高中化學(xué)2-1-2影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素活化能（學(xué)案）

2022-2023學(xué)年高二化學(xué)同步學(xué)習(xí)高效學(xué)講練（精品學(xué)案）

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率

第2課時(shí)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素活化能

課程學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.了解影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素；了解控制化學(xué)反應(yīng)速率的一般方法。

2.了解活化能的含義，會(huì)用活化能理論解釋化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素。

學(xué)科核心素養(yǎng)

1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，從宏觀上認(rèn)識(shí)外界因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律，并能從活化分子的有效碰

撞等微觀的角度進(jìn)行分析解釋。

2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立分析探究外界因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的思維模型，即“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象-影響規(guī)律-理論

解釋“，促進(jìn)“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的發(fā)展。

3.科學(xué)探究：通過(guò)定性與定量研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，提高學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能力。

【知識(shí)回顧】

影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.內(nèi)因（主要因素）

化學(xué)反應(yīng)速率的大小主要是由物質(zhì)本身的性質(zhì)決定的,即反應(yīng)物的分子結(jié)構(gòu)或原子結(jié)構(gòu)決定的。

2.外界條件的影響（次要因素）

（1）溫度影響

升高溫度，反應(yīng)速率增大;降低溫度，反應(yīng)速率減小。

（2）濃度影響

增加反應(yīng)物濃度，速率增大，反之，速率減小。

（3）催化劑影響

催化劑能極大的改變反應(yīng)速率。

（4）壓強(qiáng)：對(duì)于有氣體參加的反應(yīng),當(dāng)其他條件不變時(shí)，增大氣體的壓強(qiáng)（縮小容器體積），可以』Q

應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速率；減小氣體壓強(qiáng)（增大容器體積）,可以退慢_化學(xué)反應(yīng)速率。

3.其他影響因素：

（1）如固體參加反應(yīng)，增大固體表面積,反應(yīng)速率增大。

（2）反應(yīng)物狀態(tài)：一般來(lái)說(shuō)，配制成溶液或反應(yīng)物是氣體，都能增大反應(yīng)物之間的接觸面積，有利于增大反應(yīng)

速率。

（3）形成原電池，可以增大氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)速率。

【新知學(xué)習(xí)】

影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.內(nèi)因

在相同條件下，不同的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率首先是由反應(yīng)物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等因素決定的。

2.實(shí)驗(yàn)探究

（1）實(shí)驗(yàn)I:定性探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素

實(shí)驗(yàn)原理

Na2s2O3+H2so4=Na2sCU+SO2T+SJ.+H2O

cuC催化劑r，,+

2H2。2=2H2。十02T

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

影響因素實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論

5mL().1molL_15mL().5mol-L-1

H2so，溶液ESO,溶液

r1

均出現(xiàn)渾濁,但后者出增大濃度，化學(xué)反

濃度

現(xiàn)渾濁更快應(yīng)速率增大

Ll5mL().1molf*U

鼠N&SQ,溶液、囿

11

H2s

溶液5mL、

().1mol-L-1j

Na2s2O3、水混合后均出現(xiàn)渾濁,但

溶液5mL升高溫度，化學(xué)反

溫度0.1molL-1、70℃熱水一組首先出現(xiàn)

Na2s2O3應(yīng)速率增大

溶液5mL、II!渾濁

0.1molL-1A

露mL7。七熱

水

3min后分別混

合并振蕩

5滴1mobL-1T

溶液

FeCh-j前者無(wú)明顯現(xiàn)象,后者催化劑能加快化學(xué)

催化劑□f

出現(xiàn)大量氣泡反應(yīng)速率

2mL5%1：

,乩。2溶液專(zhuān)1

（2）實(shí)驗(yàn)n：反應(yīng)速率的定量測(cè)定和比較

實(shí)驗(yàn)步驟①取一套裝置（如圖所示），加入40mLimolLi的硫酸和鋅粒，測(cè)量收集10mL比所需的時(shí)間。

②取另一套裝置，加入40mL4moLLi的硫酸和鋅粒，測(cè)量收集10mL比所需的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡（寫(xiě)現(xiàn)象）,收集10mL氣體，②所用時(shí)間比①所用時(shí)間短。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)速率

加入試劑

（填“長(zhǎng)”或"短”）（填“快”或“慢,'）

40mL1mol-L1硫酸長(zhǎng)慢

40mL4mol-L-1硫酸短快

實(shí)驗(yàn)結(jié)論4mol-L1硫酸與鋅反應(yīng)比1mol-r1硫酸與鋅反應(yīng)的速率怏。

注意事項(xiàng)①鋅的顆粒（即表面積）大小基本相同；②40mL的稀硫酸要迅速加入；③裝置氣密性良好，且計(jì)時(shí)要

迅速準(zhǔn)確；④氣體收集可以用排水量氣裝置（如圖所示）代替。

實(shí)驗(yàn)討論除本實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)速率的方法外，可行的方案還有（至少填兩種）:

