高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第一单元 第二课时 影响化学反应速率的因素学案 苏教版选修4-苏教版高二选修4化学学案

第二课时影响化学反应速率的因素—————————————————————————————————————[课标要求]1．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识其一般规律。2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3．了解通过改变外界条件改变化学反应速率的方法和意义。化学反应速率理论化学反应速率理论1．碰撞理论(1)有效碰撞与化学反应的发生①反应的先决条件：反应物分子发生碰撞。②反应的主要条件：反应物分子之间发生有效碰撞。(2)有效碰撞①概念：能发生反应的碰撞。②有效碰撞的条件：a．发生碰撞的分子具有足够高的能量。b．分子在一定的方向上发生碰撞。(3)活化分子能量较高，有可能发生有效碰撞的分子。(4)活化能活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。2．过渡态理论(1)含义：反应物转化为生成物的过程要经过能量较高的过渡状态。(2)活化能：过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差。(3)图示图中Ea为正反应的活化能，Ea′为逆反应的活化能，Ea－Ea′为反应热。3．活化能与化学反应速率的关系活化能越低→活化分子的百分数越大→单位体积内活化分子数越多→有效碰撞次数越多→速率越快。1．下列说法正确的是()①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应③活化分子比普通分子具有较高的能量④化学反应的实质是原子的重新组合⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞A．①③④⑤B．②③⑥C．④⑤⑥D．②④⑤解析：选C化学反应的分解过程为eq\x(普通分子)eq\o(→,\s\up7(活化能),\s\do5())eq\x(活化分子)eq\o(→,\s\up7(合理取向),\s\do5(合适力度))eq\x(有效碰撞)→eq\x(化学反应)①错误，因为活化分子发生有合适取向且力度合适的碰撞时，才能发生化学反应；②错误，因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞，因而不会发生化学反应；③指代不明确，即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高，因而是错误的。2．某反应的ΔH＝100kJ·mol－1，下列有关该反应的叙述正确的是()A．正反应活化能小于100kJ·mol－1B．逆反应活化能一定小于100kJ·mol－1C．正反应活化能不小于100kJ·mol－1D．正反应活化能比逆反应活化能大100kJ·mol－1解析：选CD某反应的ΔH＝100kJ·mol－1，说明该反应的正反应为吸热反应，且正反应的活化能比逆反应的活化能大100kJ·mol－1，正反应的活化能应大于100kJ·mol－1，不能确定逆反应活化能的大小。

浓度和压强对化学反应速率的影响浓度和压强对化学反应速率的影响1．影响化学反应速率的内因——反应物的性质影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。例如金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。2．浓度对化学反应速率的影响(1)规律：当其他条件相同时，增大反应物的浓度，反应速率增大；反之，反应速率减小。(2)条件：此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或纯液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，改变它们的量不会改变化学反应速率。但固体反应物表面积越大，反应速率越大。(3)解释：eq\a\vs4\al(反应物浓,度增大)→eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(单位体积内反应物的活化分子数增多,↓,单位时间内反应物发生有效碰撞次数增多))→eq\a\vs4\al(反应速,率增大)3．压强对化学反应速率的影响(1)规律：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，反应速率增大；反之，反应速率减小。(2)解释：eq\a\vs4\al(压强增大)→eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(气体体积减小,↓,反应物浓度增大))→eq\a\vs4\al(反应速率增大)图示如下：(3)实质：压强对反应速率的影响可以归结为浓度改变对反应速率的影响若反应物为固体、液体，或反应在溶液中进行时，由于改变压强对它们体积的影响很小，因此可以忽略改变压强对反应速率的影响。