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第二章 化學反應速率與化學平衡
第一節 化學反應速率
第二課時 影響化學反應速
率的因素
新課導入
思考：對于下列反應，你是希望其反應速率越快越好還是越慢越好？
鋼鐵腐蝕 食物腐壞 煉鋼 合成氨
調控化學反應速率常常是決定化學實驗成敗或化工生產成本的關鍵。
新課導入
1、 在通常情況下，Na與水的反應和Mg與水的反應哪個劇烈(反應速率快)？為什么？
2、將等物質的量的碳酸鈉放入等體積等濃度的鹽酸和醋酸中，產生CO2的速率哪個較快？為什么？
3、石油的形成要多少年？炸藥的爆炸呢？
4、以上說明化學反應速率的決定因素是什么？
結論：決定化學反應速率的因素是參加反應的物質本身的化學性質（即反應物的組成、結構和性質等因素）。
Na與水反應更劇烈，因為鈉比鎂更活潑
與鹽酸反應產生CO2的速率更快，因為等體積等濃度的鹽酸電離出的氫離子比醋酸多
石油的形成需要幾千年甚至更久，而炸藥的爆炸只需要幾微秒至幾十微秒
影響化學反應速率的主要因素
一.影響化學反應速率的主要因素(內因)
不同的化學反應，具有不同的反應速率，因此，參加反應的物質的本身性質(組成、結構和性質)是決定化學反應速率的最主要因素。如：形狀大小相同的鐵、鋁分別與等濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率：鐵小于鋁
除了物質本身的結構性質外，我們發現外界因素也會對化學反應速率造成影響。請舉出有哪些相關的影響因素？
濃度、溫度、壓強、催化劑等
影響化學反應速率的主要因素
【實驗探究】在探究某一條件對化學反應速率的影響時，要保證其他條件完全相同，即采用“變量控制法”。
任務1 任務2 任務3
待研究的變量
需控制不變的量
溫度
催化劑
濃度
溫度、濃度等
溫度、催化劑等
催化劑、濃度等
思考：如何借助反應現象來體現化學反應速率？
顏色變化快慢，產生氣泡快慢，產生渾濁快慢，固體減少快慢等
影響化學反應速率的主要因素
選擇實驗用品，設計實驗探究影響化學反應速率的因素
任務1 任務2 任務3
待研究的變量
需控制不變的量
探究的反應
觀察的現象
溫度
催化劑
濃度
溫度、濃度等
溫度、催化劑等
催化劑、濃度等
實驗用品：燒杯、試管、量筒、試管架、膠頭滴管、溫度計、秒表。
0.1 mol/L Na2S2O3溶液、 0.1 mol/L H2SO4溶液、 0.5 mol/L H2SO4溶液、5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、蒸餾水、熱水。
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 ↑+ S↓ + H2O
2H2O2 = O2↑ + 2H2O
產生渾濁快慢
產生氣泡快慢
影響化學反應速率的主要因素
1、濃度對化學反應速率的影響
實驗過程 取兩支大小相同的試管，分別加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液，向其中一支試管(左圖)加入5 mL 0.1mol/L H2SO4溶液，另一支試管(右圖)加入5 mL 0.5mol/L H2SO4溶液，振蕩。觀察、比較兩支試管中溶液出現渾濁的快慢 實驗裝置
化學方程式 Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O 實驗現象 兩支試管中的溶液均變渾濁，滴加0.5mol·L－1H2SO4溶液的試管先變渾濁 實驗結論 增大濃度，化學反應速率增大(反應物濃度越大，反應速率越快)
S2O32-+2H+=SO2↑+S↓+H2O
影響化學反應速率的主要因素
1、濃度對化學反應速率的影響
（1）固體和純液體的濃度可視為常數，改變其物質的量，對反應速率無影響。
（2）若某物質的濃度變化改變了其性質，反應實質可能發生改變，要具體分析反應速率的變化（如鐵與稀硫酸反應，在一定濃度范圍內反應速率與濃度有關，但常溫下鐵遇濃硫酸鈍化）。
（3）對于離子反應，只有實際參加反應的各離子濃度發生變化，才會引起化學反應速率的改變。
（4）固體物質的反應速率與接觸面積有關，顆粒越細，表面積越大，反應速率就越快。塊狀固體可以通過研細來增大表面積，從而加快化學反應速率。
