师：同学们好，今天我们一起来学习影响反应速率的条件。大家知道有哪些因素影响反应速率吗？它们是如何影响的，原因又是什么呢？带着这些疑问，我们一起走进今天的课堂。
生活中处处存在化学反应，有的反应很快，有的则很慢。对于有利的反应，我们常常希望它快一些，比如汽车尾气的处理、废弃物的降解、工业合成氨、暖宝宝的放热；然而对于像食物的腐败、钢铁的锈蚀、电线塑料的老化、机体的衰老这些反应，则是越慢越好。如何趋利避害，调控化学反应的速率，让其朝着对人们有利的方向进行呢？那我们首先就要搞清楚影响反应速率的因素有哪些，主要包含内在因素和外在因素。内因主要指的是反应物本身的性质，外因包括浓度、压强等等。
我们先来看一段视频，同为碱金属的钠和铯，为什么两者与水反应的速率差异如此之大呢？这是因为铯核外电子层数比钠多，铯的化学活泼性更强。对于不同的反应来说，反应物的属性，即内因，是影响反应速率的最重要因素。
任何宏观现象的背后，都存在微观的变化。要想搞清楚外在因素对反应速率的影响，我们先来学习基于微观的碰撞理论。来看氢气和氧气的反应，反应物分子间的相互碰撞，是化学反应进行的必要条件，碰撞频率越高，反应速率越快。但并不是每次碰撞都能引起反应，能引起反应的碰撞是少数的，这种能够发生化学反应的碰撞，我们把它称之为有效碰撞。
那么有效碰撞的条件是什么呢？一是活化分子，二是合适的碰撞取向。何为活化分子？就是能够发生有效碰撞的分子。对于活化分子来说，它具有较高的能量，较低能量的分子获取能量可以转化成活化分子。条件不变时，对某个反应来说，活化分子在反应物中所占的百分数是恒定的。活化分子的百分数指的是活化分子数比上反应物分子总数。
合适的碰撞取向相对来说比较抽象，我们可以简单理解为它是有利于旧键断裂和新键形成的碰撞方向。举个例子，比如说碘化氢分子的分解反应，碘化氢分子之间的碰撞方式很多，其中活化分子间的这种碰撞就是有效碰撞，它导致了旧键的断裂和新键的形成，即发生了化学反应。
我们进一步来分析，比如说这是一个简单反应的过程，反应物分子吸收 E? 的能量，转化成了活化分子，我们称之为活化能。什么是活化能呢？就是活化分子与反应物分子平均能量的差。我想问同学们，对于一个反应来说，如果它的活化能越大，这个反应的速率是越快还是越慢呢？
生：应该是越慢。
师：原因是什么呢？
生：因为反应物的分子需要吸收更多的能量转化成活化分子，所以反应的速率反而就慢了。
师：非常好。活化分子转化成生成物分子，放出的能量 E?，我们称之为逆反应的活化能。对于一个反应来说，如果讲到了活化能，一般指的就是正反应的活化能。E? 和 E? 的差值，我们称之为该反应的焓变。
影响反应速率的因素很多，浓度就是其中之一。那么浓度对速率是如何影响的呢？下面我们就来探究不同浓度的草酸和高锰酸钾酸性溶液反应的速率。药品有 0.1 摩尔每升的草酸、0.2 摩尔每升的草酸、0.01 摩尔每升的高锰酸钾溶液和 9.2 摩尔每升的硫酸。仪器有试管、胶头滴管和秒表。同学们能写出草酸和高锰酸钾酸性溶液反应的方程式吗？大家对草酸可能比较陌生，老师给大家提供一个资料卡片。同学们写好了吗？草酸它具有较强的还原性，被氧化生成了二氧化碳，高锰酸根被还原生成了二价的锰离子。通过这个反应，我们用哪些方案可以测定反应的速率呢？
生：高锰酸根如果完全被还原，溶液的颜色就会褪去，所以我们可以测量溶液褪色的时间。草酸被氧化生成了二氧化碳，我们还可以观察产生气体的快慢。当然，我们还可以测量溶液的 pH 变化等等。
