高中化学选修化学反应原理 化学反应的速率第2课时 导学案

高中化学选修化学反应原理

2.3化学反应的速率第2课时导学案

课前学案导学

精准定位一学习目标导航

1.掌握温度、浓度和催化剂对化学反应速率的影响；

2.了解外界条件（温度、浓度、压强和催化剂）影响反应速率的原因；

3.了解化学反应速率、浓度公式和阿伦尼乌斯公式的含义及应用。

自主梳理一基础知识导航

一、化学反应速率

化学反应速率与有关，因此所有能够改变内能、运动速率以

及碰撞几率的外界条件，都可以用来改变、控制反应的速率。

二、浓度对反应速率的影响

其他条件相同时，增大反应物浓度反应速率，减小反应物浓度反应速

率o

三、压强对反应速率的影响

对于气体来说，增大压强相当于增大浓度，反应速率，减小压强相当

于减小浓度，反应速率O

问题思考1?改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有何影响？改变溶液

的用量对化学反应速率有何影响？

\/

四、温度与反应速率的影响

其他条件相同时，升高温度反应速率，降低温度反应速率

五、催化剂对反应速率的影响

催化剂可以化学反应所需要的活化能，也就等于提高了活化分子的

百分数，从而提高了有效碰撞的频率，提高了反应速率。

六、改变化学反应速率的方法还有等。

问题思考2?为什么升高相同的温度时，不同化学反应的速率增加的倍数不同？

自主梳理参考答案

一、分子间的有效碰撞频率

二、加快减慢

三、增大减慢

四、加快减慢

五、降低

六、光辐射、放射性辐射、超声波、电弧、强磁场

问题思考参考答案

问题思考1:对于固体或是纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变

固体或纯液体的用量对化学反应速率无影响。但固体物质的表面积的大小会影响化学反

应速率，一般地，固体的颗粒越细，表面积就越大，反应速率就越快。改变溶液的用量

时，由于浓度不变，因此对化学反应速率无影响。

问题思考2:由于不同化学反应的活化能（Ea）值不同，由阿伦尼乌斯经验公式

得：Ea值越大，改变温度对化学反应速率的影响程度就越大，因此，当升高相同温度

时，不同化学反应的速率增加的倍数就不同。

课堂探究导学

合作探究——名师保驾护航

探究一：经验规律

1.经验规律（范托夫经验规则）

通常情况下，温度每升高10C,化学反应速率将增大到原来的2〜4倍

Tt-T0

10

V,=V（）a

2.活化能（Ea）

Ea

阿仑尼乌斯k=Ae所

探究二：外界条件对化学反应速率的影响

1.不同的化学反应具有不同的反应速率，影响反应速率的主要因素是内因，即参

加反应物质的性质。

2.外界条件对化学反应速率的影响

（1）浓度：对气体或溶液中发生的化学反应，在其他条件不变时，增大反应物浓

度，可以增大反应速率，而与反应物总量无关。

（2）压强：对有气体参加的化学反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加

快，减小压强，反应速率减慢。

说明：

①若参加反应的物质为固体、液体或溶液，由于压强的变化对它们的浓度几乎无影

响，可以认为反应速率不变。

②对于气体反应体系：

A：恒温时增加压强，体积缩小，浓度增大，反应速率加快

B：恒容时，充入气体反应物，浓度增大，总压增大，反应速率加快

③像化学反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2f生成物中有气体，反应物中没有气体，增大

压强，速率不增大；减小压强，速率也不减小。

④与化学反应无关的气体对化学反应速率是否有影响，要分情况而定。在一定温度

下于密闭容器中进行的化学反应SO2（g）+2H2s（g）=3S（s）+2H2O（1）：

a.充入N2并保持容器的容积不变时，虽然容器内气体的总压增大，但由于气体的

容积不变，反应物气体的物质的量浓度不变，所以化学反应速率不变。

B.充入N2并保持容器内的总压不变时，必然是容器的容积增大。而气体容积的增

