2020版化学鲁科版选修4学案：第2章第3节第2课时外界因素对化学反应速率的影响Word版含解析

1、第 2 课时外界因素对化学反应速率的影响 核心素养发展目标1宏观辨识与微观探析：通过实验，从宏观上认识浓度、压强、温度、 催化剂等外界因素影响化学反应速率的规律及原因， 知道反应速率常数、活化能的含义，能 根据相应规律解决实际问题。 2.证据推理与模型认知：建立分析探究外界因素影响化学反应 速率的思维模型，即“实验现象T影响规律T理论解释”，促进“证据推理”核心素养的发 展。 一、浓度、压强对化学反应速率的影响 1. 浓度对化学反应速率的影响 (1) 影响规律 其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率增大;遨小反应物的浓度，反应速率减小。 _ (2) 定量关系 反应速率方程 对于任意一个化学

2、反应 aA + bB=cC+ dD，其反应速率方程为 v = kcm(A) cn(B)，式子中 m、 n、k 都是由实验测得，与化学方程式中的系数无关 反应速率常数(k) 含义 表示单位浓度下的化学反应速率 单位 不同反应速率方程中 k 的单位不同 意义 通常反应速率常数 k 越大，反应进行得越快 影响因素 与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面积性质等因素的影响 :相关链接】 1. 有效碰撞 槪念：谊爐发坐化悻反应的碰憧 桂的足够的能址 仕有合适的取向 叮反应速率时光累：厳挾时矮率越离，则反应座率越快 2. 活化能和活化分子 |新知导学 - 启迪思维探究规律 有效碰撞理论 (1) 活化分子：

3、能够发生有效碰撞的分子。 (2) 活化能：活化分子所多出的那部分能量 (或普通分子转化成活化分子所需要的能量 )。 3. 反应物、生成物的能量与活化能的关系图 L 特别提示 (1) 对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。 (2) 固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。块状 固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率。 (3) 对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改 变。 :相关链接】 浓度影响化学反应速率的微观解释 反应物浓度增大T单位体积内活化分子数增多T单位时间内有效碰撞几

4、率增加T反应速率 加快；反之，反应速率减慢。 :例 11 把下列 4 种 X 溶液，分别加入到 4 个盛有 10mL2mol1盐酸的烧杯中，并加水稀释 到 50mL，此时 X 与盐酸缓缓地进行反应，其中反应速率最大的是 ( ) -1 -1 A. 20mL,3mol L B. 20mL,2mol L -1 -1 C. 10mL,4mol L D. 10mL,2mol L 答案 A 解析 此题主要考查浓度对化学反应速率的影响， X 溶液的浓度大小决定了反应速率的快 慢。此题很容易错选 C 选项，实际上应考虑加水稀释后溶液中 X 的浓度，同一体积的溶液 中 X 的物质的量越大，浓度就越大， A 中

5、X 的物质的量最大，故反应速率最大。 :考点 1 外界因素对化学反应速率的影响 :题点】浓度对化学反应速率的影响 思维启迪 (1) 分析两溶液混合后反应物浓度对反应速率的影响时，应根据混合后溶液中反应物的浓度， 而不是混合前溶液的浓度。 -E：反应的活化能 洽化分子变成主底物 分子禅战时能蜀 LE-E注反应热 (2) 分析溶液中进行的离子反应浓度对反应速率的影响时，应注意离子浓度改变的方式，加 入无关的离子时，不影响反应速率。 2. 压强对化学反应速率的影响 (1)影响规律 对于气体反应，其他条件不变时，压强与浓度成正比，增大压强，化学反应速率增大，减小 压强，化学反应速率减小。 对于只有固体

