鲁科版高中化学第二章 《 第2课时影响化学反应速率的因素》教学设计.docx
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鲁科版高中化学第二章《第2课时影响化学反应速率的因素》教学设计
第2课时影响化学反应速率的因素
【知识梳理】
【活动·探究】
认识化学反应的快慢
实验目的：
比较不同反应进行的快慢，比较同一反应在不同条件下反应的快慢。
实验试剂：
表面积大致相同的铜箔、镁条、铁片、过氧化氢溶液（3％）、盐酸（0.5mol·L-1）、盐酸（3mol·L-1）、FeCl3溶液、块状CaCO3、CaCO3粉末、MnO2粉末。
仪器：
试管、药匙、镊子、胶头滴管、酒精灯、试管夹、导管、水槽、量筒。
实验方案：
ⅰ、对比Cu、Mg、Fe与HCl反应的快慢。
ⅱ、对比Fe片分别与不同浓度盐酸的反应。
ⅲ、对比块状CaCO3和粉末状CaCO3分别与同浓度盐酸的反应。
ⅳ、对比不加任何物质双氧水的分解，和加入FeCl3或MnO2的双氧水的分解。
由以上可知，反应物本身的性质是影响反应速率的主要因素，、、-------------是影响反应速率的外界因素，另外，、对反应速率也产生影响。
一、浓度对化学反应速率的影响
铁丝在空气中加热只能看到红热现象，在充满O2的集气瓶中铁丝就可以剧烈燃烧，火星四射，可见，增大O2的浓度，铁丝与O2反应的情况明显不同。
浓度影响反应速率，二者是否存在定量关系呢？
【实验·研讨】
在298K时，实验测得反应H2O2＋2HI＝2H2O＋I2，在不同浓度时的化学反应速率如下表所示：
不同浓度时的化学反应速率
总结：
（1）c（HI）一定时，c（H2O2）每增加一倍，反应速率增加一倍。
（2）c（H2O2）一定时，c（HI）每增加一倍，反应速率增加一倍。
1、浓度与化学反应速率的关系
化学反应速率与浓度成正比，可用下式表示：
v＝
式中比例系数K为反应速率常数，表示单位浓度下的化学反应速率。
（1）反应速率常数K越，反应进行得越快。
（2）反应速率常数K与浓度，只受温度、催化剂、固体表面积等因素的影响。
（3）总反应的化学反应速率与反应物的浓度关系式是实验测定的结果，关系式中浓度的方次与方程式中的系数并无确定关系。
（4）改变浓度对化学反应速率的影响规律为：
增加反应物浓度，增加。
增加生成物浓度，增加。
（5）固体或纯液体的浓度可以为常数，则固体量的增多，不影响反应速率，反应速率还与固体表面积的大小和生成物扩散的速率有关。
二、压强对反应速率的影响
改变气体压强的方法主要是改变容器的，当容器容积被压缩至一半时，压强变为原来的2倍，此时容器内各气体物质的浓度都增加，反应速率发生改变。
（1）压强对反应速率的影响，实际上是对反应速率的影响，改变压强时，反应物、生成物的浓度都相应改变。
（2）对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增加压强时，气体的体积减小，浓度增大，分子间的有效碰撞机会增多，故反应速率加快。
（3）由于压强对固体，液体的体积几乎无影响，因此，对无气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可忽略不计。
三、温度对反应速率的影响
1、阿伦尼乌斯经验规律
范托夫曾总结出一条温度对反应速率影响的近似规律：
温度每升高10K，反应速率增加2～4倍，但该规律适用范围有限，阿伦尼乌斯找到了反应速率常数与温度之间的经验公式：
K＝
式中K为反应速率常数，A为比例系数，e为自然对数的底，R为摩尔气体常数，Ea为活化能。
该公式的含义：
当Ea＞0时，升高温度，反应速率常数，化学反应速率相应。
2、活化能Ea
（1）概念：
活化能是所吸收的能量，对基元反应而言，其活化能是分子平均能量与普通反应物分子平均能量的差值。
（2）活化能与反应速率的关系：
化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，必须是先吸收能量后形成活化分子。
活化能越高，反应越进行，反应速率常数越。
可见，活化能是决定化学反应速率的内因。
由于不同反应的活化能Ea值不同，故升高相同温度时不同化学反应的速率增加的倍数不同。
尤其是对放热和吸热反应影响程度不同。
由经验公式知，Ea值越大，改变温度对反应速率的影响程度越。
3、温度对反应速率的影响规律
升高温度，V正、V逆一般均，吸热反应增加的倍数放热反应增加的倍数。
降低温度，V正、V逆一般均，且吸热反应减小的倍数放热反应减小的倍数。
四、催化剂对化学反应速率的影响
1、催化剂在化学反应中的作用
催化剂能化学反应速率，但反应前后催化剂本身的质量和化学性质不变。
催化剂就是通过参与化学反应改变反应历程降低反应的活化能来提高反应速率。
故有催化剂的化学反应包括两个阶段：
先是催化剂参与反应生成中间产物，接着是中间产物又使催化剂重新生成。
2、催化剂改变反应速率的特点
（1）催化剂改变正、逆反应速率。
