2017-2018学年高中化学选修四课堂学案(31份)-苏教版23

[目标导航].理解浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响。.能初步运用有效碰撞和活化分子等理论知识来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。.初步学会设计“对照实验”比较条件的改变对反应速率快慢的影响。一、有效碰撞理论．有效碰撞．活化分子与活化能．化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。【合作探究】．根据图示回答、、－的含义分别是什么？答案是指该反应的活化能，是活化分子变成生成物分子所放出的能量，－是该反应的反应热。．为什么活化能越低，化学反应速率越快？答案活化能越低，普通分子就越容易变成活化分子，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，反应速率加快。二、外界因素对化学反应速率的影响．浓度()规律当其他条件不变时，\(\\(反应物,浓度))—\\\(\\\\(\(→,\\(增大))增大,\(→,\\(减小))减小))()解释\\\(反应物,浓度增大)→\\\{\\}(\\\\(单位体积活化分子数增多,↓,单位时间内有效碰撞次数增加))\\\(反应速率,加快)．压强(针对有气体参加的压强的变化仅由反应容器的容积变化引起的反应)()规律()解释压强增大→\\\{\\}(\\\\(气体体积减小,↓,反应物浓度增大,↓,单位体积活化分子数增多,↓,单位时间内有效碰撞次数增加))反应速率加快()注意：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。如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。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。．温度其他条件相同时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增大了反应物分子中活化分子的百分数，使有效碰撞次数增多，因而使反应速率增大。此外，由于温度升高，会使分子的运动速率加快，这样单位时间里反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应地加快。但前者是反应加快的主要原因。．催化剂()定义①定义：能加快化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。②反应历程包括有催化剂参与的反应和使催化剂再生成的反应。()催化原理：催化剂能够增大化学反应速率的原因是它可使反应途径发生改变，降低反应活化能，使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，从而可以成千上万倍地增大化学反应速率。()图示：()特点：①选择性：只对某一反应或某类反应起催化作用。②高效性：可以大幅度降低反应的活化能，从而有效地加快化学反应速率。【合作探究】．为什么固体、纯液体的“物质的量”变化而化学反应速率不改变？答案固体或纯液体物质的浓度可视为常数，故其反应速率只与表面积的大小和其扩散的速率有关，而与其用量多少无关。．对于以下三个反应：①和·－的盐酸②同样的和·－的盐酸③粉和·－的盐酸反应速率是否一样？为什么？答案不一样。①和②相等，都小于③的反应速率，因为对于固体来说，其浓度为常数，其反应速率与表面积大小有关；另外对化学反应速率影响的是物质的量的浓度，而不是物质的质量或反应物的总量。．为什么改变压强对只有固体、液体参与的反应的反应速率没有影响？答案压强改变对化学反应速率的影响是通过对气体浓度的改变而实现的。若反应物全部为固体、液体或溶液，由于压强变化对其浓度几乎无影响，故可认为反应速率不变。一、外界条件对反应速率的影响．浓度对化学反应速率的影响按表中实验步骤完成实验，观察实验现象，填写下表：原理＋＋＋＋↑＋实验步骤实验现象酸性溶液褪色酸性溶液褪色褪色时间褪色时间长较·－溶液褪色时间短结论溶液浓度越大，酸性溶液褪色越快，反应速率也越快；反之溶液浓度越小，反应速率越慢微观解释反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢.