1、第2课时 影响化学反应速率的因素 必备知识自主学习一、有效碰撞理论 1有效碰撞 2活化分子和活化能(1)活化分子：能量_、有可能发生_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_称为活化能。3化学反应的过程(1)基元反应 概念：反应物分子经过_次碰撞就转化为产物分子的反应。特点：基元反应过程中没有任何_生成。应用：每个基元反应都有对应的活化能，反应的活化能越大，活化分子所占 比例越_，有效碰撞的比例也就越_，故化学反应速率越_。较高 有效碰撞 差 一 中间产物 小 小 小(2)化学反应的过程【自主探索】(1)所有的物质混合，在碰撞过程中都能发生化学反应吗？提示：不同物质之间
2、能否发生化学反应，是由物质本身的性质决定的，并不是所有的物质碰撞都能发生化学反应，那些不能发生化学反应的物质再怎么碰撞也不会发生化学反应。(2)(情境思考)一般化学反应都经历了以下过程：根据以上流程分析，为什么说活化能越低，化学反应速率越快？提示：在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。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，化学反应速率就越快。活化能低普通分子易变成活化分子活化分子百分数大有效碰撞次数多反应速率快。(3)(做 一 做)一 定 温 度 下，反 应 H2 Cl2=2HCl 中 的 某 一 基 元 反 应 H2 Cl=HClH，其能量变
3、化如下图所示。HHCl表示反应物分子旧化学键没有完全断裂、新化学键没有完全形成的过渡态。该基元反应的活化能为_kJmol1，H为_kJmol1。提示：21.5 7.5二、影响化学反应速率的因素 1内因主要因素 对于特定的化学反应，_是决定化学反应速率的主要因素。2外因(1)浓度对反应速率的影响 实验探究 原理Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O实验 操作 实验 现象硫代硫酸钠溶液的浓度越大，产生沉淀和气体的速率就越_结论反应物浓度越大，反应速率越_反应物自身的性质 快快规律：其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率_；减小反应物的 浓度，反应速率_。微观解释：当增加反应物的浓度
4、时，单位体积内反应物的活化分子数目 _，反应物发生有效碰撞的次数_，所以反应速率_。增大 减小 增多 增多 增大(2)压强对化学反应速率的影响 影响规律：对于有气体参加的反应，其他条件不变时，增大压强，气体体积 _，相当于_反应物的浓度，化学反应速率_。减小压强，气体体 积_，相当于_反应物的浓度，化学反应速率_。微观解释 增大压强气体体积缩小反应物浓度增大单位体积内活化分子数_ 单位时间内有效碰撞几率_反应速率_；反之，反应速率_。减小 增大 增大 增大 减小 减小 增多 增加 加快 减慢(3)温度对化学反应速率的影响 实验探究 原理2KMnO45H2C2O43H2SO4=2MnSO4K2S
5、O410CO28H2O实验 操作 实验 现象溶液紫红色褪去所需时间长短：_实验 结论反应物的温度越高，反应速率越_甲乙丙快影响规律：其他条件相同时，升高温度，化学反应速率_；降低温度，化学反应速率_。微观解释：升高温度活化分子数目_活化分子有效碰撞的次数 _反应速率_。增大 减小 增多 增多 增大(4)催化剂对化学反应速率的影响 实验探究 原理2H2O2 2H2OO2实验操作 实验 现象加入FeCl3溶液和MnO2固体时生成气体的速率比什么也不加时_结论催化剂能_H2O2的分解速率快加快催化剂=影响规律：当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率_。微观解释：使用催化剂改变了反应的路径(如下图
6、)，反应的活化能_ 活化分子的百分数_单位时间内有效碰撞几率_反应速率_。增大 降低 增大 增加 加快(5)其他因素对反应速率的影响 除了上述因素外，增大反应物间的接触面积，反应速率_，另外_、_、_等因素也会对反应速率产生影响。增大 光 电磁波 超声波【自主探索】(1)对于没有气体参与的化学反应，改变压强，化学反应速率是否会发生改变？为什么？提示：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，可忽略改变压强对化学反应速率的影响。(2)(教材二次开发)实验表明温度对反应速率的影响，结合下图分析，升高温度，为什么可以增大反应速率？提示：升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能