压强对反应速率的影响在一密闭容器中充入1molH2和1molI2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如右图)。[问题思考](1)向下压缩活塞，使容器的压强增大，反应速率如何变化？提示：压缩体积，增大压强，反应物的浓度增大，反应速率加快。(2)保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强增大，但反应物的浓度不变，反应速率不变。(3)保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减慢。(1)压强对固体或液体(溶液)间的反应无影响。(2)压强的改变实质是改变反应物的浓度，判断时看反应物的浓度是否发生改变。只有浓度改变了反应速率才改变，不能简单机械地使用结论。(3)对于气体反应有以下几种情况：①恒温时：增大压强→体积减小→浓度增大→反应速率增大。②恒容时：a.充入气体反应物→反应物浓度增大→总压增大→反应速率增大；b．充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)→引起总压增大，但各反应物的浓度不变→反应速率不变。③恒压时：充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)→引起体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢。1．10mL1mol·L－1盐酸与一小块大理石的化学反应：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O，下列措施能使化学反应速率提高的是()A．加入一定量的CaCl2B．加入5mL1.5mol·L－1盐酸C．加入15mL0.5mol·L－1盐酸D．加入5mLH2O解析：选BCaCl2是反应中的生成物，其浓度增大，不能增大反应速率；加入1.5mol·L－1的盐酸可使1mol·L－1的盐酸浓度增大，加快化学反应速率；加入0.5mol·L－1的盐酸可使1mol·L－1的盐酸浓度减小，减慢化学反应速率；加水相当于稀释，使盐酸的浓度减小，从而使反应速率减慢。2．对于反应：N2＋O22NO，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()A．缩小体积使压强增大B．体积不变充入N2使压强增大C．体积不变充入He使气体压强增大D．使总压强不变，充入He解析：选AB压强改变，若浓度改变，则速率改变，压强虽变，若浓度不变，则速率不变。A气体的量不变，仅缩小体积，气体的浓度增大，反应速率增大；B容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，速率增大；C容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D压强不变，充入He，反应容器体积增大，压强不变但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减慢。温度和催化剂对化学反应速率的影响温度和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)规律：在其他条件相同时，升高温度，化学反应的反应速率增大；降低温度，反应速率减小。(2)解释eq\a\vs4\al(温度,升高)→eq\a\vs4\al(反应物活化分子,百分数增多)→eq\o(\s\up7(分子运),\s\do5(动加快))→eq\o(\s\up7(活化分子碰),\s\do5(撞次数增多))→eq\o(\s\up7(反应速率),\s\do5(增大))(3)经验规律：许多反应的温度每升高10K，其反应速率增加2～4倍。(4)应用：在实验室或工业生产中，常采用加热的方法使化学反应在较高温度下进行，以提高反应速率。2．催化剂对化学反应速率的影响(1)规律：催化剂对化学反应速率有显著影响，使用合适的催化剂，反应速率增大。(2)解释催化剂→eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(改变反应的路径，降低反应所需活化能,↓,反应物活化分子百分数增多→活化分子,碰撞次数增多))→eq\a\vs4\al(反应速率,增大)图示如下：(3)应用①90%化工生产涉及的化学反应都使用催化剂，给化工生产带来巨大的经济效益。②在环境领域中的应用，如汽车尾气的催化转化，废水的处理。3．其他因素对反应速率的影响(1)增大反应物间的接触面积，反应速率随之增大。(2)光、电磁波、超声波等也会对反应速率产生影响。[特别提醒]正反应不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都要加快。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解析：选D多个外界条件不同时，要对比找出其他相同条件，然后比较。影响化学反应速率的因素很多，本题从浓度和温度两个因素考查，结合选项知混合液体积都为20mL，根据浓度越大、温度越高，反应速率越快，可以推知D选项正确。