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影响反应速率的因素
第2章 化学反应的方向、限度与速率
重点：
1. 掌握浓度、压强、温度、催化剂等反应条件对化学反应速率的影响规律，能够通过实验现象和数据直观呈现影响结果。
2. 理解有效碰撞理论和过渡态理论，能用其解释各反应条件改变影响化学反应速率的微观本质。
难点：
1. 剖析多个反应条件同时改变时，对化学反应速率产生的综合影响，准确判断主导因素及各因素间的协同或制约关系。
2. 理解催化剂改变反应速率的特殊路径，掌握催化剂选择性与反应速率、反应方向的内在联系，并应用于复杂反应体系分析。
对于很多反应，增大反应物的浓度可以提高化学反应速率。例如，铁丝在空气中加热只能变得红热，而在充满氧气的集气瓶中点燃则可以剧烈燃烧、火星四溅。那么，反应物的浓度与化学反应的速率之间存在着定量关系吗
交流研讨
在298K时，实验测得溶液中的反应H2O2+2HI=2H2O＋I2在不同浓度时的速率。
找出化学反应速率与H2O2浓度、HI浓度之间的关系，并尝试写出相应的数学表达式。
在HI浓度一定时，H2O2浓度每增大一倍，反应速率就提高一倍;在H2O2，浓度一定时，HI浓度每增大一倍，反应速率也提高一倍。
v = kc(H2O2)c(HI)
反应速率常数
反应速率常数——k
1、含义：单位浓度下的化学反应速率
2、意义：反应速率常数越大，反应进行得越快。
3、影响因素：与浓度无关，受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。
结论：根据化学反应速率与反应物浓度的关系式，可以清楚地判断反应物浓度的改变对化学反应速率的影响。
一些化学反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系
一个化学反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。对于很多反应，这种关系式中浓度的方次与化学方程式中的系数并无确定关系。
说明：
H2＋Cl2==2HCl
H2＋I2==2HI（气体反应） v=kc(H2)c(I2)
CO＋NO2==CO2+NO v=kc2(NO2)
一、浓度对化学反应速率的影响
一般规律：增大反应物的浓度加快化学反应速率，减小反应物的浓度减慢化学反应速率。
压强对化学反应速率的影响
（1） 对于有气体参加或气体生成的反应，在其他条件一定时，压强与浓度成正比，增大压强加快化学反应速率增大，减小压强减慢化学反应速率。
（2） 对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对化学反应速率几乎无影响。
交流研讨
温度会影响反应速率常数，从而影响化学反应速率。因此，可以通过研究温度对反应速率常数的影响来了解温度对化学反应速率的影响。
一些反应在298K 和308K 时的反应速率常数之比
交流研讨
请根据表中数据与同学们交流研讨∶
1、温度对化学反应速率有怎样的影响
2、升高相同温度，对不同化学反应的反应速率的影响程度一样吗
温度对化学反应速率的影响是多种多样的。对于大多数反应，温度升高化学反应速率加快，但加快的程度不同。
不同的化学反应的活化能不同，所以温度对反应速率的影响不同。
活化能：
过渡态的能量与反应物的能量之差
不同反应活化能不同，反应速率不同
活化能越高，反应越困难。
化学反应通常需要获得一定能量（活化能）才能实际发生。
意义：
影响：
100多年来，为了正确认识活化能的科学意义，并力争从理论上进行计算，科学家一直在进行探讨，提出了若干个化学反应速率理论。其中，最著名的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。
基元反应碰撞理论认为，化学反应之所以能发生，是反应物分子碰撞的结果，但只有能量超过某一限度Ec（相当于活化能）并满足一定方向要求的活化分子间的碰撞，才是真正发生反应的有效碰撞。这个理论解释了温度、活化能对化学反应速率的影响。例如，低温时，活化分子少，有效碰撞少，化学反应速率就低;高温时，活化分子多，有效碰撞多，化学反应速率就高。又如，活化能高，能量超过活化能的活化分子少，有效碰撞少，化学反应速率就低。
基元反应过渡态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。
AB＋C→[A…B…C]→A＋BC
反应物 过渡态 产物
过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。实验研究已证实过渡态确实存在。
对活化能本质的认识
追根
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寻源
1889年，阿伦尼乌斯在大量实验的基础上，提出了反应速率常数与温度之间关系的经验公式∶
