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 发展目标体系构建 1.掌握外界条件(浓度、压强、温度、催化剂等)对化学反应速率的影响规律及实质，并会用相应规律解决有关问题。2.了解活化能的含义，会用活化能理论解释化学反应速率的影响因素。自主预习 必 备 知 识 一、影响化学反应速率的因素1定性研究影响化学反应速率的因素(1)探究浓度对反应速率的影响原理Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O 实验步骤原理Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O 实验现象两支试管中的溶液均变，滴加 molL1 H2SO4溶液的试管先变浑浊 结论若其
2、他条件相同，增大反应物浓度，化学反应速率；降低反应物浓度，化学反应速率减小浑浊0.5增大(2)探究温度对化学反应速率的影响原理Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2H2OS 实验步骤 原理Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2H2OS 实验温度热水冷水 出现黄色浑浊的时间短长 结论若其他条件相同，升高温度，化学反应速率；降低温度，化学反应速率减小增大(3)探究催化剂对化学反应速率的影响原理2H2O2=MnO22H2OO2 实验步骤 实验现象余烬未复燃余烬复燃 解释H2O2 分解缓慢加入 MnO2，H2O2 分解速率迅速 结论催化剂可以改变化学反应速率 2.定量研究影响化学反应速率的
3、因素 设计实验测定锌与稀硫酸反应的速率，按下列实验步骤完成实验：按下图所示安装装置，加入锌粒，然后快速加入 40 mL 1 molL1 的稀硫酸，测量收集 10 mL H2 所用的时间。按图示再安装一套装置，加入与前一套装置相同的锌粒，然后再快速加入 40 mL 4 molL1 的稀硫酸，测量收集 10 mL H2 所用的时间。回答下列问题：(1)实验所用仪器有哪些？提示：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL 注射器、铁架台、秒表。(2)观察到的现象是什么？提示：锌与稀硫酸反应产生气泡；收集 10 mL 气体所用时间比所用时间短。(3)你能得出的实验结论是什么？提示：4 molL1
4、 的硫酸与锌反应比 1 molL1 的稀硫酸与锌反应快。(4)该实验中的注意事项有哪些？提示：锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同。40 mL 的稀硫酸溶液要迅速加入。装置气密性要好，且计时要迅速、准确。微点拨：测量锌与稀硫酸反应速率的实验设计思路二、活化能 1活化能与简单碰撞理论(1)基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须互相接触发生碰撞。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做。能量较高，能够发生有效碰撞的反应物分子叫做。(2)化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，必须是先能量后形成活化分子。吸收有效碰撞活化分子(3)活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活
5、化能。(4)解释化学反应的过程2利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 活化能大小主要是由反应物自身的性质决定的(改变外界条件也可以改变反应的活化能，如加入催化剂)，即反应物自身的性质影响着化学反应所需的活化能，从而影响化学反应速率的大小。例如：活化能小普通分子容易变成活化分子活化分子百分数大单位体积内活化分子数多单位时间、单位体积内有效碰撞次数多化学反应速率大(内因对化学反应速率的影响)。微观因素变化 条件变化 分子总数活化分子百分数活化分子数目分子平均运动速率单位体积内活化分子数目有效碰撞化学反应速率变化 浓度增大增加不变增加不变增加增加加快压强增大不变不变不变不变增加增加加快温度升
6、高不变增加增加增加增加增加加快催化剂使用不变增加增加不变增加增加加快 活化分子间的碰撞一定能发生化学反应吗？提示：不一定。活化分子需要在合适的取向上碰撞才能发生化学反应。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)升高温度时，不论正反应是吸热还是放热，正、逆反应的速率都增大。()(2)可逆反应中减小生成物的浓度可增大正反应的速率。()(3)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。()(4)增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分含量，所以反应速率增大。()2NO 和 CO 都是汽车尾气里的有毒气体，它们之间能缓慢反应生成 N2 和 CO2，对于该反应的下列说法不正确的是()A增大压强能增大