2．2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(一定条件),\s\do6())2SO3是工业上制造硫酸的重要反应。下列关于该反应的说法正确的是()A．增加O2的浓度能加快反应速率B．降低体系温度能加快反应速率C．使用催化剂不影响反应速率D．一定条件下达到反应限度时SO2全部转化为SO3解析：选A降低体系温度能减慢反应速率；使用催化剂能加快反应速率；一定条件下达到反应限度时，因为是可逆反应，SO2不可能全部转化为SO3。[三级训练·节节过关]1．下列措施是为了降低化学反应速率的是()A．食品放在冰箱中贮藏B．用铁粉代替铁钉与稀硫酸反应制取氢气C．合成氨工业中使用催化剂D．在试管中进行铝和盐酸反应时，稍微加热解析：选A将食物贮藏在冰箱中，温度降低，能减慢反应速率，A项正确；用铁粉代替铁钉与稀硫酸反应制取氢气，增大反应物的接触面积，可加快化学反应速率，B项错误；合成氨工业中使用催化剂，可降低反应的活化能，加快化学反应速率，C项错误；在试管中进行铝和盐酸反应时，稍微加热，温度升高，可加快化学反应速率，D项错误。2．在一个带有活塞的密闭容器中发生反应：A(s)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)，改变下列条件，对化学反应速率不产生影响的是()A．减少反应物A的量B．压缩活塞，使其容积减小C．保持压强不变，向容器中充入稀有气体D．固定活塞后，再向容器中充入稀有气体解析：选ADA为固体，增加或减少A的量不影响反应速率；压缩活塞，各气体浓度均增大，使反应速率增大；保持压强不变，向容器中充入稀有气体，会使容器体积增大，各气体的浓度减小，反应速率减小；固定活塞后充入稀有气体，各气体浓度不变，反应速率不变，故A、D两项正确。3．下列有关化学反应速率的说法中，正确的是()A．100mL2mol·L－1的盐酸与锌反应时，加入适量的NaCl溶液，生成H2的速率不变B．用铁片和稀硫酸反应制取H2时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生H2的速率C．二氧化硫的催化氧化反应是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢D．汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢解析：选DA项，加入NaCl溶液，相当于稀释盐酸，使其浓度降低，反应速率减慢；B项，改用铁片与浓硫酸反应时，若在常温下，则铁片发生钝化，若在加热条件下，则反应生成二氧化硫气体，得不到H2；C项，化学反应不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，化学反应速率都加快；D项，对有气体参与的反应，减小压强，气体的浓度降低，反应速率减慢。4．用如图所示装置进行如下实验：(1)在检查装置的气密性后，向试管a中加入10mL6mol·L－1的稀HNO3和1g铜片，立即用带有导管的橡皮塞塞紧试管口。请写出在试管a中有可能发生的所有反应的化学方程式________________________________________________________________________。(2)在实验过程中常常反应开始时速率缓慢，随后逐渐加快，这是由于________________________________________________________________________，当反应进行一段时间后速率又逐渐减慢，原因是_________________________________________________________________________________________________。(3)欲较快地制得NO，可采取的措施是________(填写字母序号)。A．加热 B．使用铜粉C．稀释HNO3 D．增大硝酸的浓度解析：反应开始时溶液温度较低，故反应速率较慢，该反应为放热反应，随着反应的进行，溶液的温度逐渐升高，反应速率加快；反应一段时间后，HNO3因消耗而浓度减小，HNO3的浓度成为影响反应速率的主要因素，故反应速率又逐渐减慢。加热和增加固体物质的表面积都能加快反应速率；稀释HNO3，速率减小；Cu与浓HNO3反应得到的气体是NO2。答案：(1)3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O,2NO＋O2=2NO2,2NO2N2O4(2)随反应进行，反应放热，溶液温度升高反应一段时间后HNO3的浓度降低(3)AB一、单项选择题1．酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液反应的化学方程式为2KMnO4＋3H2SO4＋5H2C2O4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2A．增大酸性高锰酸钾溶液的浓度B．增大草酸溶液的浓度C．增大压强D．升高温度解析：选C该反应是在溶液状态下进行的，反应物中无气体，增大压强不能增大反应速率，C项错误。2．