影响反应速率的因素

第二节 影响化学反应速率的因素

重难点一 利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响

重难点二 物质状态和浓度对反应速率的影响

1．对于有固体参加的化学反应而言，由于在一定条件下，固体的浓度是固定的，所以固体物质在化学反应中浓度不改变，因此在表示化学反应速率时，不能用固体物质。但因为固体物质的反应是在其表面进行的，故与其表面积有关，当固体颗粒变小时，会增大表面积，加快反应速率。

2．对于有气体参加的反应而言，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变所致。所以，在讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因，这种改变对反应体系的浓度产生何种影响，由此判断出对反应速率产生何种影响。

对于气体反应体系，有以下几种情况： (1)恒温时：

增加压强――→引起

体积缩小――→引起

浓度增大――→引起

反应速率加快。 (2)恒容时：

①充入气体反应物――→引起

浓度增大――→引起

总压增大――→引起

速率加快

②充入“惰气”――→引起总压增大，但各分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不变。 (3)恒压时：

充入：“惰气”――→引起体积增大――→引起各反应物浓度减少――→引起

反应速率减慢。

重难点三 化学反应速率的图像

图像也是一种表达事物的语言符号，化学反应速率图像是将化学反应速率变化的状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。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涵义。

1．化学反应CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋CO 2↑＋H 2O

(1)其他条件一定，反应速率随着c (HCl)的增大而增大，如图①。 (2)其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大，如图②。

(3)随着反应时间的延长，c (HCl)逐渐减小，化学反应速率逐渐减小，如图③。

2．化学反应2H 2S(g)＋SO 2(g)===3S ↓(s)＋2H 2O(g)

(1)其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大。如图①。

(2)其他条件一定，减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小，如图②。

(3)温度、气体容器的容积都一定，随着时间的增加，SO 2、H 2S 物质的量逐渐减少，气体的压强逐渐减小，反应速率逐渐减小，如图③。

(4)分别在较低温度T 1和较高温度T 2下反应，气态反应物的压强都是逐渐增大(缩小容器容积)，反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大，如图④。

例1下列说法，正确的是( )

①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应

②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应

③活化分子比普通分子具有较高的能量

④化学反应的实质是原子的重新组合

⑤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

⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞

A．①③④⑤ B．②③⑥ C．④⑤⑥ D．②④⑤

答案 C

解析本题主要考查的内容是活化分子、有效碰撞、化学反应的实质及其某些关系。

①观点错误，因为活化分子有合适取向时的碰撞，才能发生化学反应，选项中有①不可选，A被排除；②观点错误，因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞，因而不会发生化学反应，选项中有②不可选，B、D被排除；③指代不明确，即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高，因而是错误的。

例2反应C(s)＋H 2O(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N2使体系压强增大

D．保持压强不变，充入N2使容器体积变大

答案AC

解析C为固态反应物，增加其用量对反应速率几乎没有影响；容器体积缩小一半相当于压强增大一倍，浓度增大，正、逆反应速率均增大；体积不变，充入N2，体系总压强增大，但反应混合物浓度并未改变，反应速率基本不变；充入N2使容器体积增大，总压强不变，但反应混合物浓度同等程度变小，正、逆反应速率均变慢。

压强影响化学反应速率的实质：

压强对化学反应速率的影响归根结底是由浓度决定的。

即：压强变―→?

????

物质浓度变―→反应速率变

物质浓度不变―→反应速率不变

因此凡是不能引起浓度变化的化学反应速率无变化。

例3 向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO 2和O 2，开始反应时，按正反应速率由大到小顺序排列正确的是( )

甲．在500℃时，S O 2和O 2各10 mol 反应

乙．在500℃时，用V 2O 5作催化剂，10 mol SO 2和5 mol O 2反应 丙．在450℃时，8 mol SO 2和5 mol O 2反应 丁．在500℃时，8 mol SO 2和5 mol O 2反应 A ．甲、乙、丙、丁 B ．乙、甲、丙、丁 C ．乙、甲、丁、丙 D ．丁、丙、乙、甲 答案 C