6、和液体参加的反应，压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。 L 特别提示- - 压强是否影响化学反应速率，取决于是否影响反应物的浓度。 1 恒容下充入稀有气体，气体压强增大，但反应物浓度不变，故反应速率不变。 2 恒压下充入稀有气体，气体压强不变，但体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。 :相关链接】 压强影响化学反应速率的微观解释 增大压强T气体体积缩小T反应物浓度增大T单位体积内活化分子数增多T单位时间内有 效碰撞几率增加T反应速率加快；反之，反应速率减慢。 高温 :例 21 反应 3Fe(s)+ 4 出 09) 口 FesO4(s) + 4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，试

7、回答： (1) 增加 Fe 的量，其反应速率 _ (填“增大” “不变”或“减小”，下同 )。 (2) 将容器的体积缩小一半，正反应速率 _ , 逆反应速率 _ 。 (3) 保持体积不变，充入 N2使体系压强增大，正反应速率 _ ，逆反应速率 _ 。 (4) 保持压强不变，充入 N2使容器的体积增大， 正反应速率 _ ,逆反应速率 _ 。 答案不变增大增大不变不变减小减小 解析(1)Fe 为固体，因此增加 Fe 的量，反应速率不变。 将容器的容积缩小一半，体系 中各气态物质的浓度均增大，正反应速率和逆反应速率都增大。 (3)保持容器的容积不变， 充入 N2使体系压强增大，体系中各物质的浓度不变

8、，正反应速率和逆反应速率均不变。 (4) 保持压强不变，充入 N2使容器的容积增大，体系中各气态物质的浓度均减小，正反应速率 和逆反应速率均减小。 :考点 1 外界因素对化学反应速率的影响 :题点】压强对化学反应速率的影响 :相关链接】 (1)改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的 反应体系，有以下几种情况： 恒温时，增大压强，体积缩小，浓度增大，反应速率增大。 恒容时，充入气体反应物，浓度增大，总压强增大，反应速率增大。 恒容时，充入“稀有气体”， 总压强增大，但反应体系中各物质的浓度不变，反应速率不 变。 恒压时，充入“稀有气体”，体积增大，反应体系中

9、各物质的浓度减小，反应速率减小。 压强对反应速率的影响常见的误区 误区一忽视物质的状态 解题过程中，若忽视反应物或生成物是否为气体， 则可能会错误判断压强对反应速率的影响。 误区二惰性气体引起的失误 不要看到压强增大，就认为反应速率加快， 忽视了体积不变充入惰性气体时， 压强虽然增大， 但参加反应的各物质的浓度没有改变， 反应速率也不改变这种特殊情况； 或者看见题目中加 入惰性气体，则一律判断为对反应速率无影响， 忽视恒温恒压条件下， 充入惰性气体可使容 器体积增大，反应物浓度减小的特殊情况。 二、温度对化学反应速率的影响 1. 影响规律 当其他条件不变时，升高温度，化学反应速率增大，卫低温度

10、，化学反应速率减小。 _ 2. 经验规律 范托夫近似规律：对于在溶液中发生的反应，温度每升高 10K，反应速率增加到原来的 2 4 倍。利用此经验规律可以对一些反应的化学反应速率做粗略估计。 3. 理论解释 过渡态：一种旧键没有完全断裂、新键没有完全形成的高能量的中间状态。 活化能：过渡态的能量与反应物的能量之差。符号: Ea,单位：kJmo|T。不同的基元反 应活化能值不同，因此化学反应速率不同。 (3)_ 解释：升高温度，可以提高反应物分子的能量 _ ，增大反应物分子形成活化分子的比例， 反应速率增大。 ( 特 别提示 - 1 温度对反应速率的影响规律，对吸热反应、放热反应都适用，且不受反