式中∶k为反应速率常数;A为比例系数;e为自然对数的底;R为理想气体常数;Ea为活化能，单位为J·mol或kJ·mol-'。
该经验公式表明，当Ea>0时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率随之提高。由该公式还可知，Ea值越大，改变温度对反应速率的影响程度就越大，这就是升高相同温度时，不同化学反应的速率提高的倍数不同的原因。
阿伦尼乌斯公式
追根
·
寻源
交流研讨
总结：不同化学反应活化能不同，温度对化学反应速率影响不同。Ea值越大，改变温度对反应速率的影响程度就越大。
二、温度对化学反应速率的影响
规律：升高温度加快化学反应速率，降低温度减慢化学反应速率。
升高温度
提高反应物分子能量
增大反应物间的碰撞频率
增大反应物形成过渡态比例
加快化学反应速率
总结：使用催化剂可以降低反应的活化能，增大化学反应的速率常数。
臭氧分解反应的历程
观察臭氧分解反应的历程，思考催化剂是如何降低反应活化能，改变反应速率常数的？
平流层中的氯氟烃为什么会对臭氧层产生破坏作用 这是由于氯氟烃光解产生的氯自由基的催化作用改变了臭氧分解反应的历程，降低了反应的活化能，加快了臭氧的分解反应。
三、催化剂对化学反应速率的影响
催化剂：
能改变化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。
催化原理：
由于催化剂的质量及化学性质在反应前后不变，反应历程中必定既包括有催化剂参与的反应，又包括使催化剂再生成的反应。
催化剂通过参与反应改变反应历程、降低反应的活化能来提高化学反应速率。
催化剂特点：
（1）选择性
（2）高效性
催化剂可以较大幅度地降低反应的活化能，从而非常有效地提高化学反应速率。
某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不一定具有催化作用。
（3）局限性
催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率。
影响反应速率的因素
内因：反应物自身的性质
外因
浓度
温度
压强
催化剂
其他
增大反应物浓度，反应速率增大；反之，减小
升高温度，反应速率增大；反之，减小
对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率增大；反之，减小
使用催化剂，反应速率增大
反应物间的接触面积、光辐照、超声波等
1、下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是（ ）
A、Cu能与浓硝酸反应，但不能与浓盐酸反应
B、Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C、N2与O2 在常温、常压下不反应，放电时可反应
D、Fe与浓盐酸反应比与稀盐酸反应快
A
选项 金属(粉末状) 酸的浓度及体积 反应温度
A Mg，2.4g 3.0 mol/L硫酸100mL 25℃
B Zn，6.5g 6.0 mol/L硝酸100mL 30℃
C Fe，5.6g 18.4 mol/L硫酸100mL 25℃
D Zn，6.5g 6.0 mol/L盐酸100mL 25℃
2、下列各组反应(表中物质均为反应物)刚开始时，放出H2速率最快的是( )
A
３、下列做法的目的与反应速率无关的是( )
A、将煤块粉碎后燃烧
B、食盐中添加碘酸钾
C、合成氨反应中加催化剂Fe
D、医护人员冷藏存放“新冠”疫苗
B
４、把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L－1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是( )
A、10 ℃ 20 mL 3 mol·L－1的X溶液
B、20 ℃ 30 mL 2 mol·L－1的X溶液
C、20 ℃ 10 mL 4 mol·L－1的X溶液
D、10 ℃ 10 mL 2 mol·L－1的X溶液
B
5、可使C(s)+CO2(g) 2CO(g)化学反应速率增大的措施是( )
①缩小容器体积 ②升高温度 ③恒容条件下充N2
④增加碳的量 ⑤恒压下充N2
A、①②③④⑤ B、①②③ C、①② D、②③
C
6、在一定温度下，A、B能在溶液中发生反应A+B=C+D
a、将0.2mol·L-1A溶液和0.2mol·L-1B溶液各20mL混合
b、将0.5mol·L-1A溶液和0.5mol·L-1B溶液各50mL混合
c、将1mol·L-1A溶液和1mol·L-1B溶液各10mL混合，同时倒入30mL蒸馏水
d、将1mol·L-1A溶液20mL和1.2mol·L-1B溶液60mL混合
反应开始时，反应速率由大到小的顺序是（ ）
A、d＞b＞c＞a B、b＞d＞a＞c
C、d＞c＞b＞a D、b＞c＞d＞a
A

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