新苏教版高中化学选择性必修1学案：2.1.2 影响化学反应速率的因素

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第2课时影响化学反应速率的因素[核心素养发展目标]1.宏观辨识与微观探析：通过实验，从宏观上认识外界因素影响化学反应速率的规律，并能从活化分子的有效碰撞等微观的角度进行分析解释。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→影响规律→理论解释”，促进“证据推理”核心素养的发展。一、浓度对化学反应速率的影响1．内因在相同条件下，不同的化学反应的反应速率首先是由反应物的组成、结构和性质等因素决定的。2．实验探究浓度对化学反应速率的影响实验操作实验现象均出现浑浊，先后顺序为A、B、C实验结论c(Na2S2O3)增大，产生浑浊的速率加快规律总结其他条件相同时，增大反应物的浓度，反应速率增大；减小反应物的浓度，反应速率减小3.理论解释(1)碰撞理论——化学反应的微观条件①活化分子：化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子。②活化能：活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。③用碰撞理论理解化学反应的过程④有效碰撞与化学反应速率的关系有效碰撞的频率越高，则反应速率越快。(2)基元反应①概念为了简化化学反应研究的模型，我们重点考查最简单的化学反应，即反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应，称为基元反应。②基元反应的活化能与反应速率的关系每个基元反应都有对应的活化能，反应的活化能越大，活化分子所占比例越小，有效碰撞的比例也就越小，故化学反应速率越小。(3)浓度对化学反应速率的影响的微观解释反应物浓度增大→单位体积内活化分子数目增多→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢。(1)锌和硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越大()(2)活化分子间的碰撞一定能发生化学反应()(3)所有的化学反应都是经历几步基元反应完成的()(4)增加固体反应物的质量，化学反应速率增大()(5)增大反应物的浓度，虽然活化分子百分比未变，但单位体积内分子总数增加，使单位体积内活化分子总数增加，化学反应速率加快()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√1．所有的化学反应都是几个基元反应的总反应，对吗？举例说明。提示不对。有的化学反应一步就能完成，它既是基元反应又是总反应，如CO＋NO2=CO2＋NO就是基元反应。2．有同学认为活化分子总数多的，反应速率快；有效碰撞次数多的，反应速率快。你同意他的观点吗？并说明理由。提示不同意，应该是单位体积内活化分子总数多的反应速率快；单位时间内有效碰撞次数多的反应速率快。1．下列说法正确的是()A．活化分子具有的能量是活化能B．活化分子的总数越多，反应速率越大C．某一反应的活化分子的百分数是个定值D．单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越大答案D解析单位体积内活化分子总数越多，有效碰撞几率越大，反应速率越大，B错误；只有在一定条件下，活化分子在反应物中所占百分数才是定值，C错误。2．已知反应：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。下列各组反应是在相同温度下发生的，则最快产生浑浊的是()选项反应物硫代硫酸钠溶液硫酸溶液A0.2mol·L－1，20mL0.2mol·L－1，20mLB0.5mol·L－1，20mL0.5mol·L－1，20mLC1.0mol·L－1，20mL1.0mol·L－1，20mLD1.0mol·L－1，20mL1.2mol·L－1，20mL答案D解析反应物浓度越大，反应速率越快，则越快产生浑浊，D项中Na2S2O3和H2SO4的浓度最大，则反应速率最快，最先出现浑浊。3．相同温度条件下，将下列4种不同浓度的NaHCO3溶液，分别加入到4个盛有20mL0.06mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释至50mL，NaHCO3溶液与盐酸反应产生CO2的速率由大到小的顺序是____________________。①20mL,0.03mol·L－1②20mL,0.02mol·L－1③10mL,0.04mol·L－1④10mL,0.02mol·L－1答案①>②＝③>④解析混合后浓度对化学反应速率的影响注意事项(1)对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，其质量改变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。(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。

二、压强对化学反应速率的影响1．研究对象——气体模型的理解对于气体来说，在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比。如图所示：对于有气体参加的反应，在密闭容器中保持温度不变时，增大压强，气体体积减小，反应物浓度增大，化学反应速率增大。2．微观解释增大压强→气体体积减小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率增大；反之，反应速率减小。对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(1)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氮气，反应速率________，原因是___________。(2)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氦气，容器内总压强________，反应速率________，原因是容积不变，充入氦气，____________________。(3)恒温恒压条件下，向反应体系中充入氦气，反应速率__________，原因是压强不变，充入氦气，容积______，反应物___________________________。(4)恒温条件下，增大容器体积，正反应速率减小，逆反应速率________。答案(1)增大容积不变，充入氮气，反应物氮气的浓度增大，反应速率增大(2)增大不变反应物氮气、氢气的浓度均未变，反应速率不变(3)减小增大氮气、氢气的浓度减小，反应速率减小(4)减小1．