1、 第一节 化学反应速率湖北省利川市第一中学一、化学反应一、化学反应速率速率1.定义：定义：单位时间单位时间内某反应物浓度的内某反应物浓度的减少减少量量或或生成物浓度的生成物浓度的增加量增加量来表示。来表示。molL-1s-1 或或 molL-1min-1 c(B)tv(B)=3.单位：单位：2.表示方法：表示方法：mol/(Ls)或或 mol/(Lmin)v表示表示平均反应速率平均反应速率，不是瞬时速率，且为，不是瞬时速率，且为正值正值；固体或纯液体固体或纯液体，其浓度可视为，其浓度可视为常数常数。因此因此不用固体或不用固体或纯纯液体的浓度的变化量表示液体的浓度的变化量表示化学反应速率。化学反
2、应速率。注意注意：易错点：漏除体积易错点：漏除体积易错点：易错点：漏写括号漏写括号【例【例1】1在在 2 L的密闭容器中，加入的密闭容器中，加入1 mol N2和和 3 mol H2，发生，发生 N2+3H2 2NH3，在在 2 s末时，测得容器中末时，测得容器中含有含有 0.4 mol 的的NH3，则用，则用N2、H2、NH3表示的化学反应速率分别是多少？表示的化学反应速率分别是多少？起始浓度起始浓度(mol/L)2 s末浓度末浓度(mol/L)变化浓度变化浓度(mol/L)“三段法三段法”解解题题思路思路0.51.500.20.20.30.10.41.24.化学反应的速率的计算和比较化学反
3、应的速率的计算和比较c(N2)tv(N2)=0.05 molL-1s-1c(H2)tv(H2)=0.15 molL-1s-1c(NH3)tv(NH3)=0.10 molL-1s-1v(N2)v(H2)v(NH3)=1 3 2同一个反应，用不同物质表示该反应的速率时，其同一个反应，用不同物质表示该反应的速率时，其数值不一定相同数值不一定相同，但但意义意义相同相同。二、影响化学反应二、影响化学反应速率的因素速率的因素（决定性因素）u 当其他条件相同时当其他条件相同时，增大反应物浓度，增大反应物浓度，化学反应速率增大化学反应速率增大，降低反应物浓度，降低反应物浓度，化学反应速率减小。化学反应速率减小
4、。u 当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大，降低降低温度，化学反应速率减小。温度，化学反应速率减小。u 当其他条件相同时当其他条件相同时，催化剂可以改变化学反应速率。，催化剂可以改变化学反应速率。u 对于有气体参加的反应，当对于有气体参加的反应，当其他条件相同时其他条件相同时，改变压强可以改变，改变压强可以改变化学反应速率。化学反应速率。气体的体积气体的体积体系的压强体系的压强溶液的溶液的PHPH导电能力导电能力气体的体积的测量方法气体的体积的测量方法注意注意：直接测量固液反应产生气体的体：直接测量固液反应产生气体的体积，积，注意应恢复至室温
5、后，读取注射器注意应恢复至室温后，读取注射器中气体的体积中气体的体积。(一般适合滴加液体量比一般适合滴加液体量比较少的气体体积测量较少的气体体积测量)。读数时注意读数时注意:冷却至室温；冷却至室温；调节调节两液面两液面（内外或左右）（内外或左右）相平相平；视线与凹液面的最低处相切。视线与凹液面的最低处相切。导气管短进长出，导气管短进长出，短管要在液面上方。短管要在液面上方。读数时注意读数时注意:冷却至室温；冷却至室温；调节调节两液面两液面（内外或左右）（内外或左右）相平相平；视线与凹液面的最低处相切。视线与凹液面的最低处相切。定性研究影响化学反应速率的因素【实验探究1】浓度对化学反应速率的影响
6、影响因素影响因素实验步骤实验步骤实验现象比较实验现象比较结论结论浓度浓度Na2S2O3H2SO4 =Na2SO4SO2 SH2O 2mL0.1 mol/L Na 2mL0.1 mol/L Na2 2S S2 2O O3 3溶液溶液 +2mL2mL 0.1 mol/L H0.1 mol/L H2 2SOSO4 4溶液溶液 2mL2mL 0.5 mol/L H0.5 mol/L H2 2SOSO4 4溶液溶液较慢较快均变浑浊增大反应物浓度，增大反应物浓度，加快加快反应速率影响因素实验步骤实验现象比较结论温度 2mL0.1 mol/L Na 2mL0.1 mol/L Na2 2S S2 2O O3