11、应物状态的限制。 升温时，化学反应速率增大；降温时，化学反应速率减小。 2 一般而言，温度对化学反应速率的影响比浓度、压强等对化学反应速率的影响要大，也 更容易控制。 :相关链接】 温度影响化学反应速率的微观解释 升高温度T活化分子的百分数增大T单位时间内有效碰撞几率增加T反应速率加快；反之， 反应速率减慢。 :例 3 一定温度下，反应 出+ Cl2=2HCI 中的某一基元反应 H2+ CI=HCI + H ,其能量变 化如下图所示。HHCI表示反应物分子旧化学键没有完全断裂、新化学键没有完全形成 的过渡态。 过渡态H -H-C1 , 0,下列叙述正确的是 ( ) A 在容器中加入氩气，反应速

12、率不变 B .加入少量 W，逆反应速率增大 C.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D .将容器的体积压缩，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增大 答案 A F 列条件的改变 B 项错误；体积不变，通入 H20(g)，增大反应物浓度，化学反应速率加快, C 项错误；压强不变充入 N2,体积增大气 D 项错误。 2Z(g)达到平衡后，仅减小压强对反应产生的 解析 在容器中加入氩气，压强增大，但参与反应的物质的浓度不变，所以反应速率不变, A 项正确；W 是固体，所以加入少量 W，正、逆反应速率均不变， B 项不正确；升高温度, 正、逆反应速率均增大， C 项不正确；将容器的体积压缩，可增

13、大单位体积内活化分子数， 有效碰撞次数增多，反应速率加快，但活化分子的百分数不变， D 项不正确。 :考点化学反应速率影响因素的相关综合 :题点】由条件的变化判断对化学反应速率的影响 4. 对于某一可逆反应，使用催化剂的作用在于 （ ） A .提高反应物的平衡转化率 B .同等程度改变正、逆反应速率 C.增大正反应速率，减小逆反应速率 D 改变平衡混合物的组成 答案 B 解析根据催化剂的作用原理可知：催化剂不能改变平衡转化率，不能影响化学平衡的移动。 能同等倍数地改变正、逆反应速率。 值得注意的是，催化剂不是只提高正反应速率，而是同 时、同等程度地提高正、逆反应速率。 :考点】外界因素对化学反

14、应速率的影响 :题点丨催化剂对化学反应速率的影响 5. 在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应： 2SO2（g） + 02（g） 2SO3（g）。 （1）600 C时，在一容积为 2L 的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至 10min 和 20min时，分别改变了影响反应的一个条件，反应过程中 SO2、02、SO3物质的量变化如 右图所示，前 10min正反应速率变化趋势是逐渐 _ （填“增大” “减小”或“不变” ）; 前 15min内用 SO3表示的平均反应速率为 _ 。 图中反应进程，表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是 (3) _ 根据图中判断，10min时改变的条件可能

15、是 _ ; 20min时改变的反应条件可能是 _ 。 a.加入催化剂 b.缩小容器容积 c.降低温度 d.增加 02的物质的量 答案 减小 1.33 x 103mol L1 min (2)15 20min,25 30min (3)ab d 解析 (1)前 10 min随着反应的不断进行，反应物 SO2和 02的浓度不断减小，正反应 1.33 x 10-3 mol L 1 min 一 S反应过程中 SO2、O2、SO3物质的量不随时间变化的时间 段，即 1520min和 2530min反应处于平衡状态。 1015min 三条曲线的斜率突然增 大，说明反应速率突然增大，其原因可能是加入催化剂或缩小

16、容器容积。反应进行至 20min 时，O2的物质的量突然增大，平衡发生移动， SO2、SO3的物质的量随之发生变化。 :考点丨化学反应速率影响因素的相关综合 :题点】化学反应速率影响因素的相关图像 |课时对点练 题组一浓度、压强对化学反应速率的影响 1.常温下，反应 A + B=AB，按以下情况进行: 四者反应速率大小关系是 C. 速率变化趋势是逐渐减小，前 15 min内用 SO3表示的平均反应速率为 0.04 mol 2 L x 15 min 20mL 溶液中含 A、 B 各 0.01mol 50mL 溶液中含 A、 B 各 0.05mol 0.1mol L 1 的 A、 B 溶液各 10

