为什么化学反应有快有慢

[准备与导入]
一个实验的结果会受到多种因素的影响， 为了使实验结论更加具有说服力，最好 采用哪种实验的方法？
对比实验： 即在研究某一项条件对化学反应
速率的影响时，其他影响化学反 应速率的条件必须完全相同
电磁波、扩散速度和溶剂等
请用化学反应速率的知识解释下列问题：
1. 为什么木炭在纯氧中比在空气中燃烧剧烈？ 2. 为什么NH4HCO3 要保存在阴凉处？ 3. 为什么面粉厂门口和汽车加油站有“严禁 烟火”的字样？ 4. 为什么胶卷要保存在阴凉处？ 5. 只有在较高温度时，葡萄糖才能在空气中燃烧。 可是在人体里，葡萄糖在正常体温（37℃)时就可 以被氧化，这是为什么？
(一）内因（主要因素）：反应物的性质 （二）外因（外界条件）：反应物颗粒大小、 浓度、温度、压强、催化剂等。
1. 反应物颗粒大小
【实验1】条状和粉状镁分别与稀硫酸反应 【现象】 【结论】其它条件不变时，增大固体反应物表面积， 可以增大反应速率。
2. 浓度
【实验2】同体积不同浓度的硫代硫酸钠（Na2S2O3）
0.05mol/L的H2SO4混合。
A、B两组浓度相等且大，故速率相等且快； C组浓度小故反应慢。
3、温度
【演示实验】 0.1mol/L Na2S2O3与 0.1mol/L HCl分别在冷水和热水中混合。 热水中：快 【现象】 析出沉淀的速度 冷水中：慢
【结论】其他条件不变时，升高温度，化学反应速率增
2 3 2 3 3 3
比较反应速率
统一物质 统一单位
小
结
化学反应速率表示平均速率（注意单位！） 化学反应速率可以用单位时间内各物质的浓度的 变化来表示的。 同一反应在一定时间内，各物质的速率之比等于 方程式中各物质的系数之比。
同一反应可以选取不同物质浓度的变化来表示速 率，数值可能不同，但反应的快慢是一定的，故 意义相同。 反应速率快慢比较只能用同一种物质的速率比较。
溶液与同浓度同体积的稀盐酸反应。
Na2S2O3＋2HCl → S↓ ＋SO2 ＋ 2NaCl ＋H2O
【结论】其它条件不变时，增大反应物的浓度，可以 增大反应速率(固体例外）。
备 注 1、浓度对反应速率的影响，只适用于气体与液体， 不适用于固体。 2、反应速率快慢与浓度有关， 而与物质的总量无关。 3、相同量的固体参加反应，表面积越大，反应 速率越快。
A(g) + B (g) 2C(g)
2min后，B由2mol减少到1.2mol，则B速率为多少？ 解：2min内B减小的浓度为：
2.0 1.2 cB 0.08( mol / L) 10
0.08 vB 0.04[mol / ( L min)] 2
答：2min内B的反应速率为0.04mol/(L· min)。
V (N2) : V (H2) : V (NH3) = 1 : 3 : 2
?