大，一定引起反应物浓度的减小，所以化学反应速率减小。

⑤密闭容器的涵义是指容器全封闭不漏气，容器内外之间没有物质传递。密闭容器

不等于容器体积不变。

（3）温度：当其他条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度可以减小

反应速率。

范托夫经验规律：一般地，温度每升高10C,反应速率增大2〜4倍。

（4）催化剂：决定化学反应速率的主要因素是反应活化能的大小。催化剂改变反

应速率的原因与浓度、温度对反应速率的影响是不同的。不论浓度还是温度都不能改变

反应的活化能，而催化剂则能参与反应，改变反应历程，降低活化能，也就等于提高了

活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞频率，加快了反应速率。

r特别提醒』（1）温度对反应速率的影响规律，对吸热反应、放热反应都适用，

且不受反应物状态的限制。

(2)催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率

(3)催化剂具有选择性，催化活性受温度影响较大

典例剖析一名师释疑助航

例1.已知CO2+C=2CO是吸热反应，反应速率为vi；N2+3H2=2NH3是放热反

应，反应速率为V2。对于上述反应，当温度升高时，V|和V2的变化情况为()

A.同时增大B.同时减少

C.VI增大，V2减少D.V1减少，V2增大

f答案』A

f解析』改变温度，反应速率均发生改变，不论是正反应速率还是逆反应速率。温

度升高正反应速率和逆反应速率均增大，如果是放热反应，则正反应速率增大的幅度小

于逆反应速率增大的幅度，反之相反。

【变式训练1］在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度进行如下反应，H2

(g)+Br2(g)==2HBr(g),已知加入1molH2和2moiBR,达到平衡后，生成X

molHBr,在相同条件下，若起始时加入的H2.Br2.HBr分别为a、b、c(均不为0)

且保持平衡时，各组分含量不变，以下推断正确的是()

①a、b、c应满足的关系是4a+c=2b

②平衡时HBr为Xmol

③a、b>c应满足的关系是a+b=c

④平衡时HBr为代包Exmol

2

A.①B.①②C.①④D.②③

【例2】高温下，某反应达平衡，平衡常数K=£(C。)•吗恒容时，温度升高,

C(CO2)*C(H2)

H2浓度减小。下列说法正确的是()

A.该反应的焰变为正值

B.恒温恒容下，增大压强，氏浓度一定减小

C.升高温度，逆反应速率减小

催化剂、

D.该反应化学方程式为C0+H2。、加热CO2+H2

『答案』A

『解析』从平衡常数的表达式可以看出，CO和氏0是反应产物，CO2和H2是反应

物，温度升高，H2浓度减小，说明

升高温度有利于H2的转化，故正反应为吸热反应即焰变为正值。该反应为等体积

反应压强不会改变平衡。升高温度，正逆反应速率均增大。

【变式训练2】反应H2(g)+I2(g)==2HI(g)的平衡常数为Ki；反应HI(g)=

1/2H2(g)+1/212(g)的平衡常数为K2,则KI、K2的关系为(平衡常数为同温度下

的测定值)

A.Ki=2K2B.KI=K2C.KI=1/K2D.Kl=1/2K2

催化剂[

【例3】对于热化学方程式：SO3(g)一=今SO2(g)+-O2(g)

△H=98.3kJ•mo「的描述如图所示，y表示SCh的质量分数，其中正确的是()

『解析』升高温度，反应速率加快，缩短了到达平衡的时间，平衡向正反应方向移

动，二氧化硫质量分数增加。

【变式训练3】

催化剂、

在容积固定的密闭容器中存在反应：A(g)+3B(g)"2C(g)AH<0

某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验

数据作图：

混

Be转

Cf合

乙

化

注气

率

度体

甲

总

压

图3

下列判断一定错误的是()