17、mL 0.5mol L 1 的 A、B 溶液各 50mL 答案 A 解析中 c(A) = c(B) 0.01mol _ 1 0.02L = OE。1 L ； 1 0.1mol L x 0.01L 中 c(A) = c(B) = = 0.05mol L 0.01L + 0.01L 1 0.5mol x 0.05L 1 中 c(A) = c(B) = = 0.25mol L 。 0.05L + 0.05L 在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为 。 :考点 1 外界因素对化学反应速率的影响 :题点】浓度对化学反应速率的影响 2. 100mL3mol 1的硫酸溶

18、液跟过量锌粉反应， 在一定温度下，为了减缓反应进行的速率， 又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的 ( ) A . Na2CO3 固体 B. 3mol -L1 的硫酸 C. CH3COOK 溶液 D . KNO3 溶液 答案 C 解析 A 项，Na2CO3+ H2SO4=Na2SO4+ H2O+ CO2 t，既降低了 c(H +)，反应速率减小， 又减少了 n(H +)， 生成的 H2减少；B 项， c(H +)不变，n(H +)增大， 反应速率不变， 生成的 H2增加；C 项，CH 3COO + H + CH3COOH，降低了 c(H +)，反应速率减小，因为 2CH3COOH +

19、Zn=(CH 3COO)2Zn+ H2T，故产生 出 的总量不变； D 项，NO在酸性条件 下具有强氧化性，消耗 H + ,且被还原为 NO,产生H2的总量减少。 :考点 1 外界因素对化学反应速率的影响 :题点】浓度对化学反应速率的影响 3 .对于反应 C(s) + H 2O(g) CO(g) + H 2(g)，其他条件不变时，下列措施不能改变化学反 应速率的是( ) A .增大 C(s)的量 B .增大 H2O(g)的浓度 C.增大 CO(g)或 H2(g)的浓度 D .减小 H2O(g)的浓度 答案 A 解析改变浓度，可以改变化学反应速率，而改变固体物质的物质的量不能改变化学反应速 率，

20、因为固中 c(A) = c(B)= 0.05mol 0.05L =1mol 体物质的浓度可视为常数。 :考点】外界因素对化学反应速率的影响 :题点】浓度对化学反应速率的影响 4. (2018 大同高二测试)对于反应：N2(g) + 02(g) 2NO(g)，在密闭容器中进行，下列条 件能加快反应速率的是( ) A .增大体积使压强减小 B .体积不变，充入 N2使压强增大 C.体积不变，充入氦气使压强增大 D .使总压强不变，充入氖气 答案 B 解析 增大体积引起浓度减小，反应速率减慢；体积不变充入 N2 , N2的浓度增大，反应速 率加快；体积不变，充入氦气，各反应物的浓度并没有改变，反应速

21、率不变；总压不变，充 入氖气，体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢。 :考点 1 外界因素对化学反应速率的影响 :题点】压强对化学反应速率的影响 题组二温度、催化剂对化学反应速率的影响 5. 反应：A(g) + 3B(g) 2C(g) AH v 0,达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中 正确的是( ) A .正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向右移动 B .正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向左移动 C.正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向右移动 D .正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向左移动 答案 C 解析 降低温度，v正、v逆均减小，平衡向放热反应方向移动，即平衡正向移动。

22、:考点 1 外界因素对化学反应速率的影响 :题点】温度对化学反应速率的影响 6. 下列说法中不正确的是 ( ) A催化剂能改变化学反应速率 B 催化剂能降低化学反应的活化能 C 反应前后催化剂的质量和化学性质不发生变化 D 任何温度下，只要加入正催化剂，反应速率就会加快 答案 D 解析催化剂在一定温度下才能发挥催化作用，在适宜的温度下催化活性最大。 :考点】外界因素对化学反应速率的影响 :题点】催化剂对化学反应速率的影响 7. 已知分解 1molH2O2放出热量 98kJ，在含少量的溶液中，H2O2分解的机理为 H2O2+一 H2O + IO慢 H2O2+ IO 一一 H2O+ O2+ I快

