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影響化學反應速率的因素
第二章 化學反應速率與化學平衡
1.了解化學反應速率的影響因素。
2.能用簡單碰撞理論解釋速率影響因素對反應速率的影響。
在必修的學習中，我們知道了鈉和水、鎂和水的反應速率是不一樣的，這說明了什么問題？
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
在其他條件相同時，反應物本身越活潑，化學反應越快。
2.外因：外界條件
1.內因：反應物本身的性質（決定性因素）
溫度、濃度、催化劑、壓強、表面積、形成原電池、其他……
影響化學反應速率因素
思考與交流
分子相互碰撞是引發反應的先決條件。
2.分子間發生化學反應的必要條件是什么？
1.化學反應的本質是什么？
反應物中舊化學鍵的斷裂；生成物中新化學鍵的形成
研究發現大多數化學反應不是經過簡單碰撞完成的，而是經過多個反應步驟才能實現。
通過生活經驗和之前所學知識，我們知道，不同化學反應速率不同，濃度、溫度、壓強、催化劑也會影響化學反應速率。這些從宏觀上都已得到證實，從微觀上我們怎么解釋這些因素對反應速率的影響呢？
活化能和簡單碰撞理論
1918年，路易斯提出了化學反應速率的簡單碰撞理論。該理論認為，反應物分子間的碰撞是化學反應的先決條件。反應物分子間有效碰撞的頻率越高，化學反應速率越大。
第一步： 2HI → 2I + H2
第二步： 2I → I2
一、基元反應與反應歷程
研究發現，大多數化學反應并不是經過簡單碰撞就能完成的，而往往經過多個反應步驟才能實現，例如：
這其中的每一步反應都稱為基元反應。
這兩個先后進行的基元反應反映了2HI=H2+I2的反應歷程，又稱反應機理。
微粒I·存在未成對電子，它稱為自由基，自由基的反應活性很強，壽命極短。
資料卡片
2.反應歷程（反應機理）：基元反應構成的反應序列稱為反應歷程。
基元反應的總和稱為總反應。
2HI = H2 + I2
能夠通過碰撞一步完成的反應。
1.基元反應：
一、基元反應與反應歷程
過渡態
終態
始
態
基元反應的過程
3.注意：
①反應不同，反應歷程也不相同。
②同一反應，在不同條件下，反應歷程也可能不同。
③反應歷程的差別造成了化學反應速率的不同。
④對于由多個基元反應組成的化學反應，其反應的快慢由最慢的一步基元反應決定。（決速步驟）
總：A+B→C
第一步反應：快反應
第二步反應：較快反應
第三步反應：慢反應
一、基元反應與反應歷程
力道不足
——進不去球
取向不對
——進不去球
力道、取向恰好
——進球
碰撞時的能量不足
碰撞時的取向不合適
有效碰撞，發生反應
一、基元反應與反應歷程
示例：HI 分解反應中分子碰撞示意圖
二、碰撞理論
分子無規則高速運動
彼此碰撞（每秒約1028次）
有效碰撞
無效碰撞
發生反應
不發生反應
1.碰撞是發生反應的先決條件
2.并不是每一次碰撞都能發生反應
3.能夠發生化學反應的碰撞才是有效碰撞。
某一化學反應的速率大小與單位時間、單位體積內有效碰撞的次數有關。
簡化的有效碰撞模型
二、碰撞理論
① 反應物分子必須具有一定的能量；
② 碰撞時有合適的取向。
注：單位時間內有效碰撞次數越多，反應速率就越大。
1.有效碰撞:
能夠發生化學反應的碰撞。
條件:
HI
HI
能量（活化能）
普通分子
活化分子
先認識下普通分子與活化分子。
二、碰撞理論
2.活化分子：
能夠發生有效碰撞的分子叫做活化分子，活化分子具有較高能量。
辨析
能發生有效碰撞的分子 活化分子。
活化分子的碰撞 有效碰撞。
反應物分子中活化分子的百分數越大、單位體積內活化分子數越多，單位時間內有效碰撞的次數越多，化學反應速率越快。
活化分子數
反應物分子總數
活化分子百分數 =
×100%
一定是
不一定是
（還需看碰撞時的取向合不合適）
二、碰撞理論
3.活化能：活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差。
也可認為逆反應的活化能
E1：反應的活化能
E2：活化分子變成生成物分子放出的能量
E1－E2：反應熱（ΔH）
活化能越小，普通分子就越容易變成活化分子，反應條件越簡單。
①反應物、生成物的能量與活化能的關系
活化能高，反應難；
活化能低，反應易。
②化學反應難易與活化能的關系
1、基元反應發生經歷的過程
有效碰撞理論對反應速率的影響
2、有效碰撞理論對影響化學反應速率因素的解釋
反應物本身的性質
活化能的大小
單位體積內活化分子的多少
單位時間內有效碰撞次數的多少
化學反應速率的快慢
決定
決定
決定
決定
下列說法錯誤的是（ ）
①具有較高能量的分子發生有適當取向的碰撞，才能發生化學反應。
②發生有效碰撞的分子都是活化分子。
③活化分子間的碰撞都是有效碰撞。
④水溶液中的化學反應的活化能都接近于0。
⑤反應熱△H=正反應的活化能—逆反應的活化能。
⑥活化能指活化分子多出反應物分子平均能量的那部分能量。
⑦普通分子間的碰撞有時候也能發生化學反應。
A.①④ B.③④⑦ C.④⑤⑥ D.②⑤
B
三、有效碰撞理論對影響化學反應速率因素的解釋
反應物本身的性質
活化能的大小
單位體積內活化分子的多少
單位時間內有效碰撞次數的多少
化學反應速率的快慢
決定
決定
決定
決定
內 因
外 因