（2）使用正催化剂，反应速率显著增大；使用负催化剂，反应速率显著减慢。
只要不特殊说明，催化剂一般指正催化剂。
（3）催化剂引起平衡移动，改变化学平衡常数，改变平衡转化率。
（4）催化剂具有选择性。
某反应中的催化剂不一定适用于其它反应，故工业生产中，常需要选取特定的催化剂来提高生产效率。
3、酶催化
酶是一类具有催化功能的蛋白质，生物体内的一些反应往往是在酶催化下很快完成。
酶催化时具有如下三个显著特点：
（1）催化效率高。
例如：
H2O2分解时，实验室常用MnO2或Pt做催化剂，而过氧化氢酶的催化效率约是铂催化效率的2万多倍。
（2）专一性。
酶具有比一般催化剂更高的选择性，如：
淀粉酶只能催化淀粉水解。
（3）反应条件温和。
生物体内的反应，大多是在常温常压下进行的，故酶做催化剂时对反应条件要求的较低。
工业生产大多是在高温高压下进行，为降低成本，酶在工业生产中逐渐发挥着越来越大的作用。
除以上因素能影响反应速率外，增大一定量固体的表面积（如块状变为片状或粉碎）能增大反应速率，、、等对反应速率也有影响，生产中需综合考虑上述因素，从而达到最佳的生产效率。
知识小节
影响化学反应速率的因素是浓度、温度、催化剂等。
浓度与反应速率的关系可通过的反应速率常数K体现，温度对反应速率的影响，可用阿伦尼乌斯公式表示：
，Ea为活化能，温度对反应速率的影响与活化能有关。
催化剂是通过参与反应，改变反应历程，降低反应的活化能来提高化学反应速率。
但催化剂不能改变反应的平衡常数，即不引起平衡的移动，催化剂具有选择性。
用碰撞理论解释影响化学反应速率的因素
变化量
条件
单位体积活化分子数
活化分子百分数
单位时间有效碰撞数
反应速率
增大浓度
增大压强
增大温度
使用催化剂
[典例解析]
例1．反应C（S）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对反应速率几乎没有影响的是（）
A．增加C的量
B．将容器的容积缩小为一半
C．保持容器容积不变，充入氮气使体系的压强增大
D．保持压强不变，充入氮气使容器的体积增大
解析：
增加固体C的量以及保持容器容积不变,充入氮气使体系的压强增大，并不能增大反应物浓度，所以对反应速率几乎没有影响。
将容器的体积缩小为一半，反应物H2O（g）的浓度增大一倍，反应速率增大。
保持压强不变,充入氮气使容器的体积增大，反应物H2O（g）的浓度减小，反应速率减小。
答案：
AC
例2．对于反应NO2（气）＋SO2（气）NO（气）＋SO3（气）＋Q，下列叙述正确的是[]
A．使用催化剂不能改变反应速率B．改变压强对反应速率没有影响
C．升高温度能加快反应速率D．减小压强会降低反应速率
解析：
这是一个有气体物质参加的化学反应，因此，浓度、温度、压强、催化剂等因素能影响该反应的反应速率。
答案：
C、D
例3．煅烧硫铁矿产生SO2的生成速率，下列措施可行的是（）
A．把铁矿石碾成粉末
B．增大O2压强，向炉内喷吹氧气
C．使用Fe2O3作催化剂
D．降低温度
解析：
增加固体接触面积和增大气体的压强，可加快正反应速率，故A、B正确。
而C中Fe2O3不是该反应的催化剂，D项中降温可减小速率。
故选A、B。
答案：
A、B
[随堂演练]
1．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。
对于密闭容器中的反应：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g），673K，30MPa下n（NH3）和n（H2）随时间变化的关系如下图所示。
下列叙述正确的是
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d（t1时刻）和点e（t2时刻）处n（N2）不一样
D．其他条件不变，773K下反应至t1时刻，n（H2）比上图中d点的值大
2．容积为aL的密闭容器里,开始时加入下列各组物质,在一定温度下发生可逆反应:
2A（气）+B（气）2C（气）,当反应达到平衡时,逆反应速率最大的一组物质是（）
A．2molA和1molBB．1molA和2molB
C．2molA和2molBD．1molA、1molB和2molC
3．对达到平衡状态的可逆反应X+YZ+W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如图1所示，则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为（）
A．Z、W均为气体，X、Y中有一种是气体
B．Z、W中有一种是气体，X、Y皆非气体
C．X、Y、Z、W皆非气体
D．X、Y均为气体，Z、W中有一种为气体
4．向2L密闭容器里充入2molM和一定量的N，发生如下反应：
M（g）+N（g）
E（g）；当反应进行到4min时，测知M的浓度为0．2mol/L；反应进行到2min时，密闭容器中M的物质的量浓度为（）