压强对化学反应速率的影响对于气体来说，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，结论：增大压强，体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快。微观解释：增大压强→体积缩小→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增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢。思考压强的改变是否一定会引起有气体参与的反应的化学反应速率发生变化？试分析说明。答案不一定，分析压强改变对速率的影响，关键是看参加反应的气体浓度是否有变化。若气体浓度有变化，则化学反应速率一定改变；若气体浓度无变化，则化学反应速率不改变，具体分为以下几种情况：()恒温时，压缩体积\(→,\\(引起))压强增大\(→,\\(引起))反应物浓度增大\(→,\\(引起))反应速率加快。()恒温时，对于恒容密闭容器：①充入气体反应物\(→,\\(引起))压强增大→气体反应物浓度也增大\(→,\\(引起))反应速率加快；②充入“惰性气体”\(→,\\(引起))总压强增大→反应物浓度未改变→反应速率不变。()恒温恒压时，充入“惰性气体”\(→,\\(引起))体积增大\(→,\\(引起))气体反应物浓度减小\(→,\\(引起))反应速率减小。．温度对反应速率的影响实验原理＋＋↑＋↓＋实验操作实验现象混合后均出现浑浊，但放入热水中的一组首先出现浑浊实验结论升高温度，化学反应速率增大微观解释温度升高，有效碰撞增加，反应速率加快【特别提示】()实验测得：温度每升高，化学反应速率通常增大到原来的～倍。()上述结论对吸热反应和放热反应均适用。()一般来说，温度对化学反应速率的影响比浓度、压强对化学反应速率的影响要大，也更易于控制，升高温度是实验室最常用的加快化学反应速率的方法。．催化剂对反应速率的影响实验探究：实验原理：\(,\\())＋↑实验过程实验操作实验现象①未加入时，余烬无明显变化；②加入后，锥形瓶内立即产生大量气泡，且余烬复燃，火焰明亮结论能催化的分解，增大了的分解速率实验总结()影响规律催化剂可以改变(加快或减慢)化学反应的速率。在不加说明时，催化剂一般是指能使反应速率加快的正催化剂。()催化剂影响化学反应速率的原因在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加了活化分子的百分数，因而使反应速率加快。．影响化学反应速率的其他因素其他因素如光照、反应物固体颗粒的大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响。【例】已知①()＋()()Δ＜，反应速率为；②()()＋()Δ＞，反应速率为。对于上述两个可逆反应，当改变条件时，试判断、的变化(填“增大”、“减小”或“不变”)()保持体积不变，反应①通入，反应②分离出()，，。()保持压强不变，反应①②通入“”气，，。()反应①、反应②均压缩体积，。()保持体积不变，反应①②通入“”气，。()其他条件不变，反应①②均升温，。()其他条件不变，反应①②均加入正催化剂，。答案()增大减小()减小减小()增大增大()不变不变()增大增大()增大增大【记忆口诀】要想反应快加速，增浓加压升温度；催化增大表面积，反应也可加速度。变式训练用块状大理石与·－盐酸反应制取气体，若要增大反应速率，可采取的措施是()①再加入·－盐酸②改用·－盐酸③改用粉末状大理石④适当升高温度．①②④．②③④．①③④．①②③答案解析影响反应速率快慢的因素除浓度、温度、压强(对于有气体参加的反应)之外，其他因素还有固体反应物表面积、光、超声波等。二、有关化学反应速率图像题的解题方法图像也是一种表达事物的语言符号，化学反应速率图像是将化学反应速率变化的状况在直角坐标系中以图像的形式表达出来，是对化学反应速率变化规律的反映。认识和应用化学反应速率图像时，要立足于化学反应方程式，应用化学反应速率变化的规律，分析直角坐标系及其图像的含义。()图像类型①例如：化学反应＋＋↑＋。．其他条件一定，反应速率随着()的增大而增大，如图中Ⅰ所示。．其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大，如上图中Ⅱ所示。．