6.1.2影响化学反应速率的因素-高一化学讲义（苏教2019）原卷版

专题6化学反应与能量变化第一单元化学反应速率与反应限度第2课时影响化学反应速率的因素[学习目标]1、了解化学反应速率的概念和表示方法，并能进行简单计算。2、理解影响化学反应速率的因素及规律，并能合理解释生产、生活中的相关化学现象。3、学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。课前预习课前预习知识点01影响化学反应速率的因素1．内因化学反应速率的大小主要取决于。2．外因（1）【实验探究】实验1：影响H2O2分解速率的因素实验操作实验现象实验结论在两支试管中各加入5mL4%H2O2溶液，向其中一只试管内加入MnO2粉末加入MnO2粉末的试管中产生气泡的速率明显加快催化剂能显著加快H2O2分解速率在两支试管中各加入5mL12%H2O2溶液，其中一只试管用水浴加热用水浴加热的试管中产生气泡的速率更快升高温度能加快H2O2分解速率在两支试管中分别加入5mL4%、12%H2O2溶液，再各加入2滴0.2mol·L1FeCl3溶液12%H2O2溶液中产生气泡的速率快H2O2溶液浓度越大，反应速率越快实验2：取两支试管，其中一支加入约5g块状大理石，另一支加入约5g粉末状大理石，再各加入5mL4mol·L1盐酸。实验现象：实验结论：（2）催化剂、反应温度和反应物浓度都是影响化学反应速率的外界因素：①当其他条件不变时，使用适当的催化剂能显著地化学反应速率；反应的温度越高，反应速率；反应物的浓度越大，反应速率。对于有气体参加的反应，反应体系的压强越大，反应速率。②增大固体反应物的接触面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积，与其他反应物的接触面积，化学反应速率。③反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能反应物之间的接触面积，有利于反应速率。④光照等条件对一些化学反应的速率也有一定影响。知识点02调控化学反应速率的方法1．变量控制法将多个因素问题拆解为多个问题分别开展研究，再进行综合分析，得出最后结论，这种方法称为变量控制法。2．调控化学反应速率的方法在分析影响H2O2分解反应速率的因素的实验中，影响反应速率（因变量）的因素有等。探究催化剂对H2O2分解反应速率的影响，自变量是；探究温度对H2O2分解反应速率的影响，自变量是；探究浓度对H2O2分解反应速率的影响，自变量是。知识点总结知识点总结内因（主要因素）化学反应速率大小主要由物质本身的性质决定,在其他条件相同时,反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越快;反应物的化学性质越不活泼,化学反应速率越慢。如其他条件相同时，Al、Fe和盐酸反应,反应速率由快到慢的顺序为Al>Fe。外因温度、浓度、压强、催化剂、固体反应物的表面积等对化学反应速率均有影响。1、实验探究——外界条件对化学反应速率的影响(1)催化剂对化学反应速率的影响实验操作实验现象①产生少量气泡②产生大量气泡实验结论MnO2可以使H2O2分解的速率加快(2)温度对化学反应速率的影响实验操作实验现象①产生气泡速率较慢②产生气泡速率较快实验结论对于反应2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快(3)浓度对化学反应速率的影响实验操作实验现象装有12%H2O2溶液的试管中先产生气泡实验结论增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快(4)固体反应物表面积对化学反应速率的影响实验操作实验现象加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢实验结论其他条件相同时，固体反应物表面积越大，大理石与盐酸的反应速率越大结论：升高温度化学反应速率加快，温度降低反应速率减慢。注：无论是放热反应还是吸热反应，升温都能加快化学反应速率。不能认为升温只会加快吸热反应的反应速率，温度对反应速率的影响与吸热、放热无关，也与反应物的状态无关。催化剂的加入会使化学反应速率改变。注：催化剂有正逆之分，正向催化剂会加快反应速率。反应物的浓度增大，反应速率加快，反应物浓度减小，反应速率减慢。注：纯液体和固体没有浓度，所以改变反应中纯液体和固体的用量不会改变反应速率。增大固体反应物表面积，化学速率加快，减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢。增大气态反应物的压强，化学反应速率加快，减小气态反应物的压强，化学反应速率减慢。注：压强对化学反应速率的影响只适用于有气体参与的化学反应,改变压强对化学反应速率产生影响的根本原因是引起物质浓度的变化,只有压强的变化引起物质浓度变化时才能改变化学反应速率。