名师辅导材料学年高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第一单元 化学反应速率 第2课时 影.docx

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名师辅导材料学年高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第一单元化学反应速率第2课时影

第2课时　影响化学反应速率的因素

学习目标：

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。

（重点）2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。

（重点）3.知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。

4.了解通过改变外界条件从而改变化学反应速率的方法和意义。

[自主预习·探新知]

一、有效碰撞理论

1．碰撞理论

（1）分子碰撞：

化学反应发生的前提是反应物分子间发生碰撞。

（2）有效碰撞：

能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。

有效碰撞必须满足两个条件：

①发生碰撞的分子具有足够高的能量。

②分子在一定的方向上发生碰撞。

2．活化分子和活化能

（1）活化分子

在化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子。

（2）活化能

活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。

3．化学反应的过程

（反应物、生成物的能量与活化能的关系）

微点拨：

活化分子的百分数越大―→单位体积内活化分数越多―→有效碰撞次数越多―→速率越快。

二、影响化学反应速率的外界因素

1．浓度对反应速率的影响

（1）影响结果

（2）理论解释

其他条件不变时，增加反应物浓度→单位体积内反应物的活化分子数目增多→有效碰撞的次数增多→化学反应速率增大。

反之，减小反应物浓度，化学反应速率减小。

2．压强对反应速率的影响

（1）影响结果

对于有气体参加的反应，在相同温度下，

增大压强（减小容器容积），反应速率增大；

减小压强（增大容器容积），反应速率减小。

（2）理论解释

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→反应物浓度增大→反应速率增大；反之减小压强，反应速率减小。

3．温度对反应速率的影响

（1）影响结果

其他条件相同时，升温反应速率增大，降温反应速率减小。

据测定，许多反应的温度每升高10K，其反应速率增加2～4倍。

（2）理论解释

其他条件相同时，升高温度→活化分子百分数以及分子间碰撞频率提高→有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大。

4．催化剂对反应速率的影响

（1）影响结果

使用催化剂可改变化学反应速率（一般情况下是指增大反应速率）。

（2）理论解释

催化剂→降低反应所需活化能→提高活化分子百分数→有效碰撞的次数增加→反应速率增大。

（3）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：

可以较大幅度降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。

5．其他因素对反应速率的影响

如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、增大反应物间的接触面积等，均是行之有效的改变化学反应速率的方法。

微点拨：

从活化分子和有效碰撞的角度来看，客观因素的改变对化学反应速率的影响存在着如下关系。

[基础自测]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）锌与硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越快。

（　　）

（2）增大压强一定能增大化学反应速率。

（　　）

（3）催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化。

（　　）

（4）双氧水中加入MnO2，可以使生成O2的速率增大，是因为MnO2的催化作用。

（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√

2．有关碰撞理论，下列说法不正确的是（　　）

A．具有足够能量的分子（活化分子）相互碰撞就一定能发生化学反应

B．增大反应物的浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的几率增大，反应速率增大

C．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞的几率增大，反应速率增大

D．催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，有效碰撞的几率增大，反应速率增大

A　[活化分子发生有效碰撞才能发生化学反应，如果不是有效碰撞，则不能发生反应，故A项错误；增大反应物的浓度，活化分子的浓度增大，有效碰撞次数增多，反应速率增大，故B项正确；升高温度，活化分子的百分数增大，从而使有效碰撞次数增多，化学反应速率增大，故C项正确；催化剂能降低反应的活化能，使活化分子的百分数增大，反应速率增大，故D项正确。

]

3．同质量的锌与盐酸反应，欲使反应速率增大，选用的反应物与反应条件正确的是（　　）

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．①④⑧⑩

C．③⑤⑦⑨D．③⑥⑦⑨

D　[对于锌的选择，表面积越大，反应速率越快；对于盐酸的选择，浓度越大，反应速率越快；升高温度，可以增大反应速率；不断振荡可以增大反应物之间的接触面积，从而可以增大反应速率。

]

[合作探究·攻重难]

探究影响化学反应速率的因素

下表是溶液中的反应H2O2＋2HI===2H2O＋I2在不同浓度时的速率比较。

实验编号

1

2

3

4

5

c（HI）/mol·L－1

0.100

0.200

0.300

0.100

0.100

c（H2O2）/mol·L－1

0.100

0.100

0.100

0.200

0.300

v/mol·L－1·s－1

0.00760

0.0153

0.0227

0.0151

0.0228

[思考交流]