（5）隨著化學反應的進行，反應物的濃度會逐漸減小，因此一般反應速率也會逐漸減小。
影響化學反應速率的主要因素
2、溫度對化學反應速率的影響
實驗過程 取兩支大小相同的試管，各加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液和5mL 0.1mol/L H2SO4溶液，分別放入盛有熱水和冷水的兩個燒杯中。觀察、比較兩支試管中溶液出現渾濁的快慢 實驗裝置
化學方程式 Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O 實驗溫度 熱水 冷水
出現黃色渾濁的時間 短 長
實驗結論 若其他條件相同，升高溫度，化學反應速率增大；降低溫度，化學反應速率減小
影響化學反應速率的主要因素
2、溫度對化學反應速率的影響
（1）溫度對反應速率的影響適用于任何反應，無論是放熱反應還是吸熱反應，升高溫度，反應速率都增大，降低溫度，反應速率都減小。
（2）溫度對反應速率的影響，無論固體、液體、氣體都適用。
（3）大量實驗證明，溫度每升高10℃，化學反應速率通常增大為原來的2~4倍，利用這一規律可以對一些化學反應速率進行粗略估算。
影響化學反應速率的主要因素
3、壓強對化學反應速率的影響
通過縮小容器體積使壓強增大，氣體分子間間隙減小，相當于增大反應物濃度，化學反應速率加快
如果壓縮固體或液體呢？
體積變化不明顯
壓強對反應速率的影響是通過濃度對反應的影響實現的
影響化學反應速率的主要因素
3、壓強對化學反應速率的影響
（1）壓強對化學反應速率的影響只適用有氣體參加的反應；由于固體、液體粒子間的空隙很小，增大壓強幾乎不能改變它們的濃度，因此對只有固體或液體參加的反應，壓強的變化對于反應速率的影響可以忽略不計。
（2）壓強對于反應速率的影響是通過對濃度的影響實現的，P增大→c濃度成比例增大，P減小→c濃度成比例減小
（3）對于氣體有下列幾種情況:恒溫時：增大壓強→體積減少→C增大→反應速率增大。恒容時：A、充入氣體反應物→反應物濃度增大→總壓增大→反應速率增大； B、沖入“無關氣體”（如He、N2等）→引起總壓增大，但各反應物的分壓不變，各物質的濃度不變→反應速率不變。恒壓時：沖入“無關氣體”（如He等）→引起體積增大， →各反應物濃度減少→反應速率減慢。
影響化學反應速率的主要因素
4、催化劑對化學反應速率的影響
實驗過程 取兩支大小相同的試管，分別加入2 mL 5% H2O2溶液，向其中一支試管(右圖)滴加2滴1 mol/L FeCl3溶液。觀察、比較兩支試管中氣泡出現的快慢 實驗裝置
化學方程式 2H2O2 ==== 2H2O＋O2↑ 實驗現象 無明顯現象 產生大量氣泡
解釋 H2O2分解緩慢 加入FeCl3，H2O2分解速率迅速
實驗結論 催化劑能加快化學反應速率 影響化學反應速率的主要因素
4、催化劑對化學反應速率的影響
（1）催化劑只能改變化學反應速率，不能改變反應方向，也不能改變反應熱的大小。
（2）同一催化劑能同等程度地改變化學反應的正、逆反應速率。
（3）沒特別指明一般指正催化劑
（4）催化劑只能催化可能發生的反應，對不發生的反應無作用
（5）催化劑一定的具有選擇性
（6）催化劑中毒：催化劑的活性因接觸少量的雜質而明顯下降甚至遭到破壞，這種現象叫催化劑中毒(催化能力降低)。
影響化學反應速率的主要因素
5、其他因素對化學反應速率的影響
(1)固體表面積：固體顆粒越小，其單位質量的表面積越大，與其他反應物的接觸面積越大，化學反應速率越大。
(2)反應物狀態：一般來說，配成溶液或反應物是氣體，都能增大反應物之間的接觸面積，有利于增大反應速率。
(3)形成原電池：可以增大氧化還原反應的反應速率。
(4)其它方法：光輻照、放射線輻照、超聲波、電弧、強磁場、高速研磨，均是行之有效的改變化學反應速率的方法(塊狀)
影響化學反應速率的主要因素
總結歸納
定性研究
定量研究
有沒有比觀察沉淀和氣泡生成快慢更準確的方法來分析實驗結果呢？
影響化學反應速率的因素
內因（主要因素）
外因（次要因素）
濃度：
其他條件不變，增大濃度反應加快，減小濃度反應減慢
溫度：
其他條件不變，升高溫度反應加快，降低溫度反應減慢
壓強：
