4、采用不同的溶剂可改变反应速率
研究溶液中反应要考虑溶剂分子所起的物理的或化学的影响。溶剂的极性对反应速率存在影响。如果生成物的极性比反应物大,则在极性溶剂中反应速率比较大;反之,如反应物的极性比生成物大,则在极性溶剂中的反应速率必变小。如甲醇羰基化反应,在非极性溶剂中、介电常数较小的溶剂能增加反应速率;另如CH3COCl与苯酚反应当以硝基苯为溶剂时主要产品为对位,当以CS2为溶剂时主要产品为邻位。CH3CH2Cl在NaOH水溶液中发生水解反应,在NaOH醇溶液中发生消去反应。
3、电化学原理增大反应速率
在相同条件下,电化学反应比化学反应的反应速率快得多。如粗锌跟盐酸反应速率比纯锌快,这是由于粗锌中杂质与Zn构成原电池加快反应速率,不纯金属易被腐蚀原因也由于杂质(C)与金属(Fe)构成原电池。利用电化学原理也可使几乎不发生反应能进行反应,如铜与盐酸反应,可设计成原电池,也可设计成电解池。另如在水中加入强酸或强碱都可使电解水的速率加快。人们可利用电化学原理增大有利的化学反应速率,也可利用电化学原理减弱有害的化学反应速率,如牺牲阳极保护金属法。
2、加大光照强度提高反应速率
氯水、AgBr、HClO、浓HNO3等见光分解加快,强光照射H2与Cl2混合气体、甲烷与Cl2混合气体易发生爆炸等。光照还是光化学烟雾形成的主要原因,光化学烟雾是氮氧化物和碳氢化合物(CXHY)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物。
1、增大表面积可提高反应速率
一定量的固体,其颗粒越小,表面积越大,反应中碰撞的机会越多,反应越快。如燃煤时将大块的煤粉碎后再燃烧可以使煤燃烧得更快、更充分;将硫铁矿粉末高温燃烧;铜丝与硫粉加热反应;与盐酸反应时,大理石粉比大理石块的反应更剧烈;面粉厂车间遇火种易发生爆炸等。
2.活性中心吸附论
合成氨中铁做催化剂时,铁在适当温度,例如500℃-550℃时做为活性中心,吸附氮分子,使氮分子的化学键变弱,进而使化学键破裂而离解为氮原子。气体氢分子与铁表面吸附的氮原子作用,逐步反应形成氨,可表示为:
上述反应过程需要的活化能降低了,使活化分子百分数增高,因而反应速率大大增加。
在有气体参加的反应中,使用催化剂,由于催化剂中心的吸附产生中间产物,并使反应物在活性中心周围的浓度增大,活化分子增多,有效碰撞机会增大,从而使反应速率增大。以上两个学说是与有效碰撞理论有关的。
1.中间产物论
例如:二氧化锰催化氯酸钾的分解反应,二氧化锰亦参加了化学反应,形成了中间产物。
首先是氯酸钾和二氧化锰生成高锰酸钾、氯气和氧气:
2KClO3+2MnO2====2KMnO4+Cl2+O2
高锰酸钾进一步分解:
2KMnO4====K2MnO4+MnO2+O2
形成的锰酸钾与氯气反应:
K2MnO4+Cl2====2KCl+MnO2+O2
总起来为:
由于二氧化锰参加反应,使得活化能降低,从而大大加快反应速率。
这一理论对实验室制氧气时产生的现象能很好地解释。例如制造出的氧气有氯气的味道。最后剩余产物溶于水后的溶液呈淡紫色。说明中间产生氯气和高锰酸钾有一定的道理。
据研究,在一定温度下,气体分子具有一定的平均能量,但不是所有分子都具有这样大的能量的,有的分子能量高些,有的分子能量低些。只有极少数具有能量比平均值高得多的分子,它们才能发生有效的碰撞;也就是说,碰撞后才能引起反应,这样的分子叫做活化分子。活化分子具有的最低能量,与同温度下分子的平均能量之差叫做活化能,这是反应物分子在一定条件下进行反应,所必须具备的能量。不同的反应,具有不同的活化能,反应的活化能越低,活化分子的百分数就越大,反应就越快。活化能的单位通常是kJ/mol。例如,实验测得:
2SO2+O2=2SO3反应的活化能为209kJ/mol
2N2O5=4NO2+O2反应的活化能为100.32kJ/mol
活化分子和活化能的概念,可用来解释浓度、温度等因素对反应速率的影响。对某一反应来说,在一定温度下,活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的。因此,单位体积内活化分子的数目,是和单位体积内反应物分子的总数成正比,也就是和反应物的浓度成正比。显然,当反应物的浓度增大时,单位体积内活化分子的数目也相应地增多,这样也就增加了单位时间内有效碰撞的次数,因此反应速率加快。另外,如果升高反应温度,则分子运动加快,从而增加了单位时间内分子间的碰撞次数;更重要的是由于一些分子获得了能量,增加了活化分子的百分数,因而加快了反应速率。
至于催化剂加快反应速率的原因,乃是由于降低了反应的活化能,增加了活化分子的百分数的缘故。
4、影响化学平衡的条件:
化学平衡状态是与外界条件有关的。外界某种条件改变时,使正、逆反应速率不等,平
衡混合物中各组成物质的百分含量(或浓度)也随之改变,原来的平衡被破坏直到建立新条
件下的另一种平衡状态。这种改变的过程,叫化学平衡的移动。影响化学平衡的主要条件有
______、______、_____。
疑难点拨
3、化学平衡的特点:“_、__ 、__ ”
a.反应物与生成物处于动态平衡,在化学平衡状态,可逆反应的正反应和逆反应都还在不断的进行着,只是此时V正=V逆(且都大于0)。而不是停止了化学反应。
b.在化学平衡状态,任何反应物与生成物浓度保持一定,百分组成保持一定;(或说反应物与生成物的含量保持一定)
c.影响平衡的外界条件改变,平衡状态即被破坏,发生平衡移动。
2、 当一个可逆反应的__________________相等时,________________不再改变,达到一种“平衡状态”,这就是这个反应所能达到的限度。
任何化学反应都有一定的限度,有的反应限度较大,反应进行的比较彻底,反应物转化为生成物的转化率较大;有的反应限度较小,反应物转化为生成物的转化率较小。
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