高中化学同步讲义（选择性必修一）第05讲 2.2影响化学反应速率的因素　活化能（学生版）

第2课第2课时影响化学反应速率的因素活化能001目标任务课程标准学习目标1．了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。2．知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。1．认识化学反应速率是可以调控的，能从多角度、动态地分析外界条件改变对化学反应速率的影响，运用化学原理解决简单的化学实际问题。2．能基于证据分析外部条件对化学反应速率的影响，建立认知模型，并能运用模型分析说明外界条件改变对化学反应速率的影响。3．能对影响化学反应速率的多个外界因素进行调控，设计实验探究影响化学反应速率的因素。002预习导学自主梳理1.外界因素对化学反应速率的影响

（1）浓度

①增大反应物浓度，化学反应速率。

②固体或纯液体的浓度为常数，改变其用量时，化学反应速率。

③增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂，化学反应速率。

（2）温度

升高温度，化学反应速率；降低温度，反应速率。

（3）压强

①对于没有气体参加的化学反应，改变压强，对化学反应速率无影响。

②对于有气体参加的反应

A.恒温时：压缩体积压强反应物浓度化学反应速率。

B.恒温、恒容时：

充入反应物气体压强反应浓度化学反应速率。

充入“天关”气体压强反应物浓度化学反应速率。

C.恒盟、恒压时：充入“无关”气体压强体积反应物浓度化学反应速率。

（4）催化剂

催化剂一般能使化学反应速率。2.碰撞理论（1）基元反应发生的先决条件是反应物分子发生。

（2）有效碰撞是的碰撞。

（3）有效磁撞的条件：发生碰撞的分子具有足够高；分子有合适的。

（4）活化分子是具有足够高能量、能发生的分子。

（5）活化分子的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做。

（6）反应物、生成物的能量与活化能的关系：

E1为，E1－E2为。3.碰撞理论分析影响化学反应速率的外界因素

（1）浓度

其他条件不变时，增加反应物浓度单位体积内反应物中的活化分子数目的次数增多化学反应速率。反之，减小反应物浓度，化学反应速率。

（2）压强

对于有气体参加的反应，在相同温度下，增大压强气体体积减小反应物浓度反应速率；反之减小压强，反应速率。

（3）温度其他条件相同时，升高温度活化分子的百分数以及分子间碰撞频率碰撞的次数增加化学反应速率增大。

（4）催化剂

催化剂降低反应所需活化分子百分数碰撞的次数增加化学反应速率。

预习检测1．决定化学反应速率的主要因素是A．催化剂 B．温度、压强以及反应物的接触面积C．反应物的浓度 D．参加反应的物质本身的性质2．下列说法正确的是A．汽车尾气中的NO和CO可缓慢反应生成和，使用催化剂可以增大反应速率B．100mL2盐酸与锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变C．二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，升高温度，反应速率降低D．铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以增大生成氢气的速率3．对于在同一容器中进行的反应：C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)，下列说法错误的是A．增加C(s)的量，可以加快反应速率B．升高温度，可以加快反应速率C．保持体积不变，充入He，反应速率不变D．将容器体积扩大至原来2倍，反应速率减慢4．用3g块状大理石与30mL3mol∙L−1盐酸反应制取CO2气体，若要增大反应速率，可采取的措施是①再加入30mL3mol∙L−1盐酸，②改用30mL6mol∙L−1盐酸，③改用3g粉末状大理石，④适当升高温度A．①②④ B．②③④ C．①③④ D．①②③5．一定温度下，在密闭容器中进行反应N2(g)+O2(g)2NO(g)下列措施一定能加快反应速率的是A．增大压强 B．恒容，充入N2 C．恒容，充入He D．恒压，充入He6．将mg块状碳酸钙与足量盐酸反应固体反应物损失的质量随时间的变化曲线如图中的实线所示。在相同条件下，将ng(m>n)粉末状碳酸钙与同浓度的盐酸反应，则相应的曲线(虚线所示)正确的是A． B．C． D．探究提升03探究提升03►环节一影响化学反应速率的因素【情境材料】过氧化氢化学式为H2O2，其水溶液俗称双氧水。外观为无色透明液体，是一种强氧化剂，由于其还原产物为水，因此在工业上称为绿色氧化剂。其水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。在一般情况下会分解成水和氧气，但分解速度极慢，改变条件可以加快反应速度，例如升高温度、加入适当的催化剂(MnO2、某些金属离子如Fe3＋、Cu2＋等)。【问题探究】1．为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。有同学认为上述实验设计不合理，不能得出相应的结论。请简述理由并提出改进措施。2．某小组拟在同浓度Fe3＋的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30%H2O2溶液、0.1mol·L－1Fe2(SO4)3溶液、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示)。物理量实验序号V[0.1mol·L－1Fe2(SO4)3]/mL……1a……2a……要点归纳1．影响因素2．外界条件对化学反应速率的影响(1)浓度①固体或纯液体的浓度是恒定常数，则有：a．增加其用量时，化学反应速率不变。b．增大其表面积或将固体溶于溶剂中，化学反应速率增大。②气体或溶液：增大反应物浓度，反应速率增大。