第2章第1节化学反应速率(第2课时影响速率的因素)（教师版）-2021-2022学年高二化学学案（新教材人教版选择性必修1）

《20212022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修1）》第二章化学反应速率与化学平衡第一节化学反应速率第2课时影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素1．内因：在相同条件下，不同的化学反应会有不同的速率，这表明反应速率首先是由反应物的组成、结构和性质等因素决定的。2．外界条件【实验探究Ⅰ】定性探究影响化学反应速率的外界因素原理Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O实验步骤实验现象两支试管中的溶液均变浑浊，滴加0.5mol·L－1H2SO4溶液的试管先变浑浊实验目的探究浓度对该反应速率的影响实验结论若其他条件相同：增大反应物浓度，化学反应速率增大；降低反应物浓度，化学反应速率减小。实验步骤出现浑浊时间短长实验目的探究温度对该反应速率的影响实验结论若其他条件相同：升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。原理2H2O2=2H2O＋O2↑实验步骤实验现象H2O2分解缓慢加入FeCl3溶液，H2O2分解速率迅速实验目的探究催化剂对该反应速率的影响实验结论催化剂可以加快（改变）化学反应速率【实验探究Ⅱ】反应速率的定量测定和比较实验装置加入试剂2g锌粒+40mL1mol·L－1硫酸2g锌粒+40mL4mol·L－1硫酸测量并记录收集10mLH2所需的时间反应速率(填“快”或“慢”)慢快结论〔思考〕（1）实验所用仪器除了图中画出的仪器外，还需要一种必须的仪器是秒表。（2）利用上述装置，还可以通过测量在相同时间内收集的H2的体积来测定反应速率。（3）为了减小实验误差，上述实验还需要注意的细节是abcd(填序号)。a．本实验中甲、乙两同学所用锌粒的表面积要相同b．装置气密性要好c．40mL的H2SO4溶液要迅速加入d．测量气体体积还可以用排水法e．若用98%的浓硫酸，则反应最快〔解析〕测量锌和稀硫酸的反应速率应当控制反应的条件一定。如锌粒比表面积和大小相同、温度相同等，符合气体发生装置的气密性条件，a、b、c、d正确；浓硫酸与Zn反应不产生H2，e错误。【问题和讨论】上述实验探究中，你用到了哪些科学方法？对照实验法、变量控制法、科学归纳法、定性观察法、突出定性和定量相结合的研究思路。【预习检验】1．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，而不与浓盐酸反应B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快C．N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应D．Cu与浓硫酸能反应，而不与稀硫酸反应【答案】A〔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B、D为浓度不同所致，选项C为反应条件不同所致，唯有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。2．对于锌粒与稀硫酸的反应，下列说法中不正确的是()A．可选用颗粒大小基本相同的锌粒与不同浓度的硫酸反应，比较二者收集10mL氢气所用的时间，从而计算反应速率并说明浓度对反应速率的影响B．可记录溶液中氢离子的浓度随时间的变化(用pH计测定溶液的pH)来测量反应速率C．可记录溶液的温度变化(用温度计来测量温度)来测量反应速率D．可选用等质量的Zn片和Zn粒与相同浓度的硫酸反应，记录Zn完全消失的时间，从而计算反应速率并说明固体表面积对反应速率的影响【答案】C〔解析〕温度变化不能定量反映化学反应速率。3．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溶液稀硫酸H2OV/mLc/(mol·L－1)V/mLc/(mol·L－1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1550.155D3550.250.220【答案】C〔解析〕温度越高化学反应速率越快、浓度越大化学反应速率越快，则越先生成沉淀，且温度对化学反应速率影响大于浓度对化学反应速率影响，温度：A＝B＜C＝D，则A、B化学反应速率小于C、D；浓度：A＜B，则反应速率：A＜B；浓度：C＞D，则化学反应速率：C＞D，所以化学反应速率：C＞D＞B＞A，则最先生成沉淀的是C。4．已知反应：2X(g)=Y(g)＋Z(g)，为研究影响该反应速率的因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z的起始浓度为0，反应物X的浓度随反应时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是()A．若实验②、④只改变一个条件，则由实验②、④得出结论：升高温度，化学反应速率增大B．若实验①、②只改变一个条件，则由实验①、②得出结论：增大反应物浓度，化学反应速率增大C．若实验②、③只改变一个条件，则实验③使用了催化剂D．0～10min内，实验③的平均速率v(Y)＝0.04mol·L－1·min－1【答案】D〔解析〕实验②、④起始浓度相同，但温度不同，④反应速率较大，则可得出结论：升高温度，化学反应速率加快，故A正确；①、②温度相同，但浓度不同，①浓度较大，可得出结论：增大反应物浓度，化学反应速率增大，故B正确；②、③温度、浓度相同，③反应速率较大，应为加入催化剂，故C正确；在0～10min之间，实验③X的浓度变化为0.4mol·L－1，则v(Y)＝eq\f(1,2)v(X)＝eq\f(1,2)×eq\f(0.4mol·L－1,10min)＝0.02mol·L－1·min－1，故D错误。5．相同温度条件下，将下列4种不同浓度的NaHCO3溶液，分别加入到4个盛有20mL0.06mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释至50mL，NaHCO3溶液与盐酸反应产生CO2的速率由大到小的的顺序是__________________________________________。