高中化学 第二章 第二节《影响化学反应速率的因素》导学案 新人教版选修4

第二章化学反应速率和化学平衡

第二节影响化学反应速率的因素

(第1课时)

【学习目标】1.知道活化分子、活化能、有效碰撞的有关概念。2.理解浓度、压强对化学反应速率影响的结论和理论解释。

【重、难点】有效碰撞理论，浓度、压强对化学反应速率的影响

基础落实：一、有效碰撞理论

1．有效碰撞：能发生化学反应的碰撞。 2．活化分子：能够发生有效碰撞的分子。

3．活化能：活化分子高出反应物分子平均能量的部分。

4．指出下图中有关能量E的含义

E1反应的活化能E2活化分子变成生成物分子放出的能量E1－E2反应热

二、影响化学反应速率的因素

同一条件下不同的反应有快有慢，这取决于反应物的性质。

同一反应在不同的条件下进行时，快慢不同，这是因为外界条件影响化学反应速率，

举例说明：H2O2的分解反应，常温时分解缓慢，加热时分解加快，使用催化剂时分解速率加快。

1．浓度对反应速率的影响

(1)影响：其他条件不变时，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。

(2)原因：其他条件不变时，增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞几率增多，化学反应速率增大。反之，减小反应物的浓度，化学反应速率减小。

2．压强对反应速率的影响

(1)影响：对于气体反应，增大压强(减小容器容积)，反应速率加快；减小压强(增大容器容积)，反应速率减慢。

(2)原因：对于气体反应，增大压强，相当于增大反应物浓度，反应速率加快；反之，减小压强，反应速率减慢。

对点训练：

知识点一有效碰撞的有关概念

1．下列说法正确的是( D)

A．活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 B．活化分子具有的能量是活化能

C．活化分子的总数越多，反应速率越快 D．单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越快

解析活化分子间的碰撞并不都是有效碰撞，只有发生化学反应的碰撞才是有效碰撞，活化分子具有的平均能量与普通分子具有的平均能量之差才叫活化能；单位体积内活化分子总数越多，有效碰撞机会越多，反应速率才越快，A、B、C三项均错。

知识点二浓度对化学反应速率的影响

2．将质量相同的锌粉分别投入下列4个烧杯的溶液中，反应速率最快的是( D)

3．对于溶液中的反应：MnO－4＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O下列措施能使化学反应速率提高的是 ( D)

A．加水 B．增加同浓度FeSO4的用量 C．向溶液中滴加稀硫酸 D．加入少量KMnO4晶体

知识点三压强对反应速率的影响

4．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CO2④恒容下充入N2⑤恒压下充入N2能够使反应速率增大的措施是( C )

A．①④ B．②③⑤ C．①③ D．①②④

5．通过缩小反应容器体积而增大压强对下列反应的速率无影响的是( C)

A．CO2(g)＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O B．H2(g)＋I2(g) 2HI(g)

C．NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3 D．N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)

【基础落实】1．下列说法正确的是( C)

A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增加B．对于有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大

C．改变条件能使化学反应速率增大的主要原因是增大了反应物分子中活化分子的有效碰撞几率

D．对于本来不能发生的化学反应，改变条件可以使反应发生

解析增大反应物浓度、增大气体反应物的压强都会使单位体积内活化分子数增加，但由于反应物分子的平均能量和发生反应所需能量(即活化能)都未发生变化，所以活化分子的百分数并未改变。改变条件使化学反应速率增大，主要靠增加活化分子的百分数或增加单位体积内活化分子的总数，从而增加有效碰撞次数，C项正确；对于本来不能发生的化学反应，即使改变条件，化学反应也不能发生。

2．在相同条件下，等质量(金属颗粒大小相当)的下列金属与足量1 mol·L－1的盐酸反应时，速率最快的是 ( C)

A．镁 B．铝 C．钠 D．铁

3．常温下，分别将四块形状相同、质量均为7 g的铁片同时放入下列四种溶液中，产生气体速率最快的是 ( B)

A．150 mL 2 mol·L－1盐酸 B．500 mL2mol·L－1硫酸

C．50 mL 3 mol·L－1盐酸 D．50 mL 18.4 mol·L－1硫酸

解析18.4 mol·L－1的硫酸为浓硫酸，常温下，遇铁发生钝化；2 mol·L－1的硫酸中c(H＋)＝4 mol·L－1，浓度最大，反应最快。

4．一定条件下，对于反应：CaCO3(块状)＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，为加快反应速率，下列方法可行的有 ( B)

①增加盐酸的浓度②增加同浓度盐酸的用量③加水④增加CaCO3(块状)的用量⑤将块状CaCO3改为粉末状CaCO3

A．1项 B．2项 C．3项 D．4项

解析增大反应物浓度，可使化学反应速率加快，而②中增加盐酸用量不等于增加盐酸浓度；对于固体反应物而言，无浓度概念，要想使反应加快，可通过改变表面积来实现，与用量无关，粉末状固体物质比块状固体物质反应速率快，①⑤项符合题意。