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率减小的是()A．减少C的量 B．容积不变，增加水蒸气的量C．升高温度 D．压强不变，充入Ne解析：选DC为固体，改变其用量，浓度不发生改变，反应速率不变，A错误；B、C两项均使反应速率增大，错误；压强不变，充入Ne，说明容器体积增大，则反应速率减小，正确。3．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④5%的盐酸⑤10%的盐酸⑥15%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A．②⑥⑦⑩ B．①④⑧⑩C．③⑤⑦⑨ D．③⑥⑦⑨解析：选D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，可加快反应速率，不断地振荡也可以增加反应物之间的接触面积，从而使反应速率提高。4．为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是()ABCD解析：选D应在相同条件下，只改变温度，才能比较出温度对化学反应速率的影响。5．下列说法不正确的是()A．增大压强，活化分子百分数不变，化学反应速率增大B．升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率增大C．加入反应物，活化分子百分数增大，化学反应速率增大D．使用催化剂，活化分子百分数增大，化学反应速率增大解析：选CA项，增大压强，使浓度增大，活化分子浓度增加，化学反应速率增大，正确；B项，升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率增大，正确；C项，加入反应物，活化分子百分数不变，但活化分子总数增加，化学反应速率增大，错误；D项，使用催化剂，降低了反应的活化能，活化分子百分数增大，化学反应速率增大，正确。6．一定温度下，对于反应N2＋O22NO在密闭容器中进行，下列措施能加快反应速率的是()A．增大体积使压强减小 B．恒容，充入N2C．恒容，充入He D．恒压，充入He解析：选BA项，气体的量不变，仅增大体积，气体的浓度减小，速率减小；B项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，反应速率越大；C项，容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D项，压强不变，充入He，反应容器体积增大，N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减小。二、不定项选择题7．亚氯酸钠(NaClO2)是一种性能优良的漂白剂，但遇酸性溶液发生分解：5HClO2=4ClO2＋H＋＋Cl－＋2H2O。向亚氯酸钠溶液中加入盐酸，反应剧烈。若将盐酸改为硫酸，开始时反应缓慢，稍后一段时间产生气体速度较快，速度变化的原因是()A．逸出ClO2使生成物浓度降低B．酸使亚氯酸的氧化性增强C．溶液中的H＋起催化作用D．溶液中的Cl－起催化作用解析：选D盐酸与硫酸的不同之处是酸根不同，而亚氯酸钠溶液中加入硫酸，也发生反应5HClO2=4ClO2＋H＋＋Cl－＋2H2O，随着反应的进行氯离子浓度增大，结合盐酸与亚氯酸钠反应快，得知溶液中的Cl－起催化剂作用。8．某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是()A．该反应为放热反应B．催化剂能改变该反应的焓变C．催化剂能降低该反应的活化能D．逆反应的活化能大于正反应的活化能解析：选CA项，由图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，A错；B项，催化剂不能改变反应的焓变，B错；C项，由图可以看出，催化剂能降低该反应的活化能，C正确；D项，由图可以看出E1＞E2，即逆反应的活化能小于正反应的活化能，D错。9．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()A．增加C的量B．将容器的体积缩小一半C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大D．保持压强不变，充入N2使容器体积增大解析：选ACA中C为固态反应物，增加固体的量对反应速率无影响；B将容器的体积缩小一半，压强增大，反应速率加快；C中充入N2使体系压强增大，但容器的容积未变，参加反应的各种气体浓度不变，反应速率不变；D保持恒压，充入N2使容器体积增大，参加反应的各种气体浓度减小，反应速率减小。三、非选择题10．下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：实验序号金属质量/g金属状态eq\f(cH2SO4,mol·L－1)eq\f(VH2SO4,mL)溶液温度/℃金属消失的时间/s反应前反应后10.10丝0.550203450020.10粉末0.55020355030.10丝0.750203625040.10丝0.850203520050.10粉末0.85020362560.10丝1.050203512570.10丝1.05035505080.10丝1.1502034100分析上述数据，回答下列问题：(1)实验4和5表明，____________对反应速率有影响，________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有________(填实验序号)。