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【化学反应速率】影响化学反应速率因素+碰撞理论

2022-07-19 15:44 作者:蹭蹭小磊磊丶  | 我要投稿

影响化学反应速率因素+碰撞理论


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化学反应速率的测定

1.化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物),所以在测定化学反应速率时,任何一种与物质浓度(或质量)有关的可观测量都可加以利用。

2.可用于测定化学反应速率的物质的性质:

只要该物质的性质容易测定且与化学反应速率成正比或反比,则均可用于测定化学反应速率,如气体体积、体系压强、颜色的深浅、光的吸收、导电能力等性质都可用于测定化学反应速率。


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探究浓度对反应速率的影响


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探究温度对反应速率的影响


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探究催化剂对化学反应速率的影响


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影响化学反应速率的因素

I.内因:参加反应物质的结构(化学性质、化学键强弱等),此为影响速率的主要因素。

如:常温下F2和H2反应很快,N2和H2反应很困难。

II.外因:

1.浓度:有气体参加或溶液中发生的反应,增大浓度,化学反应速率加快,减小浓度,化学反应速率减慢。

对于纯固体或纯液体的反应物,改变它们的量不会改变化学反应速率。但固体反应物与溶液或气体接触的表面积越大,反应速率越大。


2.压强对化学反应速率的影响(改变压强是通过改变体积实现的)

①对于只涉及液体和固体的反应,压强的改变对反应速率几乎没有影响

恒温恒容时充入“无关气体”:

容器总压强增大,但各反应物的浓度不变,反应速率不变。

恒温恒压时充入“无关气体”:

引起体积增大,各反应物浓度减小,反应速率减慢。

3.温度:升高温度,无论是吸热反应还是放热反应,速率都增大,降低温度,无论是吸热反应还是放热反应,速率都减小。

(温度每升高10°C,化学反应速率通常增大为原来的2~4倍)

4.催化剂:催化剂是能改变化学反应速率,但在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质,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产的反应。催化剂通过参与反应改变反应历程、改变反应的活化能来改变反应速率


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化学反应是有历程的

1.研究发现,大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过多个反应步骤才能实现。

例如,2HI=H2+I2,实际上是经过下列两步反应完成的:

每一步反应称为基元反应,这两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2+I2的反应历程(又称为反应机理)。


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有效碰撞模型与化学反应速率的关系

2.碰撞理论的中心内容是:基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞,反应速率的大小与单位时间内反应物分子间的碰撞次数成正比,但并不是每次碰撞都能引起反应,能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞单位时间内有效碰撞的次数越多,则反应速率越大。

3.把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。活化分子具有比普通分子(非活化分子)更高的能量。

4.活化能:活化能是活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量的差值。

5.分子间的自由碰撞必然会有不同的碰撞取向。有效的分子碰撞,分子除了要有足够的能量,还要有合适的碰撞取向。结论就是,活化分子按照合适的取向所发生的有效碰撞才能发生化学反应。

利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响

在一定条件下,活化分子在反应物分子中所占的百分数是固定不变的。活化分子百分数越大,或单位体积内活化分子数越多,单位时间内有效碰撞的次数就越多,化学反应速率就越快

浓度效应:增大反应物浓度→单位体积内活化分子的数目增多→单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。

压强效应:对于有气体参加的化学反应,若其他条件不变,增大压强,体积减小,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞次数增多,化学反应速率增大;减小压强,化学反应速率减小。压强对无气体参加的反应的化学反应速率无影响。

温度效应:升高温度,反应物分子的能量增加,使一部分原来能量较低的分子变成活化分子→活化分子百分数增加→单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。因此,升高温度可以增大化学反应速率

催化剂效应:使用适当的催化剂,可改变反应的历程,改变反应的活化能。如图所示,有催化剂时反应的活化能比无催化剂时反应的活化能降低了很多,这就使更多的反应物分子成为活化分子,增大了单位体积内反应物分子中活化分子的数目,从而增大了化学反应速率

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