对于有气体参加的反应,增大反应体系的压强对化学反应速率的影响常有以下几种情况:（1）恒温时，增大压强→体积减小→浓度增大→化学反应速率加快;（2）恒温恒容时，充入反应气体反应物→总压强增大→反应物浓度增大→化学反应速率加快;（3）恒温恒容时,充人“惰性气体”→总压强增大,但各反应物的分压不变,则浓度不发生变化,所以化学反应速率不变;（4）恒温恒压时,充入“惰性气体”→容器容积增大引起反应物浓度减小→化学反应速率减慢。说明:“惰性气体”是指不参与反应的气体。【大招总结】1．浓度(1)只适用于有气体参加或在溶液中进行的化学反应。(2)在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率无影响。2．温度(1)对任何化学反应都适用，且不受反应物状态的影响。(2)不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，降低温度都能减小化学反应速率。3．压强(1)压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对化学反应速率的影响实现的。(2)由于固体或液体的体积受压强的影响很小，所以压强只影响有气体参加的化学反应的反应速率。(3)改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变化学反应速率，否则，化学反应速率不变。(4)压强改变的常见方式①恒温恒容：充入稀有气体→容器压强增大→各反应物的浓度不变→化学反应速率不变。②恒温恒压：充入稀有气体→容器体积增大→各反应物的浓度减小→化学反应速率减小。③恒温：缩小容器体积→容器压强增大→反应物浓度增大→化学反应速率增大。④恒温恒容：充入一种反应物→增大反应物浓度→化学反应速率增大。4．催化剂(1)催化剂参与化学反应，但其化学性质在反应前后保持不变。(2)催化剂只有在适宜的温度下才能最大限度地显示其催化作用，不同的催化剂所需要的适宜温度不一定相同。5.“探究化学反应速率的影响因素”属于探究反应规律类型的任务。设计此类任务实验方案的关键是变量控制，可按以下步骤进行思考。（1）定研究对象，如选定符合实验要求的化学反应。（2）确定自变量和因变量。在本实验中，自变量为浓度、温度、接触面积、催化剂等外界条件，因变量为化学反应速率。（3）设计实验操作，改变单一自变量。在此过程中，要明确通过实验操作应控制哪个自变量改变、哪些自变量不变。（4）确定因变量的观测指标。在本实验中,应确定通过观察哪些现象来判断化学反应的快慢。6.内因反应物的性质反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快外因温度温度越高，化学反应速率越快浓度增大反应物的浓度，可以加快化学反应速率催化剂催化剂可以改变化学反应速率压强有气体参加的反应，增大压强（减小容器容积），反应速率加快其他①增大固体反应物的表面积（即粉碎成小颗粒），反应速率加快②超声波、电磁波、光照等也能影响反应速率7.其他条件不变时，对于有气体参与的反应，增大压强（减小容器容积）相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小压强（增大容器容积）相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。典型例题典型例题【例1】O3在水中易分解，一定条件下，O3的浓度减少一半所需的时间(t)如表所示。pHt/minT/℃3.04.05.06.02030123116958301581084815503126157已知：O3的起始浓度为0.0216mol·L—1。下列说法正确的是A．pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是H+B．在30℃、pH=4.0条件下，O3的分解速率为1.67×10—6mol(L·s)—1C．根据表中数据可知，O3的分解速率随温度升高而增大，随pH增大而减小D．根据表中数据的递变规律，推测O3在下列条件下分解速率的大小关系为40℃、pH=3.0>30℃、pH=7.0【答案】B【分析】由表格数据可知，温度一定时，臭氧的分解速率随溶液pH增大而增大，说明对臭氧分解起催化作用的是氢氧根离子，溶液pH一定时，臭氧的分解速率随反应温度升高而增大。【详解】A．由分析可知，对臭氧分解起催化作用的是氢氧根离子，故A错误；B．由表格数据可知，在30℃、pH=4.0条件下，臭氧的浓度减少一半所需的时间为108min，则分解速率为≈1.67×10—6mol(L·s)—1，故B正确；C．由分析可知，温度一定时，臭氧的分解速率随溶液pH增大而增大，故C错误；D．由分析可知，温度一定时，臭氧的分解速率随溶液pH增大而增大，臭氧的分解速率随反应温度升高而增大，则无法比较40℃、pH=3.0条件下和30℃、pH=7.0条件下的臭氧的分解速率大小，故D错误；故选B。【例2】酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应的化学方程式为：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。