7、反应速率B使用适当催化剂可增大反应速率C升高温度能增大反应速率D增大压强(体积减小)对该反应速率无影响D 对于气体之间的反应，增大压强(体积减小)、使用催化剂和升高温度均能增大反应速率，A、B、C 均正确，选 D。3 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
8、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 增大(3)不变 不变(4)减小 减小核心突破 关 键 能 力 探究外界因素对反应速率的影响(素养养成宏观辨识与微观探析)在一密闭容器中充入 1 mol H2 和 1 mol
9、 I2，压强为 p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)I2(g)2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞。问题 1 向下压缩活塞，使容器的压强增大，反应速率如何变化？提示：压缩体积，增大压强，反应物的浓度增大，反应速率增大。问题 2 保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强增大，但反应物的浓度不变，反应速率不变。问题 3 保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减小。问题 4 用有效碰撞理论解释为什么升高温度就可以增大化学反应速率？化学
10、反应分为吸热反应和放热反应，升高温度，放热反应速率加快，吸热反应速率减慢吗？提示：升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增加了反应物分子中活化分子的百分数，使得单位时间内有效碰撞的次数增加，反应速率增大。升高温度，不论是放热反应，还是吸热反应，都能增大化学反应速率。问题 5 用有效碰撞理论解释为什么使用合适的催化剂能增大化学反应速率？催化剂对正、逆反应的反应速率的改变程度是否相同？提示：使用合适的催化剂，能降低反应的活化能，使更多的反应物分子变成活化分子，从而增大了单位体积内反应物分子中活化分子的数目，有效碰撞次数增多，反应速率增大。催化剂能同等程度地改变
11、正、逆反应的反应速率。1浓度对化学反应速率的影响(1)规律：其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大，减小反应物浓度，反应速率减小。此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或纯液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。但固体反应物表面积越大，反应速率越大。(2)原因分析：增大反应物浓度单位体积内活化分子数增多有效碰撞次数增加反应速率增大；减小反应物浓度单位体积内活化分子数减少有效碰撞次数减少反应速率减小。2压强对化学反应速率的影响(适用范围：有气体参与的化学反应)(1)对于固体或液体，压强的变化，基本不影响其浓度，也不影响其反应速率。(2)恒容时充入“无
12、关气体”，容器总压强增大，但各反应物的浓度不变，反应速率不变。(3)恒压时充入“无关气体”，引起体积增大，各反应物浓度减小，反应速率减慢。(4)原因分析：增大压强单位体积内活化分子数增多有效碰撞次数增加反应速率加快；减小压强单位体积内活化分子数减少有效碰撞次数减少反应速率减慢。3温度对化学反应速率的影响温度升高反应速率增大；温度降低反应速率减小。原因是升高温度活化分子百分数提高有效碰撞的次数增加化学反应速率加快。4催化剂对反应速率的影响加入合适的催化剂使发生反应所需的活化能降低(如图所示，图中实线和虚线分别表示无催化剂和有催化剂的反应过程，反应物和生成物的能量与活化能的关系)反应体系中含有的活
13、化分子百分数提高有效碰撞次数增加反应速率增大。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，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()A增加 C 的量B将容器的体积缩小一半C保持体积不变，充入 H2O(g)使体系压强增大D保持压强不变，充入 N2 使容器体积变大A C 为固态反应物，增加其用量对反应速率几乎没有影响，A项符合题意；容器体积缩小一半相当于压强增大一倍，浓度增大，反应速率增大，B 项不符合；充入 H2O(g)，体积不变，H2O 的浓度增大，反应速率加快，C 项不符合；压强不变，充入 N2，体积增大，气体的浓度变小，反应速率减小，D 项不符合。2已知