随着反应时间的延长，()逐渐减小，化学反应速率逐渐减小，如上图中Ⅲ所示。②例如：化学反应()＋()()＋()。．其他条件一定时，增大气态反应物的压强(缩小容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大，如图所示。．其他条件一定时，减小气态反应物的压强(扩大容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小，如图所示。．温度、容器的容积都一定时，随着时间的增加，、的物质的量逐渐减小，气体的压强逐渐减小，反应速率逐渐减小，如图所示。．分别在较低温度和较高温度下反应，且反应体系的压强逐渐增大(缩小容器的容积)，则反应速率随着压强的增大而增大且温度越高反应速率越大，如图所示。()运用物理思维解决化学问题。在物理学里有速率＝\()，表示位移，表示时间，公式变形为＝·，即时间内的位移相当于下图中阴影部分。【例】在容积固定的密闭容器中进行某一可逆反应：()＋()()，用的物质的量浓度的改变表示反应速率正、逆与时间的关系如下图所示，已知单位为·－·－，则图中阴影部分的面积表示()．的物质的量浓度的减少值．的物质的量浓度的减少值．的物质的量的增加值．的物质的量的减少值解析分别比较匀变速直线运动的速率与化学反应速率的单位、位移与物质的量浓度的单位(分别是·－、·－·－和、·－)，从中看出可用同样的方法来分析图像解决本题，因Δ＝·Δ，则图形表示的物质的量浓度减少的值，图形表示的物质的量浓度增加的值，图中阴影部分即图形为以上二者之差(由于正反应而使的物质的量浓度减少的值与由于逆反应而使的物质的量浓度增加的值之差)，因为起始时正反应速率大于逆反应速率，所以阴影部分的面积是的物质的量浓度的减少值，所以选项正确。答案【解题归纳】解答有关曲线图像问题时，首先应看懂和理解横、纵坐标的含义，然后观察曲线的形状和走向，弄清曲线所代表的是哪些量的关系，明确曲线的起点、终点、交点、折点及零点，用以分析其特点和变化趋势，再结合题目中给定的化学反应和数据，进行推理和判断。变式训练在实验Ⅰ和实验Ⅱ中，用定量、定浓度的盐酸与足量的石灰石反应，并在一定的时间内测量反应所放出的的体积。实验Ⅰ用的是块状的石灰石，实验Ⅱ用的是粉末状石灰石。下图中哪个图像能正确反映两种实验的结果()答案解析固体物质参加反应，增大接触面积，才能提高反应速率，粉末状的固体比块状的固体的表面积大，反应Ⅱ比反应Ⅰ的速率快；盐酸的物质的量相同，则产生的的体积应相等，因此、错，从中可以看出Ⅰ的反应速率大于Ⅱ，故错。．下列有关化学反应速率的说法正确的是()．氢气与氮气能够缓慢地反应生成氨气，使用合适的催化剂可以提高化学反应速率．等质量的锌粉和锌片与相同体积和浓度的盐酸反应，反应速率相等．用铁片与硫酸反应制备氢气时，使用浓硫酸可以加快产生氢气的速率．增大反应()＋()()＋()的压强，反应速率不变答案解析锌粉与盐酸的接触面积大，所以锌粉与盐酸反应产生氢气的速率比锌片快，故项错误；浓硫酸能够使铁钝化，形成的氧化膜隔绝了硫酸与铁的接触，反应停止，故项错误；增大压强，反应体系中有关气体的浓度增大，反应速率增大，项错误。．对于反应()＋()()＋()，其他条件不变时，下列措施不能改变化学反应速率的是()．增大()的量．增大()的浓度．增大()或()的浓度．减小()的浓度答案解析改变浓度，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，因为固体物质的浓度可视为常数。．对于反应：＋，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()．缩小体积使压强增大．体积不变使压强减小．体积不变充入使气体压强增大．使总压强不变，充入答案解析缩小体积使压强增大→反应物浓度增大→反应速率加快→正确；压强减小，反应速率降低，错误；体积不变充入→反应物浓度不变→反应速率不变→错误；压强不变充入→反应物浓度减小→反应速率减小→错误。．四个试管中都装有·－溶液，分别在不同温度下加入·－硫酸和一定量水，最先出现浑浊的是()．℃，硫酸．℃，硫酸和水．℃，硫酸．℃，硫酸和水答案解析溶液混合后总体积相同，从温度角度分析，、中温度高，速率快；从浓度角度分析，、中浓度大，反应速率快。综合两个角度，反应速率最快的是。．