某研究小组利用该反应来探究温度对反应速率的影响，进行如下四组实验。每组实验分别在0℃和80℃条件下进行。试判断最能实现研究目的的一组实验是组别KMnO4H2SO4H2C2O4温度℃记录的数据VmLCmol·L1VmLCmol·L1VmLCmol·L1A20.010.5120.10至气体不再产生所需要的时间80B20.10.5120.010至气体不再产生所需要的时间80C20.010.5120.10溶液完全褪色所需要的时间80D20.10.5120.010溶液完全褪色所需要的时间80A．A B．B C．C D．D【答案】C【详解】探究温度对反应速率的影响，即控制的变量是温度，就这一点A、B、C、D都符合要求；气体不再产生的现象做为反应终点，不易控制，A不符合题意；B、D选项KMnO4过量，无法看到溶液完全褪色的现象；故选C。【例3】下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是A．Cu能与浓硝酸反应，但不能与浓盐酸反应B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快C．与在常温、常压下不反应，放电时可反应D．Fe与浓盐酸反应比与稀盐酸反应快【答案】A【详解】A．Cu能与浓硝酸反应，但不能与浓盐酸反应，因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致，A符合；B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快，由酸的浓度不同所致，B不符合；C．与在常温、常压下不反应，放电时可反应，由反应条件不同所致，C不符合；D．Fe与浓盐酸反应比与稀盐酸反应快，由酸的浓度不同所致，D不符合；答案选A。【例4】少量铁粉与100mL0.01mol·L1的稀盐酸反应，反应速率太慢，为了加快此反应速率而不改变H2的量，可以使用如下方法中的①由铁粉换铁块②加NaNO3固体③将0.01mol·L1的稀盐酸换成98％的硫酸溶液④加CH3COONa固体⑤加NaCl溶液⑥滴入几滴硫酸铜溶液⑦升高温度(不考虑盐酸挥发)⑧改用100mL0.1mol·L1盐酸A．③⑤ B．①③ C．⑥⑦ D．⑦⑧【答案】D【详解】①由铁粉换铁块，反应速率减慢，故错误；②加NaNO3固体与酸形成硝酸，不产生氢气，故错误；③将0.01mol·L1的稀盐酸换成98％的硫酸溶液，发生钝化现象，故错误；④加CH3COONa固体，生成醋酸，氢离子浓度减小，反应速率减慢，故错误；⑤加NaCl溶液，氢离子浓度减小，反应速率减慢，故错误；⑥滴入几滴硫酸铜溶液，铁置换出铜，构成原电池，反应速率加快，但Fe少量，导致生成的氢气减少，故错误；⑦升高温度(不考虑盐酸挥发)，反应速率加快，故正确；⑧改用100mL0.1mol·L1盐酸，氢离子浓度增大，反应速率加快，故正确；故选D。【例5】将一块质量为5.0g的铝片投入盛有500mL0.5mol·L1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的曲线来表示，回答下列问题：(1)曲线O→a段不产生氢气的原因是_______。(2)曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是_______。(3)曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率。曲线c点以后产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是_______。【答案】铝片表面有Al2O3，硫酸首先与Al2O3反应氧化膜未完全反应掉，铝与硫酸接触的表面积较小随着反应的进行，硫酸溶液的浓度下降【分析】由图可知，开始不生成氢气，为氧化铝与硫酸的反应，然后Al与硫酸反应生成氢气，开始温度较低，由于反应放热，则温度升高反应速率加快，后来氢离子浓度减小，则反应速率减小。【详解】（1）铝是活泼性较强的金属，能迅速和空气中的氧气反应生成氧化铝，氧化铝首先稀硫酸反应生成硫酸铝和水，不产生H2，方程式为2Al2O3+6H2SO4=2Al2(SO4)3+6H2O，故答案为铝片表面有Al2O3，硫酸首先与Al2O3反应；（2）曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是氧化膜未完全反应掉，铝与硫酸接触的表面积较小，故答案为氧化膜未完全反应掉，铝与硫酸接触的表面积较小；（3）金属和酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，温度升高是影响反应速率的主要因素，化学反应速率加快，故答案为反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率。【点睛】明确反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率，随着反应的进行，溶液中的氢离子浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小是解答难点，也是解答关键。