7、3溶液溶液 +2mL2mL 0.5 mol/L H0.5 mol/L H2 2SOSO4 4溶液溶液 将将 试管试管 放入放入 冷水冷水 中中 将将 试管试管 放入放入 热水热水 中中较快较慢均变浑浊升高温度升高温度，加快加快反应速率 冷水热水【实验探究2】温度对化学反应速率的影响影响因素实验步骤实验现象比较结论催化剂2H2O2 =2H2O O2 2 mL 5%H2O2溶液溶液+1mL 的的 1 mol/L FeCl3溶液溶液 +0mL 的的 1 mol/L FeCl3溶液溶液较多气泡产生较多气泡产生几乎无气泡几乎无气泡其他条件相同时，其他条件相同时，催化剂可改变化催化剂可改变化学反应速率学反
8、应速率【实验探究3】催化剂对化学反应速率的影响增大压强减小体积增大浓度反应速率加快减小压强增大体积减小浓度反应速率减慢注意：在恒容条件下，充入不参与反应的气体虽然也会使体系压强增大，但参与反应的各物质浓度不变，因此对化学反应速率没有影响。【实验探究4】压强对反应速率的影响(有气体参加的反应)加入试剂反应时间反应速率结论1g1g块状碳酸钙块状碳酸钙+10ml+10ml3 3 molL molL1 1盐酸盐酸1g1g粉末状碳酸钙粉末状碳酸钙+10ml+10ml 3 3 molL molL1 1盐酸盐酸长短慢快其他条件相同时，增大反应物的接触面积可以加快化学反应速率。CaCO3+2HCl =CaCl
9、2+H2O+CO2【实验探究5】接触面积对反应速率的影响定量研究影响化学反应速率的因素【实验探究】锥形瓶内分别放入锥形瓶内分别放入2g锌粒，通过分锌粒，通过分液漏斗加入液漏斗加入40 mL 1 mol/L的稀硫的稀硫酸和酸和40 mL4 mol/L的稀硫酸的稀硫酸，测量测量并记录并记录收集收集10 mL H2所用的时间所用的时间。加入试剂反应时间反应速率结论40 mL 1 molL1硫酸40 mL 4 molL1硫酸长短慢快其他条件相同时，其他条件相同时，反应物浓度大，反应物浓度大，化学反应速率快化学反应速率快总结：基于变量控制法测定化学反应速率的思路改变变量：测量与浓度相关的物理量【归纳总结
10、】三、活化能三、活化能有效碰撞理论 实际上，大多数化学反应并不是经过简单碰撞一次就能完成的，更多的化学反应过程要分为多步进行。【例如】2HI=H2+I2，实际上是经过下列两步反应完成的：1、基元反应：通过一次碰撞就直接转化为产物的反应【例如】NO2+CO=NO+CO2 2HI H2+2I2I I2基元反应基元反应自由基：带有单电子的原子或原子团2、反应历程（反应机理）：基元反应构成的反应序列。基元反应构成的反应序列。基元反应的总和称为总反基元反应的总和称为总反应。应。基元反应发生的先决条件：反应物的分子必须发生碰撞【思考】是不是反应物的分子每一次碰撞都能发生反应？不是的3、有效碰撞：能够发生化
11、学反应的碰撞力量不够取向不好好球，有效碰撞【思考】反应物的分子要发生有效碰撞需满足什么条件？u 发生有效碰撞的条件:(1)发生碰撞的分子必须有足够的能量；(2)分子发生碰撞时必须有合适的取向。能量不足能量不足取向不合适取向不合适有效碰撞有效碰撞4、活化分子：具有足够能量能发生有效碰撞的分子5、活化能：反应物中的普通分子转化为活化分子所需的能量【思考】活化能与 反应热有关吗?反应热H=E1 E2活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差。活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差。能量能量反应过程反应过程E1E2反应物反应物生成物生成物活化分子活化分子反应热反应热得到得到能量能量活化活化分子