1．浓度是决定化学反应速率的最主要因素吗？

【提示】　不是。

反应物本身的性质是决定反应速率的最主要因素。

2．增大体系的压强，对该反应的反应速率有影响吗？

【提示】　没有。

压强只对有气体参与的反应的反应速率有影响。

3．反应H2O2＋2HI===2H2O＋I2达到平衡后，若向反应后的溶液中加入水，会增大反应速率吗？

【提示】　不会增大反应速率。

水是纯液体，没有浓度可言，加入水，会使其他反应物和生成物的浓度减小，会减慢反应速率。

4．恒温条件下，若改变了某一条件后，反应速率随时间变化的示意图如下：

则t时刻改变的条件可能是什么？

【提示】　增大了反应物的浓度。

5．要想加快该反应的速率，除上述影响因素外，还可以改变什么条件？

【提示】　改变温度一定能够影响速率，升高温度可以加快反应速率；加入适当的催化剂也可以加快反应速率。

外界因素对化学反应速率影响的深化理解

（1）浓度

①固体或纯液体的浓度为常数，所以增加其用量时，化学反应速率不变。

②增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂，能增大化学反应速率。

（2）温度

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。

升温时，化学反应速率增大；降温时，化学反应速率减小。

（3）压强

①对于没有气体参与的化学反应，由于改变压强，物质的浓度变化很小，可忽略不计，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

压强增大

反应物浓度增大

化学反应速率增大。

b．恒温、恒容时：

充入反应物气体

压强增大―→反应物浓度增大

化学反应速率增大；

充入“无关”气体

压强增大―→反应物浓度不变―→化学反应速率不变。

c．恒温、恒压时：

充入“无关”气体―→压强不变

体积增大

反应物浓度减小

化学反应速率减小。

（4）催化剂

①催化剂的使用与反应过程的能量变化

加入催化剂改变反应的历程，降低反应所需的活化能，反应体系中活化分子百分数提高，使反应速率显著增大，但不改变反应过程中的反应热，能量变化如图。

②催化剂能改变化学反应的速率，但反应前后质量和化学性质不发生改变，催化剂具有选择性，不同的反应有不同的催化剂。

③若催化剂是酶，要注意酶只有在温和条件下催化效果才最好，若温度过高，则酶会变性，反应无催化作用。

化学反应速率的图像分析

化学反应速率图像是将化学反应速率变化的情况在直角坐标系中表达的结果，是化学反应速率变化规律的反映。

此类问题主要包括反应速率与浓度、压强、温度、催化剂等外界条件的关系以及反应过程中的速率变化等。

1．定性图像

（1）全程速率—时间图像

如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化如图所示。

AB段：

Zn与盐酸的反应是放热反应，溶液的温度升高，化学反应速率逐渐增大；

BC段：

随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小。

（2）速率—温度图像

其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大，随着温度的降低而减小。

如图A所示。

A　　　　　　　　　B

（3）速率—压强图像

对于有气体参加的反应，其他条件一定，增大压强（缩小容器的容积），反应速率增大；减小压强（增大容器的容积），反应速率减小。

如图B所示。

2．定量图像

定量图像主要是指反应物或生成物的物质的量（或物质的量浓度、反应速率）与反应时间的定量关系，如下图所示。

该类图像所能解决的主要问题：

①反应物、生成物的确定；②可逆反应或不可逆反应的确定；③反应方程式的确定；④某时间段内的平均反应速率；⑤化学反应达到平衡所用的时间。

分析的方法为灵活应用“反应速率之比＝化学计量数之比＝浓度变化量之比＝物质的量的变化量之比”。

3．定性与定量相结合的图像的分析

此类图像通常既包括反应速率的定性比较，如曲线的斜率、趋势等，也包括反应速率、物质的量或物质的量浓度的计算和定量比较，需要依据相关的计算公式和外界条件影响反应速率的规律从定量和定性两个方面加以分析。

4．解答有关化学反应速率图像问题的一般步骤

（1）认准横坐标、纵坐标各表示什么物理量；

（2）看清曲线的起点位置及曲线的变化趋势，确定函数的增减性；

（3）理解曲线斜率的意义，弄清当斜率为0时，曲线为一水平线的特定含义；

（4）准确把握各个特殊点（如起点、最高点、交点等）的含义；

（5）认准某些关键数据在解题中的作用；

（6）全面、准确地从图中找出直接或隐含的信息，结合上述几点快速得出答案。

[当堂达标·固双基]