(2)温度①升高温度，吸热反应、放热反应的化学反应速率都增大，但吸热反应增大得多。②降低温度，吸热反应、放热反应的化学反应速率都减小，但吸热反应减小得多。③温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。(3)催化剂催化剂同等程度地改变正、逆反应的化学反应速率。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。(4)压强改变压强，对化学反应速率的影响的根本原因是引起浓度改变。所以在讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因。①对于没有气体参与的化学反应，改变压强，对化学反应速率无影响。②对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况Ⅰ.恒温恒容时：a．充入气体反应物eq\o(→,\s\up7(引起))总压强增大eq\o(→,\s\up7(引起))浓度增大eq\o(→,\s\up7(引起))反应速率加快。b．充入“无关气体(如He、Ne、Ar、N2等不参与本反应也不干扰本反应的气体，下同)”eq\o(→,\s\up7(引起))总压强增大，但各反应物浓度不变，则反应速率不变。Ⅱ.恒温恒压时：a．同等程度地充入相应的气体反应物eq\o(→,\s\up7(引起))体积增大，但各反应物浓度不变，则反应速率不变。b．充入“无关气体”eq\o(→,\s\up7(引起))体积增大eq\o(→,\s\up7(引起))各反应物浓度减小eq\o(→,\s\up7(引起))反应速率减慢。(1)固体物质的反应速率与表面积有关，颗粒越小，表面积越大，反应速率就越快，故块状固体可通过研磨来增大表面积，从而加快化学反应速率。(2)若某物质的浓度变化改变了其性质，反应实质可能发生改变，要具体分析反应速率的变化(如Fe与稀H2SO4反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓H2SO4钝化)。(3)温度对反应速率的影响适用于任何反应，不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都增大。(4)催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应热的大小。典例精讲【例1】化学反应速率和限度与生产、生活密切相关，这是化学学科关注的方面之一、某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水法收集反应放出的氢气，为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积。他事先在盐酸中加入等体积的下列物质以减慢反应速率但不影响生成氢气的量。你认为可行的是①KCl溶液②浓盐酸③蒸馏水④CuSO4溶液⑤KNO3固体⑥CH3COONa固体A．①③⑥ B．①⑤⑥ C．①③⑤⑥ D．②④【例2】某小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，设计实验方案如下。实验编号室温下，试管中所加试剂及其用量室温下溶液颜色褪至无色时所需时间溶液溶液稀硫酸固体①2.0mL2.0mL1.0mL1.0mL/4.1min②3.0mLamL1.0mL1.0mL/3.7min③3.0mL1.0mL1.0mL1.0mL少量tmin下列说法正确的是A．反应原理为B．实验①和③探究固体对反应速率的影响C．实验①和②探究浓度对反应速率的影响，D．对该反应有催化作用，加快反应速率，【例3】如图是可逆反应A+2B⇌2C+3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变而变化的情况，由此推断错误的是A．B一定是气体 B．C可能是气体 C．D一定不是气体 D．正反应是放热反应►环节二活化能【情境材料】以下是投篮球的三种情况：第一种，能量不够；第二种，方向不合适；第三种，足够的能量和合适的方向。化学反应也有类似的情况，碰撞理论认为改变外界条件可使单位体积内的活化分子数改变，从而使反应速率改变。【问题探究】1．为什么增大反应物的浓度会影响化学反应速率呢？2．增大压强一定能增大反应速率，减小压强一定能减小反应速率吗？为什么？如何理解“改变体系压强可改变反应速率”？3．为什么温度的变化会影响化学反应速率？4．催化剂对化学反应速率的影响有何特点？要点归纳1．基元反应与反应历程基元反应：一个化学反应往往经过多个反应步骤才能实现，每一步反应都称为基元反应。反应历程：与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程，反应历程又称反应机理。自由基：像上述反应历程中的I·一样，带有单电子的原子或原子团叫自由基，如O·自由基。2．有效碰撞理论与活化能如图所示：图中E1指反应的活化能，E1－E2是反应热。3．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。如图所示：外界因素影响化学反应速率的原因影响外因单位体积内有效碰撞几率化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增加增加不变增加加快增大压强增加增加不变增加加快升高温度不变增加增大增加加快催化剂不变增加增大增加加快(1)活化分子间的碰撞不一定能发生化学反应，活化分子需要在合适的取向上碰撞才能发生化学反应。(2)改变活化分子百分数的外界因素只有温度和催化剂，改变浓度和压强只改变分子总数。(3)使用催化剂能同等程度地降低正、逆反应的活化能，使正、逆反应的反应速率同等程度地加快。典例精讲【例4】下列关于有效碰撞理论的说法一定正确的是A．催化剂在化学反应过程中参与了反应，使用催化剂单位体积内活化分子数增大，反应速率加快B．增大浓度，活化分子百分数增大，反应速率加快C．升高温度，反应的活化能降低，反应速率加快D．增大压强，所有反应的有效碰撞概率增大，反应速率加快【例5】化学反应：