14、 CO2C=2CO 是吸热反应，反应速率为 v1；N23H2=2NH3 是放热反应，反应速率为 v2。对于上述反应，当温度升高时，v1 和 v2 的变化情况为()A同时增大 B同时减小Cv1 增大，v2 减小Dv1 减小，v2 增大A 升高温度能加快反应速率，与反应的热效应无关。3对于在一密闭容器中进行的反应：C(s)O2(g)CO2(g)，下列说法中错误的是()A将木炭粉碎成粉末状可以加快化学反应速率B升高温度可以加快化学反应速率C用空气代替 O2 可以加快化学反应速率D增加木炭的量不能加快化学反应速率C A 项，粉碎木炭增加了表面积，可增大反应速率；B 项，升高温度，反应速率增大；C 项，
15、空气代替 O2，使 O2 浓度变小，反应速率变小；D 项，固体物质在参加反应时，其浓度可看作一定值，故加入木炭对反应速率无影响。4一种“松果结构”铂金属催化剂，可用于电解法制备氢气，在制氢效果不变的情况下，将铂金属的用量降低到传统商业催化剂的约 175，下列说法错误的是()A使用催化剂可以增加活化分子的百分数B催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应的焓变C该研究深化了催化剂的效果与结构之间的关系D催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应速率B 催化剂可降低反应的活化能，所以使用催化剂可以增加活化分子的百分数，A 正确；使用催化剂不能改变反应的焓变，B 错误；使用催化剂加快化学反应速率，结构决定性
16、质，所以深化了催化剂的效果与结构之间的关系，C 正确；增大接触面积可加快反应速率，所以催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应速率，D 正确。化学反应速率图像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以图的形式表达的结果，是化学反应速率变化规律的反映。在认识和应用化学反应速率图像时，要立足于化学方程式，应用化学反应速率变化的规律，分析直角坐标系及其图像的含义。此类问题主要包括反应速率与反应物浓度、气体压强、反应温度、催化剂等外界条件的关系以及反应过程中的速率变化等定性关系。1定性图像(1)全程速率时间图：如 Zn 与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化如图 1 所示。AB 段：Zn
17、 与盐酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，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。图 1(2)速率温度图：其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大；其他条件一定，反应速率随着温度的降低而减小，如图 2 A 所示。A B图 2(3)速率压强图：其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大；其他条件一定，减小气态反应物的压强(增大容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小，如图 2 B 所示。2定量图像如图 3 所示，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)与反应时间 t 的定量关系。图
18、35已知某可逆反应在密闭容器中进行：A(g)2B(g)3C(g)D(s)H0，如图中曲线 b 代表一定条件下该反应的进程。(A)代表 A 的转化率，若使曲线 b 变为曲线 a，可采取的措施是()增大 A 的浓度 缩小容器的容积 增大 B 的浓度升高温度 加入合适的催化剂A B C DC 观察图中的曲线 a、b，主要看两处：转折点的先后。转折点对应的横坐标代表达到化学平衡状态所需的时间，题图中曲线 a比曲线 b 先转折，说明曲线 a 表示的化学反应速率比曲线 b 表示的化学反应速率大，达到化学平衡所需的时间较短。水平线的高低。图中曲线 b 和曲线 a 的水平线相重合，说明 A 的转化率不变。所以
19、使曲线 b 变为曲线 a，采取的措施只能是使化学反应速率增大，而不能使化学平衡发生移动。因 D 呈固态，故该反应是化学方程式中气态物质系数不变的反应，所以加入催化剂或增大压强都只能使化学反应速率增大，而不会使化学平衡发生移动。6下列表格中的各种情况，可以用下面对应选项中的图像曲线表示的是()选项反应甲乙 A外形、大小相近的金属和水反应 NaK B4 mL 0.01 molL1 的 KMnO4 溶液，分别和不同浓度的 H2C2O4(草酸)溶液各 2 mL 反应 0.1 molL1的 H2C2O4溶液0.2 molL1的 H2C2O4溶液 C5 mL 0.1 molL1Na2S2O3 溶液和 5