题组1　碰撞理论

1．下列说法不正确的是（　　）

A．活化分子比普通分子具有较高的能量

B．化学反应的实质是原子的重新组合

C．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

D．化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞

A　[A指代不明确，即一种普通分子所具有的能量可能比另一种物质的活化分子所具有的能量高。

]

2．下列说法不正确的是（　　）

【导学号：

73702102】

A．反应物分子间的每次碰撞是反应的先决条件

B．反应物分子的每次碰撞都能发生化学反应

C．活化分子具有比普通分子更高的能量

D．活化能是活化分子的平均能量与所有反应物分子平均能量之差，如图所示正反应的活化能为E－E1

B　[只有具有足够的能量，合适的方向，发生有效碰撞，才可发生化学反应。

]

题组2　影响化学反应速率的因素

3．在C（s）＋CO2（g）===2CO（g）的反应中，现采取下列措施：

①缩小体积，增大压强　②增加碳的量　③通入CO2　④恒容下充入N2　⑤恒压下充入N2

能够使反应速率增大的措施是（　　）

A．①④　　　　　　　B．②③⑤

C．①③D．①②④

C　[对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快；增加固体物质的用量，对反应速率无影响；充入与反应无关的气体，不会增大反应物浓度，故不会加快反应速率。

]

4．反应3Fe（s）＋4H2O（g）

Fe3O4（s）＋4H2（g）在一容积可变的密闭容器中进行，试回答下列问题：

【导学号：

73702103】

（1）增加Fe的量，化学反应速率的变化是________（填“增大”“不变”或“减小”，下同）。

（2）将容器的容积缩小一半，化学反应速率________。

（3）保持容积不变，充入N2使体系压强增大，化学反应速率________。

（4）保持压强不变，充入N2使容器的容积增大，化学反应速率________。

【解析】　

（1）固体铁的加入对化学反应速率没有影响。

（2）容器容积缩小，反应物的浓度增大，化学反应速率增大。

（3）保持容积不变，充入N2，容器内的压强虽然增大，但反应物的浓度没有改变，反应速率不变。

（4）容器内的压强保持不变，充入N2，容器的容积增大，反应物的浓度减小，化学反应速率减小。

【答案】　

（1）不变　

（2）增大　（3）不变　（4）减小

解答此类题目关键是要把握影响反应速率的因素的实质。

仔细分析，对于浓度的影响应注意固体或纯液体的浓度是定值，增多或减少不改变浓度，不改变反应速率。

压强仅适用于有气体参加的反应。

温度升高既加快正反应速率又加快逆反应速率。

题组3　化学反应速率的图像分析

5．用如图所示的实验装置进行实验X及Y时，每隔半分钟分别测定放出气体的体积。

下列选项中正确表示实验X及Y的结果的是（　　）

实验

所用的酸

X

25mL0.2mol/L盐酸

Y

50mL0.1mol/L盐酸

A　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　D

A　[由镁和盐酸反应的化学方程式可知，两者反应时镁均过量，因此两者产生等量的氢气，否定了选项C和D。

根据浓度越大，化学反应速率越快的事实可知实验X产生氢气的速率快，体现在图像上即曲线的斜率大，结合以上两点可知选项A符合题意。

]

6．将在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL0.5mol·L－1硫酸的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如图所示的曲线表示，试回答下列问题。

【导学号：

73702104】

（1）曲线O→a段不产生氢气的主要原因是________________________

____________________________________________________________。

有关的化学方程式为_________________________________________。

（2）曲线a→b段产生氢气的速率较慢的主要原因是

____________________________________________________________

____________________________________________________________。

（3）曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是

____________________________________________________________

____________________________________________________________。

（4）曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是

____________________________________________________________

____________________________________________________________。

【解析】　

（1）因为铝片表面有氧化膜，故开始时无H2产生。

（2）开始时温度较低，只有部分H2SO4与Al反应，所以反应速率较慢。

（3）随反应的进行，反应放出的热量使溶液温度升高，故反应速率加快。

（4）随着反应的进行，c（H＋）降低，使反应速率减慢。

【答案】　

（1）铝片表面有Al2O3，硫酸首先与表面的Al2O3反应

Al2O3＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2O

（2）开始温度较低，只有部分硫酸与铝片作用

（3）由于反应放出的热量使溶液的温度升高，从而加快反应速率

（4）随着反应的进行，硫酸的浓度下降