5．将等物质的量的HI气体分别置于两个容积相等的针筒中，一个保持体积不变，另一个压

缩为原来的1

2

，其它条件不变，则HI的分解速率

( B)

A．前者快 B．后者快 C．相等 D．无法判断

6．一定温度下，100 mL 6 mol·L－1的硫酸与过量锌粉反应，为了减缓反应速率，但又不影响生成氢气的总质量，可向反应物中加入适量的( C )

A．碳酸钠固体 B．少量锌粉 C．硫酸钾溶液 D．盐酸溶液

7．反应3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(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 )

A．Fe的量 B．将容器的容积缩小一半

C．保持容积不变，充入水蒸气使体系压强增大 D．压强不变，充入N2使容器容积增大

【方法技巧】条件改变后化学反应速率的比较

8．对反应A＋B===AB来说，常温下按以下情况进行反应：①20 m L溶液中含A、B各0.01 mol ②50 m L溶液中含A、B各0.05 mol ③0.1 mol·L－1的A、B溶液各10 mL ④0.5 mol·L －1的A、B溶液各50 mL

四者反应速率的大小关系是( A )

A．②>①>④>③ B．④>③>②>① C．①>②>④>③ D．①>②>③>④

解析①中c(A)＝c(B)

＝＝0.5 mol·L－1②中c(A)＝c(B)

＝＝1 mol·L－1

③中c(A)＝c(B)

＝＝0.05 mol·L－1④中c(A)＝c(B)

＝

＝0.25 mol·L－1

在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越快，则反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。反应速率随时间变化而变化的分析技巧

9．在恒温恒容的容器中发生N2O4(g)2NO2(g)，若反应物的浓度由0.1 mol·L－1降到0.06

mol·L－1需20 s，那么由0.06 mol·L－1降到0.036 mol·L－1，所需反应时间为( C )

A．10 s B．12 s C．大于12 s D．小于12 s

解析前20 s内的化学反应速率v(N2O4)＝＝0.002 mol·L－1·s－1,20 s后，c(N

2O4)减小，反应速率减小，即

v(N2O4)<0.002 mol·L－1·s－1，若还按0.002

高温

mol·L－1·s－1计算，则Δt＝Δc

v N2O4

＝＝12 s，故应大于12 s。【综合拓展】10．在N2＋3H22NH3反应中，当其它条件不变时，仅改变如下一个条件，该反应的速率将如何改变？(用“加快”、“减慢”、“不变”填空)

(1)增大容器的体积___减慢___； (2)保持容积不变充入N2___加快___；(3)保持容积不变充入He___不变___； (4)保持容积压强不变充入He__减慢__。11．反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应

m

2n

2

(1)由此可推得，、的值正确的是( D)

A．m＝1、n＝1/2 B．m＝1/2、n＝1 C．m＝2、n＝1 D．m＝1、n＝2

(2)H2浓度对反应速率的影响__小于__Cl2浓度对反应速率的影响(填“小于”、“大于”或“等于”)。

第二节影响化学反应速率的因素(第2课时)

【学习目标】1.知道温度对化学反应速率影响的结论和理论解释。2.知道催化剂对化学反应速率影响的结论和理论解释。

【重、难点】温度、催化剂对化学反应速率的影响

基础落实：1．温度对反应速率的影响

(1)影响：其他条件相同时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。

(2)原因：其他条件相同时，升高温度，提高了活化分子的百分数和较高能量的分子间的碰撞频率，使分子间有效碰撞的几率提高，反应速率增大。

2．催化剂对反应速率的影响

(1)影响：使用催化剂可加快反应速率。

(2)原因：催化剂改变了反应的路径，降低了反应所需的活化能，提高了反应体系中活化分子的百分数，使有效碰撞的几率提高，反应速率加快。

(3)根据图象填空。

如图所示，使用催化剂使反应速率加快

其中途径Ⅰ表示没使用催化剂。途径Ⅱ表示使用了催化剂。使用了催化剂，反应的活化

能降低。

图中E1、E2都是该反应的活化能，但E2

对点训练：

知识点一温度对化学反应速率的影响

1．对于反应：M＋N―→P，如果温度每升高10℃，化学反应速率提高到原来的3倍，在10℃时完成反应的10%需要81 min，将温度提高到30℃时，完成反应的10%需要的时间( A)

A．9 min B．27 min C．13.5 min D．3 min

解析温度由10℃升高到30℃时，反应速率提高到原来的32倍，设当提高到30℃时，完成反应的10%需要的时间为t min，则32t＝81 min，故t＝9 min。