△H实际上是经过两步基元反应完成的：第一步：；第二步：……。该反应过程的能量变化如图所示，下列说法不正确的是A．第一步反应的逆反应的活化能是()B．第二步基元反应是：C．分子有效碰撞几率最大的步骤对应的基元反应是第一步D．若使用催化剂，()不会发生变化0404课堂总结005强化训练探究提升一、单选题1．（2023秋·陕西西安·高二西安市第八十九中学校考期末）下列说法中正确的是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③一般说来，活化分子比普通分子具有更高的能量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断裂和新化学键形成的过程⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞A．①③④⑤ B．②③⑥ C．③④⑤⑥ D．②④⑤2．（2023秋·山东潍坊·高二潍坊一中校考期末）已知反应：其反应机理如下：①

快②

慢下列有关该反应的说法正确的是A．该反应的速率主要取决于①的快慢B．NOBr2是该反应的催化剂C．正反应的活化能比逆反应的活化能小akJ/molD．增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率3．（2023·全国·高二假期作业）在一定温度下，某密闭容器中发生反应：2C(g)A(g)＋2B(s)

ΔH＞0，若0～10s内c(C)由0.1mol·L－1降到0.08mol·L－1，则下列说法正确的是A．0～10s内用B表示的平均反应速率为v(B)＝0.002mol·L－1·s－1B．c(C)由0.1mol·L－1降到0.04mol·L－1所需的反应时间小于5sC．升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快4．（2022秋·广东茂名·高二信宜市第二中学校考期中）在社会生活生产中，下列有利于增大反应速率的措施是A．用冰箱冷藏食物 B．在糕点包装盒内放置脱氧剂C．炼铁时将矿石粉碎 D．橡胶制品中添加抑制剂5．（2023春·四川成都·高二四川省成都列五中学校考阶段练习）下列有关化学反应速率的实验探究方案设计合理的是选项实验方案实验目的A向等体积等浓度的H2O2溶液中分别加入5滴等浓度的CuSO4和FeCl3溶液，观察气体产生的速度比较Cu2＋和Fe3＋的催化效果B两支试管，都加入2mL1mol/L的酸性KMnO4溶液，再同时向两支试管分别加入2mL0.1mol/L的H2C2O4溶液和2mL0.05mol/L的H2C2O4溶液，观察高锰酸钾溶液褪色所需时间探究草酸浓度对反应速率影响C在锥形瓶内各盛有2g锌粒(颗粒大小基本相同)，然后通过分液漏斗分别加入40mL1mol/L和40mL18mol/L的硫酸。比较两者收集10mL氢气所用的时间探究硫酸浓度对反应速率影响D探究温度对反应速率的影响A． B． C． D．6．（2023秋·浙江湖州·高二统考期末）已知：。某化学小组欲探究溶液和酸性溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响，进行了如下实验(忽略溶液体积变化)：编号0.01mol·L酸性溶液体积/mL0.1mol·L溶液体积/mL水的体积/mL反应温度/℃反应时间/minⅠ220202.1Ⅱ21205.5Ⅲ20500.5下列说法不正确的是A．B．设计实验Ⅰ、Ⅱ的目的是探究浓度对反应速率的影响C．实验计时是从溶液混合开始，溶液紫红色褪去时结束D．实验Ⅲ中用溶液的浓度变化表示的反应速率mol·L·min7．（2021秋·湖南益阳·高二统考期末）在恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0，其速率-时间图像如下，则t1时刻改变的条件可能是A．升高温度 B．加入催化剂C．充入一定量的氧气 D．充入一定量的氦气8．（2023秋·广东·高二校联考期末）下图是测定铁屑与稀硫酸反应速率的装置图(每次用相同体积的硫酸，忽略反应前后溶液体积变化)，结合已学知识分析下列相关说法中正确的是A．