师：非常好。下面我们就进行对比实验，来看 0.1 摩尔每升的草酸和 0.2 摩尔每升的草酸在酸性条件下和高锰酸钾进行反应，测量褪色的时间。在这里特别提醒同学们的是，一定要控制变量，因为我们是测量不同浓度的草酸对反应数据的影响，所以只有草酸的浓度我们来改变它，其他的条件都要相同。请看实验，加 4 滴 0.01 摩尔每升的高锰酸钾，并计时，观察溶液变化。加入 0.2 摩尔每升草酸溶液时，时间约为 27 秒；加入 0.1 摩尔每升草酸溶液时，反应用时 45 秒。说明在其他条件不变时，反应中增加反应物草酸溶液的浓度，可增大该化学反应的速率。
实验表明，0.1 摩尔每升的草酸溶液褪色需 45 秒，0.2 摩尔每升的草酸仅需 27 秒。可以得出结论：在相同的条件下，增大反应物的浓度，可以加快反应的速率。我们也可以观察产生气泡的速率，但是现象不是很明显。老师在这里改用了传感器来测定封闭条件下二氧化碳的含量。请同学们预测，随着反应的进行，二氧化碳的含量的变化趋势是什么样的呢？
生：随着反应的进行，由于反应物的浓度在减小，那产生二氧化碳的速率应该会减慢。
师：现象是这样的吗？实验是检验真理的唯一标准，我们来看，这是实验装置图，在封闭条件下，用二氧化碳传感器同时测草酸被氧化放出二氧化碳的含量。请认真观看实验曲线。同学们知道，蓝线代表的是 0.1 摩尔每升的草酸，还是 0.2 摩尔每升的草酸呢？
生：显然，它产生二氧化碳的速率相对比较快，它应该是 0.2 摩尔每升的草酸，红线代表的是 0.1 摩尔每升的草酸。
师：和我们之前的预测不完全相同，请同学们思考，二氧化碳的含量有怎样的变化趋势呢？又说明了什么？
生：二氧化碳的含量刚开始缓慢增大，过一会迅速增大，说明了反应的速率刚开始较慢，过一会迅速加快。
师：为什么反应的速率会迅速增大呢？我们一起来进行分析。是反应物的浓度造成的吗？
生：那肯定不是，因为随着反应的进行，反应物的浓度在减小。
师：是温度吗？如果这个反应放热导致温度升高，有可能速率加快。是催化剂吗？有的同学说，在这个反应中没有加入催化剂啊。但是有没有可能生成物中出现了能催化的物质呢？如果出现了，你觉得最可能是哪一种物质起催化作用呢？
生：二氧化碳气体出去，水原溶液中就有，所以最可能起到催化作用的应该是锰离子。
师：那到底是哪一种因素对反应的速率造成了影响呢？我们还需要通过实验进行验证。首先看一看草酸和高锰酸钾酸性溶液反应的热效应，看是不是反应放热了，引起了速率的变化。我们为了进行控制变量，做了一个对比实验，看反应过程中温度的变化。请同学们来观看这个图，蓝线代表是水中加入硫酸，红线代表草酸和高锰酸钾反应的温度变化。在这里我要解释一下，刚开始曲线的突变，是因为我们加入 9.2 摩尔每升的硫酸稀释所放出来的热量。那么在反应的过程中，我们发现通过对比，温度升高了 0.8 摄氏度，这个温度上升的幅度很小，它对反应速率的影响是非常有限的。那也就是说，速率的快速增大应该不是温度造成的。那我们继续来看，二价的锰离子是否在这个反应中起到了催化作用呢？我们仍然进行对比，在其中一个试管中加入硫酸锰固体来测高锰酸钾褪色的时间。好在这里呢，我还要强调一定要控制变量，这样才有可比性。我们来看实验视频，在计时过程中，加入硫酸锰固体，振荡继续计时，记录到溶液褪色时间为 19 秒。请着重观察以下现象，加入硫酸锰固体后，在实验中溶液褪色所需的时间明显少于未加硫酸锰固体所需的时间。通过实验对比，加入硫酸锰褪色时间仅有 19 秒，说明相同条件下，加入硫酸锰固体的反应褪色时间短，锰离子确实起到了催化作用。对于一个反应来说，如果它的生成物起到了催化作用，我们把这样的反应称之为自催化反应。