A．等于0．6mol/LB．小于0．6mol/L
C．等于0．8mol/LD．大于0．8mol/L
5．氯气溶于水，为什么难溶于饱和食盐水？
*6．一定质量Mg条投入某浓度的盐酸溶液（本反应为放热）中，测得该反应速率随时间的变化如下图，试解释v变化的原因。
[能力提升]
7．可逆反应aX（g）+bY（s）
cZ（g）在一定温度下的一密闭容器内达到平衡后，t0时改变某一外界条件，化学反应速率（v）一时间（t）图象如右图。
则下列说法中正确的是（）
A.若a＋b＝c，则t0时只能是增大了容器的体积
B.若t0时只是加入了催化剂，则a＋b＝c或a=c或a＋b≠c
C.若a≠c，则t0时可能是升高温度
D.若a≠c，则t0时只能是增大了容器的压强
8．氯酸钾和亚硫酸氢钾能发生氧化还原反应ClO3-+HSO3-→SO42-+Cl-+H+（未配平）。
已知该反应的速率随c（H+）的增大而加快。
下列为用ClO3-在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应V-t图。
下列说法中不正确的是（）
A．反应开始时速率增大可能是c（H+）所致
B．纵坐标为v（H+）的V-t曲线与图中曲线完全重合
C．后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小
D．图中阴影部分“面积”可以表示t1-t2时间为n（Cl-）增加
9．A（g）+B（g）C（g）+Q平衡后，若使温度由T1升到T2，（其他不变），则υ正与υ逆的变化曲线是（ ）
10．一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：
下列描述正确的是
A、反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol/（L·s）
B、反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol/L
C、反应开始到10s时，Y的转化率为79.0％
D、反应的化学方程式为：
X（g）+Y（g）
Z（g）
11．容积为aL的密闭容器里,开始时加入下列各组物质,在一定温度下发生可逆反应:
2A（气）+B（气）2C（气）,当反应达到平衡时,逆反应速率最大的一组物质是（）
A．2molA和1molBB．1molA和2molB
C．2molA和2molBD．1molA、1molB和2molC
12．对可逆反应4NH3（g）+5O2（g）
4NO（g）+6H2O（g），下列叙述正确的是（）
A．达到化学平衡时，4ν正（O2）=5ν逆（NO）
B．若单位时间内生成xmolNO的同时，消耗xmolNH3，则反应达到平衡状态
C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大
D．化学反应速率关系是2ν正（NH3）=3ν正（H2O）
13．甲萘醌（维生素K）有止血作用，它可用2-甲基萘氧化制得，反应中常用乙酸作催化剂，该反应放热，在某次合成实验反应中，用1.4g（0.01mol）的2-甲基萘才制得0.17g（0.001mol）甲萘醌.已知该反应的速率是快的.导致产率低的主要原因是（）
A．使用了过量的氧化剂
B．把反应混合物加热
C．没有用乙酸作催化剂而改用其它的催化剂
D．所生成的甲萘醌为沉淀物
14．把下列四种X溶液分别加入四只盛有10mL2mol·L－1的盐酸的烧杯中，均加水稀释到50ml。
此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（ ）
A.10℃20mL3mol·L－1的X溶液
B.20℃30mL2mol·L－1的X溶液
C.20℃10mL4mol·L－1的X溶液
D.10℃10mL2mol·L－1的X溶液
15．化学反应速率υ和反应物浓度的关系是用实验方法测定的，H2+Cl2=2HCl的反应速率υ可表示为：
υ=K[H2]m[Cl2]n，式中K为常数，m、n值可用表中数据确定之。
[H2]/（mol·L－1）
[Cl2]/（mol·L－1）
υ/（mol·L－1·s－1）
1.0
1.0
1.0K
2.0
1.0
2.0K
2.0
4.0
4.0K
由此可推断m、n值正确的是
A、m=1n=1B、m=1/2n=1/2
C、m=1/2n=1D、m=1n=1/2
16．氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成Cl2（－1价）和S（＋6价）的速率如图表示。
已知这个反应速率随着溶液中c（H＋）增大而加快。
（1）反应开始速率加快的原因是 。
（2）反应后期速率下降的原因是 。
*17.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
C（H2SO4）
/mol·L-1
V（H2SO4）
