)来说，在一定温度下，一定质量的气体(qìtǐ)所占的体积与压强成反比。如图所示 ：
结论：增大压强(yāqiáng)，体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快。
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[知 识 梳 理]
知识点一、浓度、压强对化学反应速率(sùlǜ)的影响
1.在其他条件不变时：增大反应物浓度可以____加___快_化(jiā学kuà反i) 应速率；减小反应物浓度可以 ________化减学慢反应速率。
2.温度(wēndù)一定时，对于气体参加的反应：
增大压强，气体物质的浓度______增__大，化学反应速率________；加快 减小压强，气体物质的浓度_______减_，小化学反应速率________。减慢 3.对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对化学反应速率_________几__乎__无__影_。响
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知识点三、催化剂对化学反应速率(sùlǜ)的影响 1.催化剂
能___加__快___化学反应速率而在反应前后(qiánhòu)本身的质_量_______和化_学__性__质_____不变的物质 2.催。化(cuī huà)原理
(1)通过参与反应，改变___反___应__历__程，_______降_反低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___某__一__反__应___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______活__化，能从而有效地________化加学快反应速率。
第2课时 外界条件对化学反应速率(sùlǜ)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 1.变化观念：外部条件改变时，化学反
反应速率的因素。
应速率会发生变化。
2.能用一定的理论模型说明外界条件改 2.模型认知：通过基元反应活化能解释
变对化学速率的影响。
外界条件对反应速率的影响。
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210
136 7.5×104(793 K)
2H2O2===2H2O＋O2↑ 过氧化氢酶
75
25
5.8×108(298 K)
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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(jìnxíng)的一个重要 因素。
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4.催化剂
某些(mǒu xiē)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/(kJ·moL－1) 无催化剂 有催化剂
k（催） k（无）
2HI===H2＋I2
金
CH3CHO===CH4＋CO
碘
184
105 1.6×108(503 K)
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2.下列关于反应速率与参与(cānyù)反应物质的浓度的关系式v＝k·[A]a·[B]b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(huàxuéfǎnyìng)，k与所有外界条件都无关 D.v＝k·[A]a·[B]b需要通过实验来确定，不能随意根据化学方程式直接写出
2 0.200 0.100 0.015 3
3 0.300 0.100 0.022 7
4 0.100 0.200 0.015 1
5 0.100 0.300 0.022 8
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分析上表数据。
①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(lèi sì)的变化
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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(yīn sù)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。 ③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。