【化学反应速率】影响化学反应速率因素+碰撞理论
杰哥 | 2-2 影响反应速率的因素 + 碰撞理论
0️⃣化学反应速率的测定
- 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。
- 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。
1️⃣探究浓度对反应速率的影响
原理：Na₂S₂O₃ +H₂SO₄ ==Na₂SO₄ +SO₂ +S +H₂O
实验现象：两支试管中的溶液均变浑浊，滴加0.5mol·L⁻¹H₂SO₄溶液的试管先变浑浊
结论：若其他条件相同，增大反应物浓度，反应速率加快；降低反应物浓度，反应速率减慢
2️⃣探究温度对化学反应速率的影响
结论：若其他条件相同，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。
3️⃣探究催化剂对化学反应速率的影响
原理：2H₂O₂ =MnO₂= 2H₂O +O₂
结论：催化剂可以改变化学反应速率
4️⃣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：
- 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
②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。
③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℃，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。
5️⃣化学反应是有历程的
- 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：
2HI → H₂ +2I₂
2I· →I₂
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）。
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。
6️⃣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。
- P∝C
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