同质量的锌与盐酸反应，欲使反应速率增大，选用的反应条件正确的组合是()①锌粒②锌片③锌粉④的盐酸⑤的盐酸⑥的盐酸⑦加热⑧用冷水冷却⑨不断振荡⑩迅速混合后静置．②⑥⑦⑩．①④⑧⑩．③⑤⑦⑨．③⑥⑦⑨答案解析对于锌的选择，表面积越大反应越快；对于盐酸的选择，浓度越大反应越快；另外升高温度也可以加快反应速率，不断地振荡也可以增加反应物之间的接触面积，从而使反应速率增大。．和都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳气体：＋＋。对此反应，下列叙述正确的是()．使用催化剂能加快反应速率．压强增大不影响化学反应速率．冬天气温低，反应速率降低，对人体危害减小．无论外界条件怎样改变，均对此化学反应的速率无影响答案解析使用(正)催化剂能加快反应速率，正确；增大压强反应速率增大，错误；冬天气温低，反应速率降低，因为、都有毒，对人类危害增大，错；改变温度、压强等外界条件，化学反应速率会改变，错。[基础过关]一、活化分子与有效碰撞．下列说法不正确的是()．具有较高能量的反应物分子称为活化分子．升高温度增大了活化分子百分数．催化剂能够改变化学反应途径．增大压强能提高活化分子的浓度答案解析能量高不一定是活化分子，只有能量较高且能发生有效碰撞的分子才是活化分子；温度升高，可使一部分分子变成活化分子，增大了活化分子百分数；催化剂能降低反应所需活化能，所以改变了化学反应途径；增大压强，体积缩小，所以提高了活化分子浓度但不改变活化分子百分数。．下列说法不正确的是()．增大反应物浓度，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多．增大压强，单位体积内气体的活化分子数增多，有效碰撞次数增多．升高温度，活化分子百分数增加，分子运动速度加快，有效碰撞次数增多．催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，有效碰撞次数增多答案解析项，增大反应物浓度，活化分子浓度增大，但活化分子百分数不变。二、决定化学反应速率的主要因素．决定化学反应速率的主要因素是()①温度②压强③催化剂④浓度⑤反应物本身的性质．①②③④⑤．⑤．①④．①②③④答案解析决定化学反应速率大小的内因是反应物本身的性质，温度、压强、催化剂和浓度均为影响化学反应速率的外因，正确。．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()．能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应．与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快．与在常温、常压下不反应，放电时可反应．与浓能反应，而不与稀反应答案解析要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素，则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项、为浓度不同所致，选项为反应条件不同所致，唯有选项是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。三、影响化学反应速率的外界因素．其他条件不变时只改变下列条件，一定能使反应速率加快的是()①增加反应物的物质的量②升高温度③缩小反应容器的体积④加入生成物⑤加入．全部．①②⑤．②．②③答案解析①增加反应物的物质的量，浓度不一定增加，对于固体或纯液体，增加反应物的物质的量，浓度不变，反应速率不变；②升高温度，反应速率一定加快；③对于有气体参加的反应，缩小反应容器的体积，浓度增大，反应速率加快；④加入生成物，反应速率不一定改变；⑤不是任何反应的催化剂都是，故加入反应速率不一定加快。．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是()．对该反应体系加热．不用稀硫酸，改用的浓硫酸．向中通入气体．不用铁片，改用铁粉答案解析加热、增大固体反应物的有效表面积，都能加快反应速率，排除、；浓硫酸能使铁发生钝化，阻止了进一步的反应，并且浓与反应也不生成；而选项中，增大了＋浓度，加快化学反应速率。．下列方法对()＋()()的反应速率没有影响的是()．加入．容积不变，充入．压强不变，充入．降低温度答案解析容积不变，充入后没有引起反应体系中各物质浓度的变化，故反应速率不变。