(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有________(填实验序号)。(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有________，其实验序号是________。(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15℃)相近，推测其原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：比较表中实验1和2、实验4和5，其他条件都相同，只是金属状态由丝变成了粉末，金属消失的时间就少了很多，反应速率变快很多，也就说明金属固体的表面积越大，速率越快。同理，比较表中各项数据进行分析可得出正确答案。答案：(1)固体反应物的表面积表面积越大1和2(2)1、3、4、6、8(任意两者之间)或2和5(3)开始时的反应温度6和7(4)一定量的金属跟足量的硫酸反应放出的热量相同一、单项选择题1．下列各组溶液，同时开始反应，出现浑浊最早的是()A．20℃时5mL0.05mol·L－1Na2S2O3溶液与5mL0.1mol·L－1硫酸混合B．20℃时5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液与5mL0.1mol·L－1硫酸混合C．10℃时5mL0.05mol·L－1Na2S2O3溶液与5mL0.1mol·L－1硫酸混合D．10℃时5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液与5mL0.1mol·L－1硫酸混合解析：选B温度越高，反应速率越快；浓度越大，反应速率越快。2．下列四个试管中，过氧化氢分解产生氧气的反应速率最快的是()试管温度过氧化氢溶液浓度催化剂A常温3%B常温6%C水浴加热3%D水浴加热6%MnO2解析：选D温度越高，反应物的浓度越大，反应速率就越快，使用催化剂能加快化学反应速率。3.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得到如图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是()组别c(HCl)/mol·L－1温度/℃状态12.025块状22.525块状32.550块状42.550粉末状A．4321 B．1234C．3421 D．1243解析：选A影响反应速率的因素有温度、浓度和接触面积，三者兼顾才可得出正确答案。第4组浓度最大，温度最高且为粉末状，反应最快，对应曲线a。4．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。实验②的反应物应为()实验编号反应物催化剂①10mL2%H2O2溶液无②无③10mL5%H2O2溶液MnO2固体A．5mL2%H2O2溶液 B．10mL5%H2O2溶液C．10mL2%H2O2溶液 D．5mL10%H2O2溶液解析：选B根据表中数据可知，实验①②是探究浓度对反应速率的影响，因此双氧水的浓度一定不是2%。实验②③是探究催化剂对反应速率的影响，双氧水的浓度和用量与实验③相同，即实验②的反应物应为10mL5%H2O2溶液。5．下表中是各组反应的反应物和反应温度，反应刚开始时，放出H2速率最快的是()选项金属(粉末状)/mol酸的浓度及体积反应温度/℃AMg,0.16mol·L－1硝酸10mL60BMg,0.13mol·L－1盐酸10mL60CFe,0.13mol·L－1盐酸10mL60DMg,0.13mol·L－1硫酸10mL60解析：选DMg比Fe活泼，与盐酸反应Mg更快，C比B反应缓慢；Mg与稀HNO3反应不产生H2，A不符合题意；D项中c(H＋)是B项中c(H＋)的2倍，故D项中反应速率最快。二、不定项选择题6．在KIO3、KHSO3的酸性混合溶液中加入少量KI和淀粉，不停地搅拌，有下列反应发生：①IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O；②I2＋HSOeq\o\al(－,3)＋H2O=2I－＋SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋。当反应进行到15min时，溶液颜色迅速变蓝。随之又很快消失，这一反应称为时钟反应，有人用它来解释生物钟现象，下列说法中错误的是()A．在整个反应过程中，起催化作用的物质是KIB．上述两个反应中，反应速率较快的是①C．时钟反应的快慢由反应②决定D．“溶液颜色迅速变蓝，随之又很快消失”这一现象与①②的反应速率有关解析：选BC从信息中发现反应①速率较慢，反应②速率较快，B错误；开始加的少许KI先参与反应①又在②中