同一反应在一定时间内:
各物质速率之比= 方程式中各物质的系数之比
下列关于合成氨反应（ 反应速率最大的是（ D
（A）
3
N2 + 3H2
催
2NH3
），
）
v (NH ) = 0.2 mol / (L·min) （B）v (H ) = 0.45 mol / (L·min) v (NH ) = 0.3 mol / (L·min) （C）v (N ) = 0.2 mol / (L·min) v (NH ) = 0.4 mol / (L·min) （D）v (NH ) = 0.01 mol / (L·S) v (NH ) = 0.6 mol / (L·min)
四、研究和控制化学反应速率的重要意义
金属的防腐 食品的保鲜
探求常温常压下生化制剂的合成途径 汽车尾气中的无害化
影响反应速率的因素
内因（主要因素）：
反应物的性质
固体颗粒（表面积）大小 外因 浓度 (固体除外)
温度（任何反应） （外界条件) 压强（气体反应） 催化剂（特定反应） 此外： 光、超声波、激光、放射线、
例、在一密闭容器中，加入SO2和O2发生 2SO2 + O2 = 2SO3，试分析下列情况对反应 速率的影响。 1、容器体积变为原来的2/3 2、容器体积不变，加入SO2或O2 3、恒温、恒压时，充入惰性气体 4、恒温、恒容时，充入惰性气体 增大 增大 减小 不变
6. 其它条件
除上述五点外，影响化学反应速率 的条件还有：光、 超声波、激光、放射 线、电磁波、扩散速率和溶剂等。
反应速率也增大。
P=1
P=2
【图2】
1L
1mol H2 1mol N2 （ a）
1L
1mol H2 1mol N2 2mol He （ b）
与图 (a) 相比，图 (b) 中压强及
v有何变化？ N 2 vH 2
【结论】其它条件不变时，增大气体的压强，只有 增大了气体反应物的浓度，才能增大反应速率。 注意！ 改变压强仅能改变气体物质的反应速率！ 压强与液体或固体的反应速率无关。
vB =
0.0045 3
= 0.0015 [mol/(L· s)]
1999年诺贝尔化学奖 飞秒化学
观看到分子中的原子在 化学反应中如何运动
-9 s 纳秒： 1 × 10 Ahmed H.Zewail 埃及 皮秒：1×10-12 s 飞秒：1×10-15 s
已知可逆反应 mA + nB
xC（ A、B、C均为气体），在某
0.05 0.01( mol / L) 5 0.1 c( B) 0.02( mol / L) 5 c( A )
2A + B
C
“始”起始浓度(mol/L) 0.01 0.02 0 三段法 “转”转化浓度(mol/L) -0.009 -0.0045 +0.0045 “末”3s末浓度(mol/L) 0.001 0.0155 0.0045
N2 + 3H2
催
2NH3
起始浓度(mol/L) 5min后浓度(mol/L)
N2 1.00 0.95
H2 1.00 0.85
NH3 0 0.10
1-0.85 0.1-0 列式计算 V (N2) 、 V (H2) V (N2) = 1-0.95 V (H2)= 5 V (NH 3)= 5 5 和 V (NH3) [ mol/(L· min)] = 0.02 = 0.03 = 0.01
固体的浓度可 以看作为定值
讨论：比较下列反应的快慢：
A. 10ml 0.1mol/L Na2S2O3溶液与10ml
0.1mol/LH2SO4混合； B. 20ml 0.1mol/L Na2S2O3溶液与20ml 0.1mol/L的H2SO4混合： C. 20ml 0.05mol/L Na2S2O3溶与20ml
改变反应的路径,使发生 反应所需的能量降低 提高了反应体系中活化 分子百分数 加入正催化剂,有效碰撞 几率提高,反应速率增大
5. 压强
温度一定，一定量气体的体积与其所受的压强 成反比(V∝1/P)。
P=1 P=2
【图1】 1L
1mol C=1mol/L
0.5L
C=2mo/L
【结论】气体压强增大，导致浓度增大，因此
大；降低温度，化学反应速率减小 (任何反应）。 实验测得，温度每升高10℃，反应速率可以增大 到原来的2～4倍。
4 、把空气中久置的铝片 5.0g 投入盛有 500ml0.5mol/l 硫酸 溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应 时间可用图所示的坐标曲线来表示，回答下列问题： （1）曲线0→a段不产生氢气的原因 铝片表面有氧化膜，硫酸先和氧化铝 反应，不产生氢气
经过一段时间后，测得 N2 还剩 0.8 mol。在此时间内， H2 的平均反应速率为 0.3mol(L min)。反应经过的时间 〃 为（ B ） A 40s B 1min C 2min D 20s
动 手 实 验 ！
加Mg
H2O(2ml) 加Na
现象
不反应
快
H2O(2ml)
加Mg
结论：
H2O(2ml)
慢
物质本身性质即内因是决定化学反应速率快慢重要因素。
[准备与导入] 化学反应有快有慢，影响化学反应速率 的因素有哪些？ 你怎样才能知道这些因素能够影响化学 反应速率的快慢？ 你可以借助于哪些化学反应现象来判断 化学反应的快慢？
观察产生气泡的快慢、沉淀产生的快慢、 颜色变化的快慢等来判断化学反应的快慢。
化学反应的本质: 旧键的断裂和新键的生成
如何实现?