①20mL，0.03mol·L－1②20mL，0.02mol·L－1③10mL，0.04mol·L－1④10mL，0.02mol·L－1【答案】①>②＝③>④〔解析〕混合后氢离子浓度相同，四种溶液中c(HCOeq\o\al(－,3))的大小决定产生CO2速率的大小。混合L－1。6．在一个容积可变的密闭容器中发生反应：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。回答下列问题：（1）增加Fe的量，正反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”，下同)。（2）将容器容积缩小一半，正反应速率________，逆反应速率________。（3）保持容器容积不变，充入N2使体系压强增大，正反应速率________，逆反应速率________。（4）保持压强不变，充入N2使容器容积增大，正反应速率________，逆反应速率________。【答案】(1)不变(2)增大增大(3)不变不变(4)减小减小〔解析〕(1)Fe为固体，因此增加Fe的量，反应速率不变。(2)将容器容积缩小一半，体系中各气态物质的浓度均增大，正反应速率和逆反应速率都增大。(3)保持容器容积不变，充入N2使体系压强增大，体系中各物质的浓度不变，正反应速率和逆反应速率均不变。(4)保持压强不变，充入N2使容器容积增大，体系中各气态物质的浓度均减小，正反应速率和逆反应速率均减小。7．把空气中久置的镁条投入盛有盐酸的敞口容器里，产生氢气的速率变化如图所示。分析速率快慢变化的可能原因_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】镁条和盐酸反应产生H2的离子方程式为Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，是镁与H＋间的置换反应，与Cl－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，镁与盐酸接触面积不断增大，产生H2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，反应速率也会加快；随着反应的进行，c(H＋)不断减小，反应速率会逐渐减慢。8．某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素，所用HNO3的浓度分别为1.00mol·L－1、2.00mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298K、308K。请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：实验编号T/K大理石规格硝酸浓度/mol·L－1实验目的①298粗颗粒2.00(Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响(Ⅱ)实验①和____探究温度对该反应速率的影响(Ⅲ)实验①和____探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响②③粗颗粒④【答案】②298粗颗粒1.00③3082.00④298细颗粒2.00(Ⅱ)③(Ⅲ)④〔解析〕考查影响反应速率的因素的实验设计。实验①和②探究HNO3浓度对反应速率的影响，故大理石规格和反应温度应相同，而HNO3浓度不同；同理，①和③应选择不同的温度，①和④应选择不同的大理石规格，而另外2个条件相同。9．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：（1）上述实验中发生反应的化学方程式有_________________________________________________________________________________________。（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是___________________________________________________________________________________________________。（3）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有________________________(答两种)。（4）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。实验混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100①请完成此实验设计，其中：V1＝________________，V6＝______________，V9＝________________。②该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因：_____________________________________________________________________________。【答案】(1)CuSO4＋Zn=ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu－Zn原电池，加快了氢气产生的速率(3)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等(答两种即可)(4)①301017.5②当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积〔解析〕(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4＋Zn=ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。(2)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了Cu－