A.图1研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高

B.图2研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高

C.图2研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高

D.图3研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高

变式训练解析及答案

【变式训练1】

答案：A

解析：将cmolHBr完全分解，则(a+c/2):(b+c/2)=1:2,可得4a+c=2b。

而该反应为等体积反应，只有当HBr为。时，以、Bn物质的量之比符合初始比例，即

1:2即可建立该等效平衡，故平衡时HBr的量不能确定。

【变式训练2】

答案：C

解析：即使反应物、产物相同，平衡常数还随着反应方程式的系数的改变而改变

【变式训练3】

答案：B

解析：催化剂的效率越高，化学反应速率越快，达到平衡所需的时间越短，但催化

剂不能使化学平衡发生移动，故A不正确，D正确。温度越高、压强越大，化学反应速

率越快，达到平衡所需的时间越短，由于所给反应为气态物质系数减小的反应，压强增

大，平衡右移，使&甲＞&乙，又知反应为放热反应，温度升高时平衡向左移动，＜1甲＜

a乙，C正确，B错误。

备选例题

例题.亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液里反应的化学方程式是：

5Na2s。3+2K1。3+H2s。4=5Na2s。4+K2so4+b+H20

(1)其中氧化剂是,若反应中有5mol电子转移，则生成的碘

是0该反应过程和机理较复杂，一般认为分以下几步：

①IO3-+SO42—=IO2-+SO42-(慢)

②IO2-+2SCU2-=「+2SO42-(快)

③5「+6H+=3b+3H2O(快)

22-+

@I2+SO4-+H2O=2I+SO4+2H(快)

(2)根据上述条件推测，此反应总的反应速率由步反应决定。

（3）若预先加入淀粉溶液，由题述看出必在离子消耗完时，才会有使淀

粉变蓝的现象产生。

【解析】分析化合价升降可得KI03为氧化剂，

2KIO3〜L〜10e

10

（0.5mol）5mol

反应的总速率总是决定于总反应中最慢的一步。要使淀粉变蓝的现象产生，必然要

求能够消耗L的离子要完全被消耗。

常用教学素材

“压”出来的变化

由于固体、液体的体积受压强影响较小，当一个平衡体系中只有固体或液体时，可

以认为改变压强平衡不移动。然而，这一结论仅适用于在一定范围内改变压强，如果压

强的增大超过一定限度，则常常会出现一些奇妙而有趣的变化。

我们知道石墨和金刚石互为同素异形体，它们的密度分别为2.22g.em4和

3.51g.em-3。根据化学平衡移动原理，增加压强应有利于金刚石的合成，科学家为此进行

了长达数十年的探索。终于，在20世纪50年代，美国通用汽车公司利用高温（2000C八

高压（20000atm）将石墨转化为了金刚石。此后，许多科学家对这种超高压的神奇作用

产生了浓厚的兴趣。1989年，日本科研人员有别处心裁地将炸药和炭粉混合并用石蜡固

化后装入钢制敞口容器，沉入一个直径8m,深约5m的混凝土制水槽内（防止炭被空

气中的氧气氧化），点火起爆，最后将容器中的水取出静置，获得了直径为0.002卜im~

0.003卜im的金刚石粉末，巧妙地利用了爆炸瞬间产生的超高压（40万个大气压）。同样

利用高温、高压，科学家还把常温常压下跟石墨一样很软很滑的六角结构的氮化硼（俗

称白石墨）合成了立方结构的氮化硼，其硬度仅次于金刚石。这种人造的超硬材料被称

为工业的牙齿，制成磨具、刀具用来加工石材、钢材，大大提高了加工效率。

氢能是一种高效无污染的新能源，但其缺点是储存时所占的体积过大。科学家设想:

既然氢与锂、钠、钾等同属IA族元素，如果给氢分子加上高压，将氢分子压跨，每个

氢原子的电子就可能和临近的原子核十分接近而成为所有的氢原子共同占有的自由电

子，非金属氢转变成金属氢。而一旦得到稳定的金属氢，人们便获得一种高能量密度的

无污染能源。美国华盛顿卡内基研究所的毛何匡和鲁塞尔・