化学反应的先决条件: 反应物分子间的相互碰撞
有效碰撞理论
碰撞过轻 有效碰撞
在其他条件不变时,对某一反 应来说,活化分子所占的百分 数是一定的。
取向不好
化学反应的发生

活化分子: 能够发生有效碰撞的分子
三、影响化学反应速率的因素
例如：F2和H2在常温常压下发生爆炸反应； 物质本身的结 而O2和H2在相同条件下历经数百万年 构和性质是化 学反应速率大 才有可观的水生成。 小的决定因素
〃 〃 一时刻的反应速率为 v (A)=a mol/(L S)、 v (B)=b mol/(L S)、 v (C)=c mol/(L S)。则 x 的值为（ B C ） 〃 bc A n nc B b
C
mc a
D
ac m
反应 A(g) + 2B(g) 4C(g) + D(g) 在10升密闭容器中进 行反应，半分钟后，D气体的物质的量增加了0.30mol, 则此反应的平均速率为（ C ）
练习
1 、请利用所学知识回答问题：消防队员救火时， 开门都很小心，因为门一打开就有可能发生爆炸。 请解释其中的原因。 2 、一定量的盐酸跟过量的铁粉反应，为了减缓反 应速率且不影响生成H2的总量，可向盐酸中加入适 量的（ BD ）
A、NaOH(s) B、H2O C、Na2CO3(s) D、CH3COONa(s)
3 、从化学反应的角度分析，使用电冰箱的主要目 的是在低温条件下，食物的变质速率降低 ，某反应在 20 0C 时 V=2mol· （ L· S ） -1 ，根据经验规律，在 40 0C时的反应速率的范围是 8—32 mol· （L· S）-1 。
对于反应2A+B C（以上各物质均气体）,在 容积为5L的密闭容器内进行。若反应开始时充入 0.05molA和0.1molB，在第三秒末时测得A的浓度 为0.001mol/L，求B的速率及第三秒末时B的浓度。 解：
v (A) = 0.01 mol / (L·s) （B）v (B) = 0.001 mol / (L·min) （C）v (C) = 0.004 mol / (L·S) （D）v (D) = 0.03 mol /( L·S)
（A）
0.001 0.002
0.001
N2 + 3H2
催
2NH3
在一定温度下，向2L容器中通入1mol N2 和3mol H2,
很快产生大量气泡
2H2O2
MnO2
2H2O ＋ O2↑
催化剂——可以改变其他物质的化学反应速率， 而本身的质量和化学性质在反应前后都不改变的 物质。 正催化剂——加大反应速率 催化剂 负催化剂——减小反应速率
【结论】催化剂能大大加快化学反应速率。
结论
催化剂能够改变化学反应速率
各因素原理解释——催化剂
一.化学反应速率的定义
速率：单位时间里物体所经历的路程。
v= s t
平均反应速率
单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度 化学反应速率：
的增大来定量地表示化学反应速率的快慢。
平均 反应速 率
v=
C t
[mol/(L S)] [mol/(Lmin)]
[mol/(L h)]
1、在10L容器中进行如下反应：
有关化学方程式为 Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 O
（2）曲线a→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因
该反应是放热反应，使温度升高，化学反应速率加快
（3） 曲线c点后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因
硫酸的浓度渐小，化学反应速率逐渐下降。
4. 催化剂
【实验】H2O2
洗涤剂
MnO2
第 六 章
揭示化学反应速率和平衡之迷
N2H4(g)+O2(g)
N2(g)+2H2O(g) +534 kJ/mol
化学反应快
约20万年
Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O +CO2
化学反应慢
6.1化学反应为什么有快有慢
Why Are Chemical Reactions Sometimes Fast And Sometimes Slow?