四、外界条件对反应速率的综合影响．把镁条直接投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生的速率如右图所示，在下列因素中，影响反应速率的因素是()①盐酸的浓度②镁条的表面积③溶液的温度④－的浓度．①④．③④．①②③．②③答案解析＋＋↑＋＋，实质是镁与＋间的反应，与－无关。在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触的面积不断增大，产生的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反应放出热量，使温度升高，则反应速率会逐渐加快。．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的和，开始反应时，按反应速率由大到小顺序排列正确的是()甲．在℃时，和乙．在℃时，用作催化剂，和丙．在℃时，和丁．在℃时，和．甲、乙、丙、丁．乙、甲、丙、丁．乙、甲、丁、丙．丁、丙、乙、甲答案解析甲、乙相比较，乙使用催化剂，反应速率乙>甲；丙、丁相比较，丁温度高，反应速率丁>丙；甲与丁相比较，甲反应物浓度大，反应速率甲>丁，故选。．从下列实验事实所得出的相应结论不正确的是()选项实验事实结论其他条件不变，·－的酸性溶液分别与·－的溶液和·－的溶液反应，后者褪色时间短当其他条件不变时，增大反应物浓度可以使化学反应速率加快其他条件不变，分别将等体积、等物质的量浓度的溶液和混合液放在冷水和热水中，放在热水中的混合液先出现浑浊当其他条件不变时，反应体系的温度越高，化学反应速率越快将少量粉末加入盛有双氧水的锥形瓶内，在化学反应前后，的质量和化学性质都没有发生改变催化剂虽然可以加快化学反应的速率，但一定不参与化学反应过程一定条件下，分别在容积为和容积为的两个密闭容器中加入等量的氢气和碘蒸气，发生如下反应：()＋()()，获得等量时需要的时间前者少当其他条件不变时，气态反应体系的压强越大，化学反应速率越快答案解析催化剂在化学反应前后化学性质和质量都保持不变，但不能得出催化剂一定不参与化学反应的结论，错。[能力提升]．在一定条件下，容积为的密闭容器中，将气体和气体混合，发生如下反应：()＋()()＋()，末，生成，并测得的浓度为·－。计算：()末的物质的量浓度为。()前内用表示的化学反应速率为。()化学方程式中值为。()在恒温恒容条件下，往容器中加入氦气，反应速率(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)。()在恒温恒压条件，往容器中加入氦气，反应速率。答案()·－()·－·－()()不变()减小解析()＋()()＋()起始()末()()()＝\()＝·－；()()＝\(×)＝·－·－；()\()＝·－，＝；()恒温、恒容，通入，反应物和生成物的浓度均不变，反应速率不变；()恒温、恒压，通入，体积扩大，反应物和生成物的浓度减小，反应速率减小。．对于分解反应，＋也有一定的催化作用。为比较＋和＋对分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：()定性分析：如图甲可通过观察，定性比较得出结论。有同学提出将改为()更为合理，其理由是。()定量分析：用图乙所示装置做对照实验，实验时均以生成气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是。答案()溶液中气泡产生的速率排除氯离子的干扰()收集气体所需的时间解析()通过观察气泡产生的速率，可定性判断＋、＋对分解的催化效果。若把改为()可以排除－的干扰。()应利用秒表测量收集气体所需的时间。[拓展探究]．为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，某同学做了以下实验，请回答下列问题。编号操作实验现象①分别在试管、中加入溶液，各滴入滴·－溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将试管放入盛有℃左右冷水的烧杯中浸泡；将试管放入盛有℃左右热水的烧杯中浸泡试管中产生气泡速率变慢；试管中产生气泡速率加快②另取两支试管分别加入溶液和溶液试管、中均未明显见到有气泡产生()过氧化氢分解的化学方程式为。()实验①的目的是。实验中滴