23、下列有关该反应的说法正确的是 ( ) A .反应速率与的浓度有关 B. IO也是该反应的催化剂 1 C. 反应活化能等于 98kJ mol D. V(H2O2)= V(H2O) = v(O2) 答案 A 解析 H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的， 1 浓度越大，反应速率越快， A 项正 确；根据总反应可确定该反应的催化剂为 1,而 IO 为中间产物，B 项错误；根据所给信 息无法确定反应活化能， C 项错误；反应速率关系为 V(H2O2)= V(H 2O) = 2V(O2), D 项错误。 题组三化学反应速率影响因素的相关综合 &下列措施能明显增大化学反应速率的是 ( ) A

24、.钠与水反应增大水的用量 B .将稀硫酸改为 98%的浓硫酸与锌反应制取氢气 C.在硫酸溶液与氢氧化钠溶液反应时，增大压强 D .恒温恒容条件下，在合成氨反应中增加氮气的量 答案 D 解析 增大水的用量对 Na 与水的反应速率无明显影响， A 项错误；改为浓硫酸后将得不到 H2, B 项错误；无气体参与和生成的反应， 压强变化对化学反应速率无明显影响， C 项错误; 增大反应物的浓度可以加快反应速率， D 项正确。 :考点】化学反应速率影响因素的相关综合 :题点 I由化学反应速率的变化判断相应的措施 9.反应 2A(g) 2B(g) + C(g) AH0，达平衡时，要使 A 的浓度增大、V正增

25、大，应采取 的措施是( ) A .降温 B .加催化剂 C. 升温 D .加压 答案 D 解析 降温使正、逆反应速率都减小，升温使正、逆反应速率都增大， A 错误；催化剂只改 变反应速率，而平衡不移动， B 错误；AH0，表示正反应为吸热反应，升温使平衡向正反 应方向移动，A 的浓度减小，C 错误；加压能使反应速率加快，该反应为气体体积变大的反 应，所以压强变大，平衡逆向移动， A 的浓度增大，D 正确。 :考点】化学反应速率影响因素的相关综合 :题点丨由化学反应速率的变化判断相应的措施 10已知某可逆反应在密闭容器中进行： A(g) + 2B(g) 3C(g) + D(s) AH0，如图中曲

26、线 b 代表一定条件下该反应的进程。若使曲线 b 变为曲线 a，可采取的措施是( ) 增大 A 的浓度 缩小容器的容积 增大 B 的浓度升高温度 加入合适的催化剂 A .B .C.D . 答案 C 解析 观察图中的曲线 a、b,主要看两处：转折点的先后。转折点对应的横坐标代表达 到化学平衡状态所需的时间， 题图中曲线 a 比曲线 b 先转折，说明曲线 a 表示的化学反应速 率比曲线 b 表示的化学反应速率大， 达到化学平衡所需的时间较短。 水平线的高低。图中 曲线 b 和曲线 a 的水平线相重合，说明 A 的转化率不变。所以使曲线 b 变为曲线 a,采取的 措施只能是使化学反应速率增大，而不能

27、使化学平衡发生移动。因 D 呈固态，故该反应是 化学反应前后气态物质的物质的量不变的反应， 所以加入催化剂或增大压强都只能使化学反 应速率增大，而不会使化学平衡发生移动。 :考点 1 化学反应速率影响因素的相关综合 :题点】化学反应速率与化学平衡的图像 11. 在一定条件下，向某一密闭容器中加入一定量的 HI或一定量的 PCI5,反应达到平衡后， 在 X 时刻改变条件，其反应速率与时间的变化关系均可用如图表示。那么对于不同反应在 ti时刻改变条件的叙述正确的是 ( ) o fi rA A .对于 2HI(g) 12(g) + H2(g)反应，ti时刻保持温度和体积不变，再加入一定量的 HI B