(2022·河北承德高二检测)在一定条件下的密闭容器中存在下列四个化学反应，增大容器的体积对化学反应速率没有影响的是()A．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)B．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)C．CO2(g)＋H2O(l)H2CO3(aq)D．Fe3＋(aq)＋3SCN－(aq)Fe(SCN)3(aq)答案D解析增大容器的体积对于没有气体参加或生成的反应的反应速率无影响，D项正确。2．(2021·南京检测)在一密闭容器中充入1molH2和1molI2，压强为pPa，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH<0，改变下列条件能加快化学反应速率的是()A．保持容器容积不变，向其加入1molN2(N2不参加反应)B．保持容器容积不变，向其中加入1molH2C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molN2(N2不参加反应)D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molH2(g)和1molI2(g)答案B解析保持容器容积不变，向其中加入1molN2，参加反应的物质的浓度不变，则反应速率不变，故A不符合题意；保持容器容积不变，向其中加入1molH2，反应物浓度增大，反应速率增大，故B符合题意；保持容器内气体压强不变，向其中加入1molN2，体积增大，反应物的浓度减小，则反应速率减小，故C不符合题意；保持容器内气体压强不变，向其中加入1molH2(g)和1molI2(g)，因体积增大为2倍，物质的量增大为2倍，则浓度不变，反应速率不变，故D不符合题意。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。三、温度、催化剂对化学反应速率的影响1．温度对化学反应速率的影响(1)实验探究实验操作实验现象溶液紫红色褪去所需时间长短：甲>乙>丙实验结论其他条件相同时，反应物的温度越高，反应速率越快(2)影响规律：其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。经验规律，一般温度每升高10K，反应速率可增加2～4倍。(3)微观解释反之，反应速率减小。2．催化剂对化学反应速率的影响(1)实验探究原理2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑实验操作实验现象A、B两试管立即产生大量气泡，C试管产生气泡很慢结论FeCl3、MnO2对H2O2的分解都有催化作用，都能加快H2O2的分解(2)影响规律：当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大。3．用过渡态理论解释催化剂使化学反应速率增大(1)过渡态理论简介：反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。如图所示：Ea是正反应的活化能，Ea′是逆反应的活化能。(2)过渡态理论对催化剂影响化学反应速率的解释使用催化剂→改变了反应的路径(如图)，反应的活化能降低→活化分子的百分数增大→反应速率加快。4．其他因素对化学反应速率的影响如反应物间的接触面积、光照、电磁波、超声波等，也会对化学反应的速率产生影响。(1)升高温度，C＋CO22CO(吸热反应)反应速率加快，而N2＋3H22NH3(放热反应)反应速率会减慢()(2)升高温度，会使分子的平均能量升高，活化分子所占百分数增大，从而使反应速率加快()(3)催化剂可以降低反应的活化能，也可以改变反应的ΔH()(4)一种催化剂可以催化所有的反应()答案(1)×(2)√(3)×(4)×某校化学活动社团做了如下探究实验：利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究外界条件改变对化学反应速率的影响。实验数据如表所示：实验序号实验温度/KKMnO4溶液(含硫酸)H2C2O4溶液H2O溶液颜色褪至无色时所需时间/sV/mLc/(mol·L－1)V/mLc/(mol·L－1)V/mLA29320.0250.13t1B29320.0230.1V18C31320.02V20.15t2(1)写出相应反应的离子方程式。提示2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。(2)上述实验中主要探究哪些外界条件对化学反应速率的影响？B实验中V1的值为多少？提示A、B实验主要探究浓度对化学反应速率的影响，B、C实验主要探究温度对化学反应速率的影响。变量控制法探究实验中要求变量要唯一，故要求总体积相同，所以V1应为5。(3)实验中发现开始一段时间反应速率较慢，溶液褪色不明显，但不久突然褪色，反应速率明显加快，该同学认为是放热导致溶液温度升高所致。重做此实验，测定溶液不同时间的温度，结果如表：时间/s051015202530温度/K298299299299299.5300300结合表中数据，解释反应速率明显加快的原因。提示反应中生成了Mn2＋，可以催化该反应，随着Mn2＋浓度增大，化学反应速率加快。1．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()实验反应温度/℃Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/(mol·L－1)V/mLc/(mol·L－1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210答案D2．(2022·山西吕梁高二质检)亚氯酸盐(如NaClO2)可作漂白剂，在常温、不见光条件下可保存一年，在酸性条件下发生反应：5ClOeq\o\al(－,2)＋4H＋=4ClO2↑＋Cl－＋2H2O。开始时，反应非常慢，一段时间后，反应速率变快。对于该反应速率变快的原因，下列猜测最合理的是()A．ClO－起催化作用 B．H＋起催化作用C．Cl－起催化作用 D．ClO2的逸出答案C解析反应开始时就有ClO－和H＋，但是反应却非常慢，故既不是ClO－起催化作用也不是H＋起催化作用，A、B项错误；随着反应的进行，氯离子浓度逐渐增大，反应速率加快，故可能是氯离子起催化作用，C项正确；逸出ClO2不会出现反应速率突然加快的现象，D项错误。3.(2022·天津耀华中学高二月考)某反应过程能量变化如图所示，下列说法不正确的是()A．反应过程b有催化剂参与B．该反应为放热反应C．加入催化剂，可改变该反应的活化能D．有催化剂的条件下