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1.2 影响化学反应速率的因素

化学反应速率与化学平衡 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 研究浓度、温度、压强、催化剂等外界条件如何改变单位时间内反应物消耗或生成物生成的量。

从哪来 建立在 1.1 吸热反应与放热反应 之上。理解反应伴随的能量变化(吸热/放热),是理解温度通过改变活化分子百分数从而影响速率的逻辑前提。

为什么 化学反应的本质是旧键断裂、新键形成,这需要分子间有效碰撞。 1. 浓度/压强:增加单位体积内活化分子数,碰撞频率增加,速率加快。 2. 温度:提高分子平均动能,使更多普通分子变成活化分子(活化分子百分数增加),有效碰撞几率大增。 3. 催化剂:降低反应活化能,使更多分子成为活化分子。 核心逻辑:外界条件 $\rightarrow$ 改变活化分子数或百分数 $\rightarrow$ 改变有效碰撞频率 $\rightarrow$ 改变反应速率。

类比法:交通拥堵模型** 适合**形象思维强、抽象逻辑稍弱**的学生。 将反应容器比作高速公路,分子比作车辆。 - **浓度
路上车多了(单位体积分子数多),撞车(反应)概率自然大。 - 温度:司机喝红牛了(能量高),开得更快,更容易发生碰撞。 - 催化剂:修了更直更宽的路(降低活化能),车更容易通过瓶颈路段。 通过这种生活化类比,让学生直观感受“碰撞”和“能量”的关系。
讲法
微观机理法:活化能曲线图 适合逻辑严密、擅长图像分析的学生。 直接画出能量-反应进程图。 1. 画出反应物能量、过渡态能量、生成物能量。 2. 标出活化能 $E_a$。 3. 讲解:只有能量超过 $E_a$ 的分子才能反应。 4. 温度升高:分布曲线右移,超过 $E_a$ 的面积(活化分子百分数)显著增加。 5. 催化剂:降低 $E_a$ 的峰值,同样温度下,超过新 $E_a$ 的面积大幅增加。 强调“百分数”的变化是温度影响速率的关键,区别于浓度的“数量”变化。
实验探究法:控制变量演示** 适合**动手能力强、喜欢实证**的学生。 现场演示两个对比实验: 1. **浓度
两支试管,一支加浓盐酸,一支加稀盐酸,同时放入相同大小的锌粒,观察气泡产生快慢。 2. 温度:两支试管装相同浓度盐酸,一支常温,一支热水浴,同时放入锌粒,对比气泡速率。 让学生亲手操作或近距离观察,记录气泡产生的时间间隔,用数据说话,建立“条件-现象-结论”的科学思维。
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练一道
基础题
在密闭容器中发生反应 $2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)$。下列措施中,能增大反应速率的是( ) A. 降低温度 B. 减小容器体积(即增大压强) C. 充入惰性气体氩气(恒容) D. 移走部分 $SO_3$
变式
对于反应 $A(s) + B(g) \rightleftharpoons C(g) + D(g)$,在恒容密闭容器中,下列操作对反应速率无影响的是( ) A. 增加 A 的质量 B. 升高温度 C. 充入 B 气体 D. 使用催化剂
试试手自己判
检测题
某反应在恒容密闭容器中进行,若将反应物浓度增大一倍,反应速率变为原来的 $n$ 倍;若将温度升高 $10^\circ C$,反应速率变为原来的 $m$ 倍。通常情况下,$m$ 与 $n$ 的大小关系是? A. $m > n$ B. $m < n$ C. $m = n$ D. 无法确定
看答案和判分标准
答案:A
判对标准:
学生需选择 A,并能口述理由:温度升高 $10^\circ C$,通常使反应速率增大 2~4 倍(即 $m$ 约为 2-4);而浓度增大一倍,对于大多数简单反应,速率通常增大 1~2 倍(取决于级数,通常 $n$ 较小)。更本质的理由是温度通过改变活化分子百分数(指数级影响)来加速反应,而浓度仅线性增加分子数。若学生仅选对 A 但无法解释“百分数”与“总数”的区别,视为半对,需补充讲解微观机理。
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