20、mL 0.1 molL1H2SO4 溶液反应 热水冷水 D5 mL 4%的过氧化氢溶液分解放出 O2反应速率 无 MnO2 粉末 加 MnO2 粉末A BC DC 反应速率与物质本身的性质有关。由于 K 比 Na 活泼，故相同大小的 K 和 Na，K 的反应速率快，又由于 Na、K 与 H2O 反应均为放热反应，随反应进行，放出大量热，反应速率逐渐加快，A图像错误；由于起始时乙中 H2C2O4 浓度大，故其反应速率比甲中快，B 图像错误；由于甲反应是在热水中反应，温度高，故甲的反应速率高于乙的。随反应进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小，C 图像正确；MnO2 在 H2O2 分
21、解过程中起催化作用，故乙中反应速率应大于甲中，D 图像错误。对于时间速率图像要注意的 3 点(1)看清起点、终点，分清反应物和生成物。(2)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应，要特别注意分析渐变和突变的原因。(3)增大反应物浓度的瞬间，v 正突变，v 逆渐变。升高温度，使用催化剂，v 正、v 逆均突变。随堂检测 双 基 达 标 1下列说法，不是加快化学反应速率的是()A用冰箱保存食物B煤气炉边的金属生锈严重C制备氢气适当提高硫酸浓度D用锌粉代替锌粒制备氢气A 将食物贮藏在冰箱中，温度降低，能减慢反应速率，A 正确；煤气炉边的金属温度高，电化学腐蚀速度快，B 错误；制备氢气适当提高硫酸浓
22、度，增大反应速率，C 错误；用锌粉代替锌粒，增大接触面积，加快化学反应的速率，D 错误。2一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，一定温度下为减慢反应速率而又不影响生成氢气的量，可向其中加入()AKCl 固体 B铁粉CK2SO4 溶液DKNO3 溶液C A 项，加入 KCl 固体不影响 c(H)，对反应速率无影响；B项，Fe、Zn 形成微电池反应，能加快反应，且 FeH2SO4=FeSO4H2，影响生成 H2 的量；C 项，对稀硫酸进行稀释，c(H)减小，反应速率减慢，n(H)不变，故不影响 H2 的产量；D 项，H、NO3 与Zn 反应不产生 H2。3漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)在常温且黑暗
23、处可保存一年，亚氯酸不稳定可分解，反应的离子方程式为 5HClO2=4ClO2HCl2H2O(HClO2 为弱酸)。向 NaClO2 溶液中滴加 H2SO4，开始时HClO2 分解反应缓慢，随后反应迅速加快，其原因是()A溶液中的 Cl起催化作用B溶液中的 H起催化作用CClO2 逸出，使反应的生成物浓度降低D在酸性条件下，亚氯酸钠的氧化性增强A 由题目信息可知，NaClO2 在酸性溶液中生成亚氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后反应突然加快，这说明分解生成的产物中的某种物质起了催化剂的作用。4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
24、硫酸反应，比较二者收集 10 mL 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C 温度变化不能定量反映化学反应速率。5素养题“碘钟”实验中，3IS2O28=I3 2SO24 的反应速率可以用 I3 遇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
25、数据如下表：实验编号 c(I)/(molL1)0.040 0.080 0.080 0.160 0.120c(S 2O28)/(molL1)0.040 0.040 0.080 0.020 0.040t/s88.044.022.044.0t1回答下列问题：(1)该实验的目的是_。(2)显色时间 t1 为_。(3)通过分析比较上述数据，得到的结论是_。解析 由数据表容易发现：组所用时间相同，组所用时间为它们的一半，组所用时间为它们的 2 倍。进一步分析：两组中 c(I)与 c(S2O28)的乘积相等，组中乘积为组的 2 倍，组乘积为其一半。因此可得结论：当 c(I)c(S2O28)相等时，显色时间相等，反应速率相等，显色时间与反应速率成反比，即 t 与 c(I)c(S2O28)成反比。t144.00.1600.0200.1200.040，得 t188.03 29.3。答案 (1)研究反应物 I与 S2O28 的浓度对反应速率的影响(2)88.03(或 29.3)(3)化学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)点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!