/mL
溶液温度/℃
金属消失的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
丝
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
丝
0.7
50
20
36
250
4
0.10
丝
0.8
50
20
35
200
5
0.10
粉末
0.8
50
20
36
25
6
0.10
丝
1.0
50
20
35
125
7
0.10
丝
1.0
50
35
50
50
8
0.10
丝
1.1
50
20
34
100
9
0.10
丝
1.1
50
20
44
40
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：
。
18.“碘钟”实验中，3I－＋S2O82－＝I3－＋2SO42－的反应速率可以用I3－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号
①
②
③
④
⑤
c（I－）/mol·L－
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c（S2O32-）/mol·L－
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t2
回答下列问题：
（1）该实验的目的是。
（2）显色时间t2＝。
（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为（填字母）
A<22.0sB22.0～44.0sC＞44.0sD数据不足，无法判断
（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是。
参考答案
1．A、D2．D3．A．4．B
5．答案：
氯气溶于水，与水反应有如下的化学平衡：
Cl2＋H2O⇔HClO＋H+＋Cl－
食盐是强电解质，饱和食盐水提供的Cl－使上述可逆反应生成物浓度增大，平衡向逆反应方向移动。
正因为这样，所以实验室制氯气时不能用排水法集气，但可用排饱和食盐水法收集氯气。
*6．解析：
根据图知，当t却逐渐减小。
显然，影响该反应速率的因素只有盐酸的浓度和反应的热效应。
反应一旦开始，盐酸的浓度总是减小，所以反应速率必定减小。
但盐酸与镁条反应是
放热，导致体系的温度升高，所以反应速率一定增大，二者互相矛盾。
故当t7、B8．BD9．A10、C11．D12．A13．B14．B15．D
16．解析：
把问题
（1）作为已知考虑，开始时反应速率的加快有哪些因素能引起反应速率的加快呢？
①增大浓度；②增压；③升温；④加催化剂。
联系题意可排除②④；由于题意中不涉及热量变化，故不需考虑③；接下来考虑①，但题中无外加物，所以只考虑C（H＋）的变化，KClO3―→Cl－，NaHSO3―→SO
＋H＋＋Na＋，C（H＋）增大，反应速率v增大。
答案：
（1）2KClO3＋6NaHSO3―→3Na2SO4＋2KCl＋3H2SO4，溶液中C（H＋）增大，化学反应速率加快。
（2）H2SO4和NaHSO3之间的反应使H＋和HSO
的浓度减小，化学反应的速率减慢。
*17.
解析：
比较表中实验1和2、实验4和5，其他条件都一样，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，也就是说明金属固体的表面积越大，速率就越快。
同理，比较表中各项数据进行分析不难得出正确答案。
答案：
（1）固体反应物的表面积表面积越大1和2
（2）3和4（3）开始反应温度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
18.解析：
难度，易。
由题目中表格数据可分析出c（I－）、c（S2O32-）浓度越大，反应速率越快，显蓝色所需时间越少，故实验目的应是研究反应物I－与S2O82－的浓度对反应速率的影响，因反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比），由①⑤中数据可列关系：
显色时间t2＝0.040·0.040·88.0/0.120·0.040=29.3s，升高温度，反应速率加快，故显色时间t2<22.0s。
07年广东高考在选择题方面减弱了考查，只有第18题的选项C、D中提到。
在第二卷中也一改前二年的化学平衡图象题，改为化学反应速率的表格分析题，实际要求仍是考查学生运用所学化学反应速率与化学平衡思想解决指定问题的能力。
答案：
（1）研究反应物I－与S2O82－的浓度对反应速率的影响
（2）29.3s
（3）A（4）反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比）
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