2．已知硫代硫酸钠溶液与稀H 2SO 4反应可析出单质硫沉淀：Na 2S 2O 3＋H 2SO 4===Na 2SO 4＋S↓＋SO 2

2)

知识点二 催化剂对化学反应速率的影响

3．下列关于催化剂的说法，正确的是 ( B )

A ．催化剂能使不起反应的物质发生反应

B ．催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变

C ．催化剂不能改变化学反应速率

D ．任何化学反应都需要催化剂

4．亚氯酸盐(如NaClO 2)可用作漂白剂，在常温下不见光时可保存一年，但在酸性溶液中因

生成亚氯酸而发生分解：5HClO 2==4ClO 2↑＋H ＋＋Cl －

＋2H 2O 。分解时，刚加入硫酸，反应缓

慢，随后突然反应释放出大量ClO 2，这是因为 ( C )

A ．酸使亚氯酸的氧化性增强

B ．溶液中的H ＋

起催化作用

C ．溶液中的Cl －

起催化作用 D ．逸出的ClO 2使反应生成物的浓度降低 解析 由题目信息可知，NaClO 2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，随后突然反应加快，这说明分解生成的产物中的某种物质起了催化剂的作用，故正确答案为C 。

【基础落实】1．能够增加反应物分子中活化分子百分数的是 ( A )

A ．升高温度

B ．减小压强

C ．增大压强

D ．增大浓度 解析 升高温度可以增加单位体积内的活化分子百分数；增大压强和增大浓度均不能增加活化分子百分数。

2．已知：Na 2S 2O 3＋H 2SO 4===Na 2SO 4＋SO 2↑＋S↓＋H 2O ，下列各组实验中，反应速率最快的是

【方法技巧】图象识别技巧

3.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，根据数据绘制得下图，则曲线a 、b 、c 、d 所对应的实验组别可能是 ( C )

A.4－3－2－1 B．1－2－3－4 C．3－4－2－1 D．1－2－4－3

4．把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L－1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最快的是( B)

A．10℃ 20 m L 3 mol·L－1的X溶液 B．20℃ 30 m L 2 mol·L－1的X溶液C．20℃ 10 m L4 mol·L－1的X溶液 D．10℃ 10 m L 2 mol·L－1的X溶液【综合拓展】5．某中学化学小组查阅资料发现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解，且A

和二氧化锰的最佳催化温度均在500℃左右，于是对A和二氧化锰的催化性能进行了定量对

照实验。实验时均以收集满500 mL氧气为准(其他可能影响实验的因素均已忽略)。

2

请回答：上述实验中的待测数据应是______时间______。

完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一个报告的题目：_A与二氧化锰催化效果的对照研究__。

解析根据题意，此实验的目的是为了对照MnO2和A的催化能力，而催化能力的高低可以用单位时间内产生的气体的量，或者产生一定量气体需要的时间来表示。现在题目指明“以收集满500 mL氧气为准”，因此在实验报告中应记录产生这些气体需要的时间。本次实验的主要目的在于比较，比较的是催化剂的效果，在拟定实验报告标题的时候注意给出这两个题目要点就可以了。

6．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__ CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋

H2↑__；

(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu－Zn 微电池，加快了氢气产生的速率；

(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_ Ag2SO4_；

(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_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)；

(5)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Zn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。

①请完成此实验设计，其中：1＝___30___，6＝__10___，9＝___17.5___。

②反应一段时间后，实验A中的金属呈___灰黑___色，实验E中的金属呈___暗红___色；

③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_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－Zn微电池，大大加快了生成氢气的反应速率。(3)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。(4)要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。(5)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得各组实验中加入水的体积分别为V7＝20 mL，V8＝19.5 mL，V9＝17.5 mL，V10＝15 mL。当溶液中析出少量的铜时，因不能形成铜的晶体，故铜显示的颜色是灰黑色，E中析出较多的铜，则显示出了铜晶体的颜色：暗红色。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸的接触面积大大减小，故反应速率反而会减慢了。

7．“碘钟”实验中，3I－＋S2O2－8===I－3＋2SO2－4的反应速率可以用I－3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：

回答下列问题：

(1)该实验的目的是__研究反应物I－与S2O2－8的浓度对反应速率的影响_。

(2)显色时间t1＝___29.3 s ___。

(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___ A ___(填字母)。

A．<22.0 s B．22.0～44.0 s C．>44.0 s D．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_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)。

解析由①和②知：c(I－)由0.040 mol·L－1―→0.080 mol·L－1，t由88.0 s―→44.0 s

由①和⑤知，c (I －)由0.040 mol·L －1―→0.120 mol·L －1

，t 由88.0 s ―→88.03 s ＝29.3 s

温度越高，化学反应速率越快，而由20℃→40℃，显色时间t 2应该比22.0 s 短，所以选A 。→40℃，显色时间t 2应该比22.0 s 短，所以选A 。