7、量较低的分子变成活化分子(如图所示)活化分子百分数增加有效碰撞次数增多反应速率增大。因此，升高温度可以增大反应速率。(3)(情境思考)把久置镁条直接投入盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率如图所示，请分析反应过程中影响反应速率的因素是哪些？提示：盐酸的浓度、溶液的温度。镁条和盐酸反应产生H2的离子方程式为Mg2H=Mg2H2，是镁与H间的反应，与Cl无关，在镁条的表面有一层氧化膜，把镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸的接触面积不断增大，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，则反应速率会逐渐加快，但随着反应的进行盐酸的浓度逐渐减小，故到一定程度
8、时反应速率又逐渐降低。关键能力合作学习知识点 外界条件对化学反应速率的影响1外界条件对反应速率影响的解释和结论2.外界条件对化学反应速率影响的结果【规律方法】“控制变量法”的解题策略(1)确定变量解答这类题目时首先要认真审题，知道影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变一在探究时，应该先确定其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系，这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。(1)一定温度下，在密闭容器内进行的有
9、气体参加的反应，增大压强，化学反应速率就一定增大吗？(变化观念与平衡思想)提示：不一定。压强对化学反应速率的影响，关键看改变压强的措施是否引起反应物浓度的改变，若反应物浓度改变，则化学反应速率一定改变。(2)(情境应用)按表中实验步骤完成实验，有什么实验现象？得出什么结论？(科学探究与创新意识)实验操作 提示：相同时间内甲气球膨胀的速率大于乙气球，说明盐酸的浓度越大，反应的速率越快。【典例】(2021枣庄高二检测)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”“减小”或“不变”，下同)。
10、(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_。【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。答案：(1)不变(2)增大
11、 增大(3)不变 不变(4)减小 减小【母题追问】假设此反应是吸热反应，升温时是不是正反应速率增大，逆反应速率减小？提示：不是。正逆反应速率均变大。为比较 Fe3和 Cu2对 H2O2 分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：(1)定性分析：如图甲可通过观察什么现象定性比较得出结论？提示：溶液中气泡产生的速率。有同学提出将 FeCl3 改为 Fe2(SO4)3 更为合理，其理由是什么？提示：排除氯离子的干扰。(2)定量分析：如图乙所示，实验时均以生成 40 mL 气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是什么？提示：收集 40
12、mL 气体所需的时间。【加固训练】根据以下四组数据：绘制等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间(t)产生氢气体积(V)的数据，根据数据绘制了如图曲线 a、b、c、d。请问曲线 a、b、c、d 分别对应了哪组实验？组别c(HCl)(molL1)温度()状态12.025块状22.530块状32.550粉末状42.530粉末状提示：3、4、2、1。图像中曲线 a 对应的实验反应最快，故其浓度较大、温度较高，应为粉末状，对应 3 组。b 次之，为 4 组，其余依次为 2、1 组。知识点 化学反应速率的图像1可逆反应的速率时间图像 平衡体系条件变化速率变化速率变化曲线任一平 衡
