影响化学反应速率的因素.pdf
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1、1 考点过关(上)考点2 影响化学反应速率的因素 化学反应速率是定量描述化学反应进行快慢程度的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减少或生 成物浓度的增加来表示。其数学表达式为v c t 或v n Vt 。影响化学反应速率的主要因素是反应物本 身的性质,不同化学反应具有不同的反应速率,外界条件对化学反应速率也产生影响,外界条件包括浓度、 温度、压强、催化剂、反应物颗粒大小等。 1. 浓度:浓度增大,单位体积内活化分子数增多( 活化分子百分数不变) ,有效碰撞的几率增加,化学 反应速率增大。浓度改变,可使气体间或溶液中的化学反应速率发生改变。固体或纯液体的浓度可视为常 数,它们的物质的量的变化不
2、会引起反应速率的变化,但固体颗粒的大小会导致接触面积的变化,故影响 化学反应速率。 2. 压强:改变压强,对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应 体系,有以下几种情况: (1) 恒温时:增大压强 引起 体积缩小 引起 浓度增大 引起 反应速率增大。 (2) 恒容时:充入气体反应物 引起 反应物浓度增大 引起 总压强增大 引起 反应速率增大;充入“稀有 气体” 引起 总压强增大,但各物质的浓度不变,反应速率不变。 (3) 恒压时:充入“稀有气体” 引起 体积增大 引起 各物质浓度减小 引起 反应速率减小。 压强是否影响化学反应速率,取决于是否影响反应物的浓度。如恒
3、容下充入稀有气体,气体压强增大, 但反应物浓度不变,故反应速率不变。恒压下充入稀有气体,气体压强不变,但体积增大,反应物浓度减 小,反应速率减小。 3. 温度:所有化学反应的反应速率都与温度有关。温度升高,活化分子百分数提高,分子间的碰撞频 率提高,化学反应速率增大。温度升高,吸热反应和放热反应的速率都增大。实验测得,温度每升高10 , 化学反应速率通常增大为原来的24 倍。对于可逆反应来说,升高体系的温度,反应物和生成物中的活化 分子数都增加,所以正反应的速率和逆反应的速率都增大。 4. 催化剂:催化剂对反应过程的影响通常可用下图表示( 加入催化剂,B点降低 ) 。催化剂能改变反应路 径、降
4、低活化能、增大活化分子百分数、加快反应速率,但不影响反应的H。催化剂改变化学反应速率的 原因仅仅是改变始态到终态的途径,不改变反应的结果,催化剂只有在适宜的温度下活性最大,反应速率 才达到最大。对于可逆反应,催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率,对化学平衡状态无影响,生产 过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。对于一个化学反应,不同的催化剂,催化效果不同( 如唾液对 淀粉水解的催化作用比硫酸强) ,实验时应选用合适的催化剂。催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地 2 位, 现在几乎有半数以上的化工产品, 在生产过程中都采用催化剂。例如, 合成氨生产采用铁作催化剂, 硫酸 生产采用钒作催化剂
5、, 乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中, 都采用不同的催化剂。 影响化学反应速率的条件很多,除了浓度、压强、温度、催化剂以外,还有很多行之有效的改变化学 反应速率的方法,例如,通过光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等等,总之,向反 应体系输入能量,都有可能改变化学反应速率。注意在分析多个因素(如浓度、温度、反应物颗粒大小、催 化剂、压强等) 对反应速率的影响规律时,逐一改变一个因素而保证其他因素相同,通过实验分析得出该因 素影响反应速率的结论,这种方法叫变量控制法。 【例题 1】 为比较 Fe 3+和 Cu2+对 H 2O2分解反应的催化效果, 甲乙两组同学分别
6、设计了如图1、图 2 所示的实验。 下列叙述中不正确 的是 ( ) A.图 1 实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小 B.若图 1 所示实验中反应速率为, 则一定说明Fe 3+对 H 2O2分解的催化效果比Cu 2+好 C.用图 2 装置比较反应速率, 可测定在相同条件下反应产生的气体体积及反应时间 D.为检查图2 装置的气密性, 可关闭装置A 的活塞 , 将注射器活塞拉出一定距离, 一段时间后松开活塞, 观察 活塞是否回到原位 【解析】若比较Fe 3+和 Cu2+对 H 2O2分解的催化作用, 应选用 Fe2(SO4)3(aq) 和 CuSO4(aq) 。如果选用FeCl3(aq
7、) 和 CuSO4(aq), 虽然加入FeCl3(aq) 的反应速率快, 但可能是Cl - 的催化作用。 【答案】 B 【例题2】“碘钟”实验中,3I S 2O 2 8=I 32SO 2 4的反应速率可以用I 3遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间 t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20 进行实验,得到的数据如下表: 实验编号 c(I )/mol L 1 0.040 0.080 0.080 0.160 0.120 c(S2O 2 8)/mol L 1 0.040 0.040 0.080 0.020 0.040 3 t/s 88.0 44.0 22.0 44.0 t1 回答下列问题: (
8、1) 该实验的目的是_ 。 (2) 显色时间t1为_。 (3) 通过分析比较上述数据,得到的结论是_。 【答案】 (1) 研究反应物I 与 S 2O 2 8的浓度对反应速率的影响(2) 88.0 3 ( 或 29.3) (3) 化学反应速率与反应 物起始浓度乘积成正比( 或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比) 【考点练习】 1. 已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ 。在含少量I 的溶液中, H 2O2分解的机理为:H2O2I H 2OIO 慢, H2O2IO H 2OO2I 快,下列有关该反应的说法正确的是( ) A反应速率与I 浓度有关 BIO 也是该反应的催化剂 C反应活化能等
9、于98 kJ mol 1D v(H2O2) v(H2O)v(O2) 2下列反应中产生气泡速率最快的是( ) 选项温度/ 溶液催化剂 A 25 2 mL 5% H2O20.1 mol L 1 FeCl 3溶液 2 滴 B 35 2 mL 8% H2O2MnO2粉末 C 25 2 mL 5% H2O2MnO2粉末 D 25 2 mL 8% H2O20.1 mol L 1 CuCl 2溶液 2 滴 3. 在相同条件下, 做 H2O2分解的对比实验时, 其中加入MnO2催化, 不加MnO2催化。下图是反应放出O2的体 积随时间的变化关系示意图, 其中正确的是( ) 4. 反应 C(s)+H2O(g)C
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