結合碰撞理論，探討外因的改變影響化學反應速率的原因
三、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響—濃度
其它條件不變時
增大反應物濃度
活化分子
影響 外因 單位體積內 有效碰撞次數 化學反應速率
分子總數 活化分子數 活化分子百分數
增大濃度
增加
增加
增加
加快
不變
其他條件不變時，同一反應的活化分子百分數是一定的。
三、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響—壓強
容器的容積不變
壓縮體積增大壓強
活化分子
規律：當其他條件不變時，對于有氣體參加的反應，增大壓強(減少容器的容積)相當于增大反應濃度，反應速率加快；減小壓強(增大容器的容積)相當于減小反應濃度，反應速率減慢。
影響 外因 單位體積內 有效碰撞次數 化學反應速率
分子總數 活化分子數 活化分子百分數
增大壓強
增加
增加
增加
加快
不變
三、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響—壓強
容器的容積不變
壓縮體積或充入氣態反應物
活化分子
三、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響—壓強
恒溫恒容通入少量惰性氣體
單位體積內活化分子數不變
單位時間有效碰撞次數不變
化學反應速率不變
體積不變，濃度不變
活化分子
容器的容積不變
充入非反應氣體
三、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響—壓強
恒溫恒壓通入少量惰性氣體
單位體積內活化分子數減小
單位時間有效碰撞次數減小
化學反應速率減小
體積增大，濃度減小
容器內壓強不變
充入非反應氣體
活化分子
三、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響—溫度
其它條件不變時
升高溫度
活化分子
影響 外因 單位體積內 有效碰撞次數 化學反應速率
分子總數 活化分子數 活化分子百分數
升高溫度
不變
增加
增加
加快
增加
三、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響—催化劑
SO2(g)+1/2O2(g) = SO3(g)
2VO2+1/2O2 = V2O5
SO2+V2O5 = 2VO2+SO3
A
B
催化劑能改變反應歷程
SO2(g)+ 1/2O2(g)
SO3(g)
能量
SO2(g)+ 1/2O2(g)
SO3(g)
反應過程
E1
E2
E3
通過改變反應歷程降低反應活化能
三、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響—催化劑
注：使用催化劑能改變反應速率，但反應熱不變。
影響 外因 單位體積內 有效碰撞次數 化學反應速率
分子總數 活化分子數 活化分子百分數
催化劑
不變
增加
增加
加快
增加
四、過渡態理論與飛秒化學
過渡態理論認為，當兩個具有足夠能量的反應物分子相互接近時，分子中的化學鍵要重排，能量重新分配。在反應過程中要經過一個中間的過渡態，先生成活化配合物，然后再分解為產物。
A+B [A···B] AB
[A···B]*
活化能 Ea
Ea1
Ea2
外界條件對化學反應速率的影響（總結）
影響因素 單位體積內 反應速率
分子總數 活化分子數 活化分子百分數
增大反應物濃度（增大壓強）
升高溫度
正催化劑
增加
增加
增加
增加
增加
增加
增加
增加
增加
不變
不變
不變
其它因素對反應速率的影響
反應物固體的顆粒大小、電磁波、超聲波、形成原電池等，也會對化學反應的速率產生影響。
1.下列條件的變化，是因為降低反應所需的能量而增加單位體積內的反應物活化分子百分數致使反應速率加快的是（ ）
A、增大濃度 B、增大壓強
C、升高溫度 D、使用催化劑
D
2.設NO+CO2 2CO(正反應吸熱)反應速率為v1；
N2+3H2 2NH3(正反應放熱)反應速率為v2。對于前述反應，當溫度升高時，v1和v2變化情況為（ ）
A、同時增大 B、 同時減小
C、v1減少，v2增大 D、v1增大，v2減小
A
3.在一氧化碳變換反應CO + H2O CO2 + H2中，有關反應條件改變使反應速率增大的原因分析不正確的是（ ）
A.使用催化劑，活化分子百分數增大，有效碰撞幾率增加
B.升高溫度，活化分子百分數增大，有效碰撞幾率增加
C.增大壓強，單位體積內活化分子數增多，有效碰撞幾率增加
D.增大c(CO)，活化分子百分數增大，有效碰撞幾率增加
D
4.已知反應：2NO(g)+Br2(g) 2NOBr(g) ΔH= a kJ mol 1(a>0)，其反應機理如下：
①NO(g)+Br2(g) NOBr2(g) 快
②NO(g)+NOBr2(g) 2NOBr(g) 慢
下列有關該反應的說法正確的是( )
A.該反應的速率主要取決于①的快慢
B.NOBr2 是該反應的催化劑
C.正反應的活化能比逆反應的活化能小 a kJ/mol
D.增大 Br2(g) 濃度能增大活化分子百分數，加快反應速率
C

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