用一根导管将分液漏斗上端气体和锥形瓶内气体连通，操作更容易，结果更准确B．将稀硫酸改为浓硫酸，反应速率明显加快C．若第一次测得，第二次测得，则第一次速率大D．每次测得反应速率均先加快，后逐渐减慢，说明硫酸的浓度先增大，后减小9．（2023春·湖北荆州·高二统考阶段练习）某温度下，在金(Au)表面N2O发生分解反应速率方程式为v=kcn(N2O)(k为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关；n为反应级数，可以为正数或负数，也可以为整数、分数或0)，N2O的浓度与催化剂表面积及时间关系如图所示。已知反应物消耗一半所用的时间称为半衰期(T1/2)。下列叙述错误的是A．该反应级数为2，I条件下k=0.075mol·L-1B．在II条件下，O2反应速率为0.075mol·L-1·min-1C．其他条件相同，c(N2O)增大，反应速率不变D．在III条件下，N2O起始浓度为3.0mol·L-1时，T1/2为20min。10．（2022秋·四川攀枝花·高二攀枝花七中校考阶段练习）已知反应，若向该溶液中加入含的某溶液，反应机理如图所示。下列有关该反应的说法错误的是①②A．反应①和反应②相比，反应②更容易发生B．是该反应的催化剂C．增大的浓度，能够加快反应速率D．若不加，正反应的活化能比逆反应的活化能大11．（2021秋·河南新乡·高二校考期中）把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL0.5mol·L－1硫酸溶液的烧杯中，铝片与硫酸反应产生氢气的速率v与反应时间t可用如图坐标曲线来表示。下列推论错误的是A．O～a段不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和硫酸溶液B．b～c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高C．t>c时产生氢气的速率降低主要是因为溶液中c(H＋)降低D．t=c时反应处于平衡状态12．（2022秋·福建龙岩·高二校考阶段练习）三氟化氮是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体，是制备光刻胶的重要前驱体。对于在密闭容器中进行的反应N2(g)＋3F2(g)→2NF3(g)，下列操作中不能加快该反应的反应速率的是A．恒温条件下压缩容器体积B．恒温恒容条件下充入更多的N2C．恒容条件下升高温度D．恒温恒压条件下充入一定量氦气二、填空题13．（2022秋·上海浦东新·高二上海市进才中学校考阶段练习）一定条件下，在容积为的密闭容器中发生反应：，开始时加入，在末测得C的物质的量是。(1)2min内，用A该反应的平均化学反应速率为。(2)在末，B的浓度为。(3)若改变下列一个条件，推测该反应的速率发生的变化(填“增大”、“减小”或“不变”)。a.升高温度，化学反应速率；b.充入，化学反应速率；c.将容器的容积变为，化学反应速率。14．（2022秋·天津河西·高二统考期中）某小组学生设计了如下定性探究影响化学反应速率因素的实验。依据可选试剂：溶液、溶液、蒸馏水、溶液、溶液、溶液请按要求回答下列问题。(1)小组确定实验探究的反应原理及其对应的预期现象(填充空白)实验化学方程式预期观察的现象原理i产生气泡快慢原理ii(2)学生甲选择原理i，探究催化剂对该反应速率的因素，必选试剂除溶液外，还应选。(3)学生乙设计下图所示对比实验，探究硫酸浓度对反应ii速率的影响试剂X及其用量：。(4)学生丙设计对比实验，探究影响反应ii速率的因素，数据如下表所示：实验编号溶液溶液蒸馏水浓度/(mol/L)体积/mL浓度(mol/L)体积/mL体积/mL温度/℃Ⅰ0.110.51V30Ⅱ0.120.517aⅢ0.120.51740①对比实验Ⅰ、Ⅱ，为探究对该反应速率的影响。②a=℃③V=mL，加入VmL水的目的是。④对比上述实验数据，推测反应速率最快的是(填实验编号)。15．（2023秋·高二课时练习）I.实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素。请回答相关问题