12、分子合理合理取向的取向的碰撞碰撞有效有效碰撞碰撞新物质新物质能量能量活化能活化能引发化学反应引发化学反应6、化学反应过程有效碰撞的次数与单位体积内反应物中活化分子的数目(即活化分子百分数)有关。注意：能发生有效碰撞的分子一定是活化分子；活化分子的碰撞不一定是有效碰撞；(由于取向问题)其他条件不变时，同一反应活化分子在反应物中所占的百分数是一定的。单位体积内有效碰撞几率(次数)化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大浓度或增大压强影响外因增加增加增多加快增大增大浓度浓度增大增大压强压强不变7、碰撞理论解释化学反应速率的影响因素恒温，体积不变（恒温恒容）条件下，充入反应气体恒温，体积不变（
13、恒温恒容）条件下，充入反应气体充入反应气充入反应气恒温恒容充恒温恒容充反应气体反应气体体积体积不变不变浓度浓度c反应速率反应速率v反应物反应物物质的量物质的量n n变大变大普通分子普通分子活化分子活化分子拓展延伸拓展延伸不同的压强改变方式对化学反应速率的影响不同的压强改变方式对化学反应速率的影响恒温，体积不变（恒温恒容）条件下，充入惰性气体恒温，体积不变（恒温恒容）条件下，充入惰性气体充入惰气充入惰气恒温恒容充入恒温恒容充入惰性气体惰性气体体积体积不变不变浓度浓度c不不变变反应物反应物物质的量物质的量n n不变不变反应速率反应速率v不变不变惰性气体惰性气体普通分子普通分子活化分子活化分子P2P
14、2P基准缩小体积恒容充不相关气体 恒压充不相关气体基准增大不变减小 措施压强单位体积活化分子数基准增加不变减少速率反应物浓度基准增大不变减小升温升温催化剂作用：降低反应所需的活化能 单位体积内有效碰撞几率(次数)化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数升高温度或加催化剂影响外因不变增加增多增加加快 2021诺贝尔化学奖公布，诺贝尔化学奖公布，发明新催化剂发明新催化剂2学者获奖学者获奖”生活中环绕有许多催化剂。生活中环绕有许多催化剂。通过汽车排气管中的通过汽车排气管中的金属催化剂金属催化剂可以可以将废气中的有害物质转换成无害分子将废气中的有害物质转换成无害分子，又或是我们又或是我们人体内的各
15、种酶人体内的各种酶帮助我们帮助我们分解消化食物、新陈代谢等等。分解消化食物、新陈代谢等等。在这些过程中在这些过程中“催化剂催化剂”是控制与改是控制与改变化学反应重要物质。变化学反应重要物质。单位时间内、单单位时间内、单位体积内有效碰位体积内有效碰撞次数增多撞次数增多单位体积内单位体积内活化分子数增大活化分子数增大增大反应物浓度增大反应物浓度升高温度升高温度增大化学反应速率增大化学反应速率增大气体压强增大气体压强催化剂催化剂单位体积内活化分单位体积内活化分子百分数增大子百分数增大小小 结结 增大固体表面积；金属与酸反应生成H2时，构成原电池；光照、电磁波、超声波、放射性辐射、高速研磨等向反应体系
16、输入能量，都有可能改变反应速率 各条件对速率的影响大小是：催化剂 温度 浓度=压强(体积变化引起的)。各种影响都有其局限性，要针对具体反应具体分析。其它因素 埃及科学家泽维尔教授用埃及科学家泽维尔教授用飞秒分光技术飞秒分光技术观察化学反应观察化学反应的过渡状态，因在飞秒化学方面的突出贡献，的过渡状态，因在飞秒化学方面的突出贡献，1999年泽维年泽维尔获得了诺贝尔奖。尔获得了诺贝尔奖。要要跟踪和检测化学反应中某些寿命极短的中间体或过跟踪和检测化学反应中某些寿命极短的中间体或过渡态，渡态，必须采用必须采用10151012s的时间分辨技术，的时间分辨技术，这种对超这种对超快速化学反应的研究被形象地称为飞秒快速化学反应的研究被形象地称为飞秒（fs，1fs1015s）化学。化学。这些研究对了解这些研究对了解化学反应机理化学反应机理、控制反应进程控制反应进程、充分充分利用物质和能源利用物质和能源等非常重要。飞秒化学开创了化学反应的等非常重要。飞秒化学开创了化学反应的新世纪。我国在飞秒激光器的研究方面已达到国际水平。新世纪。我国在飞秒激光器的研究方面已达到国际水平。科学科学 技术技术 社会社会飞秒化学飞秒化学 飞秒激光器飞秒激光器