28、 .对于 2HI（g） l2（g）+ H2（g）反应，ti时刻保持温度和压强不变，再加入一疋量的 HI C. 对于 PCl5（g） PCl3（g） + Cl2（g）反应，ti时刻保持温度和体积不变， 再加入一定量的 PCI5 D. 对于 PCl5（g） PCl3（g） + Cl2（g）反应，ti时刻保持温度和压强不变， 再加入一定量的 PCI3 答案 B 解析 保持温度和体积不变，再加入一定量的 HI , ti时刻逆反应速率与平衡速率相同， A 项错误；保持温度和压强不变，再加入一定量的 HI, ti时刻正反应速率大于平衡速率，逆 反应速率小于平衡速率，平衡正向移动， B 项正确；保持温度和体

29、积不变，再加入一定量的 PCl5, ti时刻逆反应速率与平衡速率相同， C 项错误；保持温度和压强不变，再加入一定量 的 PCl3,平衡逆向移动，D 项错误。 :考点 1 化学反应速率影响因素的相关综合 :题点】化学反应速率与化学平衡的图像 i2.在容积不变的密闭容器中存在如下反应： 2SO2（g） + 02（g） 2SO3（g） AH0，某 研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响。下列分析正确的是 A 图I表示的是 ti时刻增大。2的浓度对反应速率的影响 B .图n表示的是 ti时刻加入催化剂后对反应速率的影响 C.图川表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高 D

30、 图川表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高 答案 B 解析 若增大氧气的浓度，正反应速率突然变大，逆反应速率瞬间不变，然后渐渐变大， A 项错误；加入催化剂，正、逆反应速率同等倍数地增大，但平衡不移动， B 项正确；观察图 川，达到平衡时 SO2的转化率不相等，故甲、乙两条曲线不可能是由催化剂引起的， C 项错 误；增大压强，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，但 SO2的转化率增大，D 项错误。 :考点】化学反应速率影响因素的相关综合 :题点】化学反应速率与化学平衡的图像 反应速率 i3.下图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。F 列叙述与示意图不相 符合的是( ) A

31、 .反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等 B 该反应达到平衡态I后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态n c.该反应达到平衡态I后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态n D .同一种反应物在平衡态I和平衡态n时浓度不相等 答案 c 解析 减小反应物浓度的瞬间， 逆反应速率不变，正反应速率迅速降低， 且达到新平衡时的 反应速率比原平衡时的速率小，这与图像不符， C 错。 :考点】化学反应速率影响因素的相关综合 :题点1化学反应速率与化学平衡的图像 打综合强化 14. 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中， 发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成 速率。请回答下列问题： (1) _

32、 上述实验中发生反应的化学方程式有 _ (2) _ 硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 _ (3) 要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有 _ _ (答两种)。 (4) 为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。 将表中所给的混合溶液分别加入到 6 个盛有过量 Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录 获得相同体积的气体所需的时间。 实验 混合溶液 A B C D E F 4mol L H2SO4/mL 30 Vi V2 V3 V4 V5 饱和 CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 JiJi应速H2O/mL V7 V8 V9 V

33、io 10 0 请完成此实验设计，其中： V! = _ , V6= _ , V9= _ 该同学最后得出的结论为当加入少量 CuS04溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当 加入的 CuS04溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降 的主要原因： _ 答案 （1）CuS04+ Zn=ZnSO4+ Cu, Zn + H2SO4=ZnSO4+ H2f （2）CuSO4与 Zn 反应产 生的 Cu与 Zn形成 Cu Zn原电池，加快了氢气产生的速率 （3）升高反应温度、适当增加硫 酸的浓度、增加锌粒的比表面积等 （答案合理即可）（4）30 10 17.5当加入一定量 的 Cu