化學(xué)反應速率的影響因素是高中學(xué)段化學(xué)反應原理中非常重要的一部分,它的學(xué)習為后續的另一個(gè)重點(diǎn)——化學(xué)平衡的學(xué)習奠定基礎,因此是一個(gè)高頻考查點(diǎn)。主要考查的是濃度、溫度、壓強和催化劑等外界因素對化學(xué)反應速率的影響,甚至會(huì )同時(shí)改變多個(gè)因素,讓你判斷對于反應速率的影響。如果基礎不扎實(shí),就會(huì )很容易犯錯。我們需要通過(guò)有效碰撞理論,從微觀(guān)角度理解其本質(zhì),區分清最終改變的是活化分子數還是活化分子百分數,就很好做了。
一、有效碰撞理論
1.有效碰撞概念:能夠發(fā)生反應的分子或者原子之間的碰撞。
反應發(fā)生的先決條件就是反應物分子之間發(fā)生碰撞,但不是每一次碰撞都能夠導致反應發(fā)生,必須是既具有足夠能量又有合適取向的分子的碰撞才是有效碰撞。碰撞的效率越高,則發(fā)生反應的速率越大。
2.有效碰撞的條件:反應物分子(或原子)必須發(fā)生碰撞;
分子必須是具有一定能量的活化分子;
活化分子發(fā)生碰撞時(shí)必須有合適的取向。
3.活化分子和活化能
(1)活化分子:能夠發(fā)生有效碰撞的分子。
(2)活化能:普通分子轉化成活化分子所需的最低的能量。
E1是反應的活化能,E2是活化分子變成生成物所釋放的能量,則E1-E2=反應熱;活化能越低,變成活化分子的“門(mén)檻”就越低,普通分子就越容易變成活化分子,反映則越容易進(jìn)行。
二、外界條件對于化學(xué)反應速率的影響
1.溶液濃度:增大反應物濃度,反應速率增大。改變純固體純液體的量對化學(xué)反應速率無(wú)影響。但改變固體物質(zhì)的接觸面積、光輻射、發(fā)射線(xiàn)輻射、超聲波等因素可以改變反應速率;同樣的對反應物攪拌,加快擴散速率也可以加快反應速率。
2.溫度:對于可逆反應,升高溫度,正逆反應速率都增大,只不過(guò)吸熱反應增大的程度更大,降低溫度則反之。
3.壓強:有氣體參加的反應,恒溫時(shí),增大壓強,體積減小,濃度增大,速率加快。對于兩側化學(xué)計量數之和不等的反應,化學(xué)計量數之和大的一側受壓強影響更大,加壓時(shí)速率增加的幅度更大,減壓時(shí),速率減小的幅度更大。
對于氣體反應體系,常對于以下幾種情況進(jìn)行考察:
(1)恒溫恒容:a.充入反應氣體,濃度增大,速率加快;
b.充入惰性氣體:總壓強增大,各反應物濃度不變(反應物分子總數不變,活化分子數、活化分子百分數均不變),反應速率不變。
(2)恒溫恒壓:充入惰性氣體,體積增大,各反應物濃度減小,反應速率減小。
4.催化劑:降低反應的活化能,增加活化分子百分數,同等程度的提高正逆反應的速率。
5.其他條件:光、反應物顆粒大小、容積、反應物的狀態(tài)等對反應速率都有影響,但不是考查的重點(diǎn)。
三、注意多個(gè)因素的影響判斷:
1.先看內因再看外因;
2.注意看主要影響因素,如鋅與稀硫酸反應時(shí),由于該反應為放熱反應,反應開(kāi)始后,體系溫度升高,所以前半程受溫度影響較大,速率是加快的;后半程硫酸濃度下降的較多,主要受濃度影響,速率減慢,所以氫氣的生成速率先是逐漸加快在逐漸減慢。
四、習題演練:
1.易錯判斷:
(1)隨著(zhù)反應進(jìn)行,反應速率會(huì )逐漸減慢。(×)
解析:不一定,反應速率不僅受濃度影響,還受溫度影響,對于放熱反應而言,一般都是先增大再減小。
(2)純液體和純固體的改變,不會(huì )影響反應速率。(×)
解析:攪拌液體,加快擴散速率或將固體顆粒變小(增大接觸面積),也會(huì )加快反應速率。
(3)若在反應體系中充入惰性氣體增大壓強,化學(xué)反應速率一定增大。(×)
解析:若在密閉反應容器中,充入惰性氣體,總壓強增大,但各反應成分的量和濃度都沒(méi)有發(fā)生變化,因此速率不變。若在體積可變容器中充入惰性氣體,體積增大,各成分濃度降低,反應速率減慢。