13、体系增大反应物的浓度v正、v逆均增大，且v正v逆 减小反应物的浓度v正、v逆均减小，且 v逆v正 平衡体系条件变化速率变化速率变化曲线任一平 衡体系增大生成物的浓度v正、v逆均增大，且v逆v正 减小生成物的浓度v正、v逆均减小，且v正v逆 正反应为气体体积增大的放热反应增大压强或升高温度v正、v逆均增大，且v逆v正平衡体系条件变化速率变化速率变化曲线正反应为气体体积增大的放热反应 减小压强或降低温度v正、v逆均减小，且v正v逆 任意平衡或反应前后气体系数和相等的平衡正催化剂或增大压强v正、v逆同等倍数增大 负催化剂或减小压强v正、v逆同等倍数减小 2解答图像题的方法 (情境应用)向含有 H2S
14、O4 的 H2O2 溶液中滴加一定量的 KMnO4 溶液，反应开始时，溶液中 c(Mn2)将随时间的变化而变化。某学生在做实验前认为，c(Mn2)与时间的关系如图所示，做完实验后，得到的结果为图所示。已知 H2O2 与KMnO4 溶液反应的化学方程式为 5H2O22KMnO43H2SO4=K2SO42MnSO48H2O5O2。Oa 段、ab 段、bc 段分别说明什么？(变化观念与平衡思想)提示：Oa 段说明反应非常慢，溶液中 c(Mn2)随时间变化很小。ab 段说明反应非常快，c(Mn2)迅速增大，表明 Mn2达到一定浓度时，对上述反应起到了催化作用。bc 段说明反应趋于完全，溶液中 c(Mn
15、2)为定值。【典例】(2021日照高二检测)在相同条件下，做 H2O2 分解对比实验时，其中(1)中加入 MnO2 催化，(2)中不加 MnO2 催化。如图是反应放出 O2 的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是()【解析】选 A。由图像知，横坐标为时间，纵坐标为 V(O2)，只要 H2O2 的量相同，两种情况下最终产生 O2 的体积相同，(1)中加入 MnO2 作催化剂，加快了 H2O2 的分解速率，在相同反应时间内产生 O2 的体积比(2)大，反应结束时所用时间短，故 A 项正确。1一定条件下，在一体积不变的密闭容器中发生反应：2A(g)B(g)3C(g)Ha kJmol1。图为反应体
16、系中反应速率随时间变化的情况，且 t2、t3、t4 各改变一种不同的条件。试分析：(1)t3 时改变的条件是什么？t4 时改变的条件是什么？(变化观念与平衡思想)提示：该反应前后是气体物质的量相等的反应，故改变压强对化学平衡无影响。由图像变化分析可知：t3 时刻改变的条件是取出部分混合气体，可同等程度地减小正、逆反应速率；t4 时刻平衡正向移动，且 v 正、v 逆出现跳跃，则应是升高温度。(2)a 是大于零还是小于零？(证据推理与模型认知)提示：升高温度，v 正v 逆，可知正反应吸热，H0。2用如图所示的实验装置进行实验 X、Y 时，每隔半分钟分别测定放出气体的体积，下列选项中能正确表示实验
17、X、Y 的结果的是()实验所用盐酸X25 mL 0.2 molL1Y50 mL 0.1 molL1【解析】选 A。由镁和盐酸反应的化学方程式可知，实验 X、Y 中镁均过量，因此两者产生的 H2 的最终体积相等，故 C 项和 D 项不正确。反应物的浓度越大，化学反应速率越大，故实验 X 产生 H2 的速率大，故 A 项符合题意。3外界其他条件相同，不同 pH 条件下，用浓度传感器测得反应 2AB=3CD 中产物 D 的浓度随时间变化的关系如图。(1)pH8.8 时，升高温度，反应速率如何变化？提示：pH8.8 时，升高温度，反应速率一定增大。(2)保持外界条件不变，反应一段时间后，不同 pH 条
18、件下 D 的浓度能否相等？提示：能。由图可知，pH7.5 和 pH8.2 时 D 的浓度可以相等。(3)为了实验取样，使反应停止，是否可以采用调节 pH 的方法迅速停止反应？提示：可以。当 pH8.8 时，c(D)基本不变，反应速率接近于 0，说明反应停止。(4)减小外界压强，反应速率一定减小吗？提示：没有气体参加的反应，减小压强对反应速率几乎没有影响。【三言两语话重点】1外界条件对化学反应速率的“两性”(1)速率改变的唯一性：条件为正改变，速率一定变大；反之速率一定变小。(2)平衡移动的相对性：速率变大或变小，平衡左移或右移，要根据实际情况确定。2记住速率图像变化曲线的连续性和间断性的区别(
19、1)连续性图像一般为浓度的变化；(2)间断性图像一般为温度、压强或催化剂的变化。课堂检测素养达标1有效碰撞理论可以从活化分子的浓度或者活化分子的百分含量角度分析外界条件对化学反应速率的影响，下列有关外界条件对化学反应速率的影响的说法中有明显错误的是()A对有气体参加的化学反应，增大压强，体系体积减小，可使单位体积内活化分子百分含量增加，因而反应速率增大B活化分子间发生的碰撞不一定为有效碰撞C升高温度，一般可使活化分子的百分数增大，因而反应速率增大D加入适宜的催化剂，可使活化分子的百分数大大增加，从而增大反应速率【解析】选 A。A气体体系，增大压强，体积减小，引起单位体积内分子总数增加，导致单位