强化训练强化训练1．下列措施中，不能增大化学反应速率的是A．足量Zn与稀硫酸反应制取H2时，滴入几滴硫酸铜溶液B．用醋酸去水垢时，适当加热C．Fe与稀硝酸反应制取NO时，将稀硝酸换为浓硝酸D．KClO3分解制取O2时，添加少量MnO22．对于反应：N2+O22NO，在密闭容器中进行，下列条件中能减慢化学反应速率的是(假设温度不变)A．缩小体积使压强增大B．体积不变充入N2使气体压强增大C．体积不变充入He使气体压强增大D．压强不变，充入He使体积增大3．少量铁粉与100mL0.1mol/L的稀盐酸反应，若想减慢此反应速率而不改变H2的产量，可以使用如下方法中的①加H2O②降温③滴入几滴浓盐酸④加CH3COONa固体⑤加NaCl溶液⑥滴入几滴硫酸铜溶液A．①④⑤ B．②③⑥ C．①②⑤ D．①②④⑤4．在密闭容器中，一定条件下进行反应：；，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是A．加催化剂同时升高温度 B．升高温度同时充入C．加催化剂同时增大压强 D．降低温度同时减小压强5．表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表示的是选项反应甲乙A外形、大小相近的金属和水反应B溶液分别和不同浓度的溶液反应的溶液的溶液C溶液和溶液反应热水冷水D的过氧化氢溶液分解放出无粉末加粉末A．A B．B C．C D．D6．在反应C（s）+CO2（g）⇌2CO（g）中，可使反应速率明显增大的措施是：①降低压强；②升高温度；③增大CO2的浓度；④增加碳的量；⑤增大压强（

）A．①②③ B．②③④ C．①②③④ D．②③⑤7．已知：。某化学小组欲探究该反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响，进行如下表实验(忽略溶液体积变化)。实验中测定酸性溶液褪色的时间。下列说法错误的是编号酸性溶液体积/溶液体积/水的体积/反应温度/℃反应时间/I220202.1II21205.5III20500.5A．B．实验I、III的目的是探究温度对化学反应速率的影响C．若加入酸性溶液过量，将不能达到实验目的D．实验I中用浓度变化表示的反应速率8．用溶液氧化废水中的还原性污染物，为研究降解效果，设计如下对比实验探究温度、浓度、、催化剂对降解速率和效果的影响，实验测得的浓度与时间的关系如图所示：实验编号温度/℃①251②451③257④251下列说法正确的是（

）A．实验①在内的降解速率为B．若其他条件相同，实验①②证明升高温度，的降解速率增大C．若其他条件相同，实验①③证明越大，越有利于的降解D．实验②④说明的浓度越小，的降解速率越慢9．反应①1000K时，A(g)B(g)+C(g)；②500K时，D(g)E(g)+F(g)，它们的反应速率的关系是()A．①=② B．①＜②C．①＞② D．无法确定10．在反应中，有关反应条件改变使反应速率增大的原因分析中，不正确的是A．加入适宜的催化剂，可降低反应的活化能 B．增大，单位体积内活化分子数增大C．升高温度，单位时间内有效碰撞次数增加 D．增大压强，活化分子的百分数增大11．由实验操作和现象可得出相应正确结论的是选项实验操作现象结论A向溶液中通入少量有透明凝胶生成非金属性：B向两支均盛有5mL0.1溶液的试管中分别加入2滴1的溶液和0.1的溶液前者产生气泡的速率较快催化能力：C玻璃棒蘸取某无色溶液后在火焰上灼烧火焰呈黄色该无色溶液中阳离子含D向某无色溶液中滴入盐酸有无色无味的气体生成且其能使澄清石灰水变浑浊该无色溶液一定为碳酸盐溶液A．A B．B C．C D．D12．天然气中含有少量等气体，开采应用受限。T.F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫，其原理如图所示，总反应方程式为。下列说法错误的是A．大量开采天然气会加剧温室效应B．脱硫过程的总反应属于置换反应C．脱硫过程中的质量和化学性质不变D．该反应原理可以应用于高温条件下脱硫13．化学反应速率是用来衡量化学反应快慢的物理量，对于有些化学反应，我们希望其越慢越好，下列处理措施不能降低反应速率的是A．食品包装袋内加入抗氧化剂 B．餐馆打包回的食物放置在冰箱内C．将浓硝酸保存在阴凉避光处 D．将木材劈碎再进行燃烧14．金属Zn与酸反应产生H2的反应速率最大的是选项温度金属酸AZn粒盐酸BZn粒硫酸CZn粉硫酸DZn粉盐酸A．A B．B C．C D．D15．某学习小组研究影响锌与稀硫酸反应速率的外界因素，设计了如下对比实验：实验序号锌的质量/g锌的状态反应温度/℃①3.25粉末0.85020②3.25粉末0.55035③3.25粉末0.85035④3.25块状0.85035反应速率最快的是A．①组 B．②组 C．③组 D．④组16．高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为MnO2、KOH、Mg