其他條件不變，增大壓強反應加快，減小壓強反應減慢
催化劑：
其他條件不變，加催化劑能大幅加快反應速率。
接觸面積：
其他條件不變，增大接觸面積加快反應速率。
定量研究濃度對化學反應速率的影響
實驗操作：按如圖所示安裝兩套裝置A、B，在錐形瓶內各盛大小相同的2 g鋅粒，通過分液漏斗分別加入40 mL 1 mol·L－1和40 mL 4 mol·L－1的硫酸溶液。根據產生相同體積的氫氣所需要的時間來判斷化學反應速率的快慢。
定量研究濃度對化學反應速率的影響
定量研究濃度對化學反應速率的影響
問：在用上述實驗測定鋅與硫酸反應的速率時：
(1)為確保測定的準確性，應注意哪些事項？
①鋅的顆粒(即表面積)大小基本相同；
②稀硫酸要迅速加入；
③裝置氣密性良好，且計時要迅速準確。
(2)除了測定氫氣的體積外，你還能設計哪些方案測定鋅與稀硫酸反應的速率？
①在恒容反應裝置中，測定一段時間內壓強的變化；
②測定一段時間內H＋的濃度變化；
③測定一段時間內鋅粒的質量變化。
化學反應速率圖像
1、全程速率—時間圖(v-t圖像)
(1)Zn與足量鹽酸的反應，反應速率隨時間的變化如圖所示。
AB段：Zn與鹽酸的反應是放熱反應，使溶液的溫度升高，化學反應速率逐漸增大
BC段：隨著反應的進行，鹽酸的濃度逐漸減小，化學反應速率逐漸減小
化學反應速率圖像
(2)H2C2O4溶液中加入酸性KMnO4溶液，隨著反應的進行，反應速率隨時間的變化如圖所示
2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
AB段：反應產生的Mn2＋對該反應起催化作用,化學反應速率逐漸增大
BC段：隨著反應的進行，反應物的濃度逐漸減小，化學反應速率逐漸減小
化學反應速率圖像
2、速率—溫度圖(v-T圖像)
其他條件一定，反應速率隨著溫度的升高而增大
其他條件一定，反應速率隨著溫度的降低而減小
化學反應速率圖像
3、速率—壓強圖(v-P圖像)
其他條件一定，增大氣態反應物的壓強(縮小容器的容積)，反應速率隨著壓強的增大而增大；
其他條件一定，減小氣態反應物的壓強(增大容器的容積)，反應速率隨著壓強的減小而減小
隨堂測試
1.控制變量法是化學實驗的常用方法之一。下圖實驗探究影響反應速率的因素是
A.濃度 B.溫度 C.催化劑 D.固體質量
B
隨堂測試
2.下列事實能說明影響化學反應速率的決定性因素是反應物本身性質的是A．Cu能與濃硝酸反應，而不與濃鹽酸反應B．Cu與濃硝酸反應比與稀硝酸反應快C．N2與O2在常溫、常壓下不反應，放電時可反應D．Cu與濃硫酸反應，而不與稀硫酸反應
A
隨堂測試
3.亞氯酸鹽(如NaClO2)可用作漂白劑，在常溫，不見光時可保存一年，但在酸性溶液中因生成亞氯酸而發生分解：5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O。分解時，剛加入硫酸，反應緩慢，隨后突然反應釋放出大量ClO2，這是因為
A.酸使亞氯酸的氧化性增強
B.溶液中的H＋起催化作用
C.溶液中的Cl－起催化作用
D.逸出的ClO2使反應生成物的濃度降低
C
隨堂測試
4．向四個體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應時，按反應速率由大到小排列順序正確的是(　　)甲：在500℃時，SO2和O2各10 mol 反應乙：在500℃時，用V2O5作催化劑，10 mol SO2和5 mol O2起反應丙：在450℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應丁：在500℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲
C
隨堂測試
5.碳酸鈣與稀鹽酸反應(放熱反應)生成CO2的
量與反應時間的關系如圖所示，下列結論錯
誤的是
A.反應開始2 min內平均反應速率最大
B.反應速率先增大后減小
C.反應開始4 min內溫度對反應速率的影響比濃度大
D.反應在2～4 min內以CO2的物質的量變化表示的反應速率為v(CO2)＝
　0.1 mol·min－1
A
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