①測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的底的體積;

②測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)H+的濃度變化;

③測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)鋅粒的質(zhì)量變化。

3.外因

（1）在一般情況下，當(dāng)其他條件相同時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大;降低反應(yīng)物濃度，化學(xué)反應(yīng)速率

減小。升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大;降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小。催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率。

（2）大量實(shí)驗(yàn)證明，溫度每升高坨工，化學(xué)反應(yīng)速率通常增大為原來(lái)的￡二生倍。這表明溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響

非常顯著。

（3）壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

①研究對(duì)象——?dú)怏w模型的理解

對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，在一定溫度下，一定質(zhì)量的氣體所占的體積與壓強(qiáng)成反比。如圖所示：

由圖可知：其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng),

②影響規(guī)律

對(duì)于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，在相同溫度下，增大壓強(qiáng)（減小容器容積），反應(yīng)速率增大；減小壓強(qiáng)（增大容器容積）,

反應(yīng)速率減小。

（4）其他影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：如光輻照、放射線輻照、超聲波、電弧、強(qiáng)磁場(chǎng)、高速研磨等。總之，向反

應(yīng)體系輸入能量，都有可能改變化學(xué)反應(yīng)速率。

【練習(xí)】對(duì)于反應(yīng)N2(g)+3H2(g)-2NE(g)

(1)恒溫恒容條件下，向反應(yīng)體系中充入氮?dú)猓磻?yīng)速率(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，原因是

___________________________________________________O

(2)恒溫恒容條件下，向反應(yīng)體系中充入氮?dú)?，反?yīng)速率,原因是。

(3)恒溫恒壓條件下，向反應(yīng)體系中充入氮?dú)?，反?yīng)速率,原因是<,

【答案】(1)增大增大反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大

(2)不變恒容條件下，充入氨氣，反應(yīng)物和生成物的濃度不變，化學(xué)反應(yīng)速率不變

(3)減小壓強(qiáng)不變，充入氨氣，容積增大，氮?dú)?、氫氣的濃度減小，化學(xué)反應(yīng)速率減小

二.活化能

1.有效碰撞理論

(1)基元反應(yīng)：大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過(guò)多個(gè)反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)。其中每一步反應(yīng)都稱(chēng)為基元反應(yīng)。如2Hl==氏

+L的2個(gè)基元反應(yīng)為2Hl―>H2+2I-,21.―>12?

(2)反應(yīng)機(jī)理：先后進(jìn)行的基元反應(yīng)反映了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)歷程,反應(yīng)歷程又稱(chēng)反應(yīng)機(jī)理。

(3)基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件

基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件是反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

(4)有效碰撞

概念：能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞。

條件：具有足夠的能量;具有合適的取向。

與反應(yīng)速率的關(guān)系：有效碰撞的頻率越高，則反應(yīng)速率越快。

(5)活化能和活化分子

①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。

對(duì)于某一化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，在一定條件下，反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)是二定的。

②活化能：活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差,叫做反應(yīng)的活化能。

(6)反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系圖

￡,：正反應(yīng)的活化能

E2：活化分子變成生成物分

子放出的能量，也可認(rèn)為

生成物.是逆反應(yīng)的活化能

反應(yīng)過(guò)稚

E\-Ei：反應(yīng)熱抑AH=Ei—E2

2.基元反應(yīng)發(fā)生經(jīng)歷的過(guò)程

分相有化

具有

化分子

(1)活

質(zhì)

子互效學(xué)新物

能量

運(yùn)碰足夠的碰反

合適

撞取向

動(dòng)撞(2)碰撞應(yīng)

應(yīng)熱

「反

)

(始變

釋

素的解

速率因

學(xué)反應(yīng)

影響化

理論對(duì)

效碰撞

3.有

；反

增大

速率

反應(yīng)

加一

數(shù)增

的次

碰撞

有效

間內(nèi)

位時(shí)

一單

增多

子數(shù)

化分

內(nèi)活

體積

單位

大一

度增

物濃

反應(yīng)

度：

(1)濃

。

減小

速率

反應(yīng)

之，

的次

效碰撞

間內(nèi)有

單位時(shí)

炙一

數(shù)增

分子

活化

積內(nèi)

位體

一單

增大

濃度

應(yīng)物

―反

縮小

體積

氣體

強(qiáng)—

增大壓

強(qiáng)：

(2)壓

。

減小

速率

反應(yīng)

之，

大;反

率增

應(yīng)速

T反

數(shù)增加

響。

的影

速率

反應(yīng)

化學(xué)

度對(duì)

成濃

可轉(zhuǎn)化

響，

率的影

反應(yīng)速

化學(xué)

強(qiáng)對(duì)

即壓

;反

增大

速率

反應(yīng)

加T

數(shù)增

的次