20、体积内活化分子数增加，有效碰撞次数增加，反应速率加快，但是活化分子的百分含量不变，故A项错误。B活化分子间有合适取向的碰撞才是有效碰撞。C升温，一方面使分子获得更高的能量，活化分子百分数提高，另一方面含有较高能量的分子间的碰撞频率也随之提高。两方面都会增大反应速率。D其他条件一定时，使用催化剂可使反应途径发生改变，从而降低了反应的活化能，使得活化分子的百分数增大，有效碰撞频率增大，故化学反应速率增大。2.把下列 4 种 X 溶液，分别加入 4 个盛有 10 mL 2 molL1 盐酸的烧杯中，并加水稀释到 50 mL，此时 X 与盐酸缓缓地进行反应，其中反应速率最大的是()A20 mL，3 m
21、olL1 B20 mL，2 molL1C10 mL，4 molL1D10 mL，2 molL1【解析】选 A。此题主要考查浓度对化学反应速率的影响，X 溶液的浓度大小决定了反应速率的快慢。此题很容易错选 C 选项，实际上应考虑加水稀释后溶液中X 的浓度，同一体积的溶液中 X 的物质的量越大，浓度就越大，A 中 X 的物质的量最大，故反应速率最大。3硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为 Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()【解析】选 D。当有多个外界条件时，要对比找出其相同条件和不同条件，然后比较判断。影响化学反应速率的因素很多，本题从浓度
22、和温度两个因素考查，结合选项知混合液体积都为 20 mL，根据浓度越大、温度越高，反应速率越快，可以推知 D 选项正确。【加固训练】1下列说法正确的是()A.同体积的 0.1 molL1 HCl 和 0.1 molL1 H2SO4与 10 mL 2 molL1 NaOH 溶液反应速率相同B.大理石块与大理石粉末分别和同浓度盐酸反应，速率相同C.Mg、Al 在相同条件下分别与 0.1 molL1 盐酸反应，其反应速率相同D.0.1 molL1 HCl 和 0.1 molL1 HNO3 与相同形状和大小的大理石反应，速率相同【解析】选 D。同浓度的盐酸和硫酸相比较，后者氢离子的浓度大，与 NaOH
23、 溶液反应的速率快；大理石块比大理石粉末表面积小，反应速率慢；Mg 比 Al 活泼，Mg 与 0.1 molL1 盐酸反应的速率快；同浓度的盐酸与硝酸中氢离子浓度相同，与大小、形状相同的大理石反应的速率相同。2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的性质的是()A.Cu 能与浓硝酸反应，则不与浓盐酸反应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.Fe 与浓盐酸反应快，与稀盐酸反应慢【解析】选 A。B、D 项为浓度不同所致，C 项为反应条件不同所致，只有 A 项是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。素养新思维4控制变量法是研究化学
24、变化规律的重要思想方法。请仔细观察表中 50 mL 稀盐酸和 1 g 碳酸钙反应的实验数据：分析并回答下列问题：(1)该反应属于_(填“吸热”或“放热”)反应，反应的离子方程式为_。(2)实验 6 和 7 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)。(3)根 据 实 验 1、3、4、6、8 可 以 得 出 条 件 对 反 应 速 率 的 影 响 规 律 是_。(4)本实验中影响反应速率的其他因素还有_，能表明这一规律的实验序号是 1 和 2 与_。【解析】(1)根据表中溶液在反应前、后的温度可知，该反应为放热反应，离子方程式为 CaCO32H=Ca2C
25、O2H2O。(2)实验 6 和 7 的差别为反应液的温度，据表可知，在其他条件相同时，温度越高，CaCO3 消失时间越短，反应越快，同理实验 8 和 9 也说明这点。(3)实验 1、3、4、6、8 的差别为 c(HCl)不同，且可以得出其他条件相同时，c(HCl)越大，CaCO3 消失得越快，反应越快。(4)实验 1和 2，4 和 5 两组差别仅为 CaCO3 的状态，从而得出其他条件相同时，反应物的接触面积不同，反应速率不同。答案：(1)放热 CaCO32H=Ca2CO2H2O(2)温度 温度越高 8 和 9(3)在其他条件相同时，反应物浓度越大，反应速率越大(4)固体反应物的接触面积 4 和 5