解析 本题综合考查化学反应速率的影响因素，催化剂、温度对化学反应速率影响程度较大，其中催化剂为最大，浓度、压强影响程度相对较小，同温时乙中速率最快，同时无催化剂时，甲中浓度大于丁中浓度，故甲>丁，丙温度最低，速率最慢，故C 正确。

外界条件对化学反应速率的影响程度：催化剂＞温度＞浓度＝压强。即：催化剂对反应速率的影响程度最大，其次是温度，最后是浓度和压强。

例4 将a g 块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如图中实线所示。在相同的条件下，将b g(a >b )粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是( )

答案 C

解析粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大，故在相同条件下，与同浓度的盐酸反应时化学反应速率快，即单位时间内损失的CaCO3的质量大，可排除A、B；由于a>b，用粉末状CaCO3的消耗量大于块状CaCO3，故当粉末状CaCO3完全消耗时，块状CaCO3尚有剩余，此后单位时间内CaCO3的损失量又大于粉末状CaCO3。

解答图象题，首先要看懂图(特别是纵坐标和横坐标的意义)，然后依据化学反应速率

的变化规律，进行综合分析推理判断。分析时一般从以下几方面入手：

①看清各坐标轴所代表的意义(速率-时间、转化率-时间等)。

②看清曲线的变化趋势(增大、减小、不变、先增大后减小等)。

③看清曲线上点的意义(起点、终点、交点、极值点、转折点等)。

练习题：

1．在其他条件具备时，若一反应较难进行，则其主要原因可能是( )

①参加反应的分子的能量普遍较低

②参加反应的分子的能量普遍较高

③单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数少

④单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数较多

⑤反应物分子中活化分子百分数较小

⑥反应物分子中活化分子百分数较大

A．①③⑤ B．②④⑥ C．①④⑥ D．②③⑤

2．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是( ) A．加热 B．不用稀硫酸，改用98%浓硫酸

C．滴加少量CuSO4溶液 D．不用铁片，改用铁粉

3．下列不同条件下的化学反应A＋B===C＋D，反应速率由大到小顺序正确的一组是( )

①常温下20 mL含A和B各0.001 mol

②常温下100 mL含A和B各0.01 mol

③常温下0.05 mol/L A、B溶液各10 mL，再加入蒸馏水20 mL

④常温下100 mL含A 0.01 mol和20 mL含B 0.001 mol

A．①②③④B．④③②① C．②④①③ D．②①④③

4．对于反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)，在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快该反应的速率( )

A．缩小体积使压强增大 B．体积不变充入N2使压强增大

C．体积不变充入He气使压强增大 D．压强不变充入N2使体积增大

5．在四个相同的容器中，在不同的温度下(其它条件相同)进行合成氨的反应，根据下列在相同时间内测得的反应速率判断，该反应所处的温度最高的是( )

A．v(NH3)＝0.1 mol/(L·min) B．v(H2)＝0.6 mol/(L·min)

C．v(N2)＝0.3 mol/(L·min) D．v(H2)＝0.3 mol/(L·min)

6．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：2HI(g)2(g)＋I2(g)。若c(HI)由1.0 mol/L降低到0.7 mol/L时，需要15 s，那么c(HI)由0.7 mol/L降到0.5 mol/L 时，所需反应的时间为( )

A．等于5 s B．等于10 s C．大于10 s D．小于10 s

7．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol 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)

(1)保持容器容积不变，向其中充入 1 mol H2，反应速率________，理由是________________________________________________________________________。

(2)保持容器容积不变，向其中充入1 mol N 2(N 2不参加反应)，反应速率______，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)保持容器内气体压强不变，向其中充入1 mol N 2(N 2不参加反应)，反应速率______，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (4)保持容器内气体压强不变，向其中充入1 mol H 2(g)和1 mol I 2(g)，反应速率______，理由是________________________________________________________________________。

8．其他条件不变，增大反应物的浓度能增大反应速率的原因是( )

A ．单位体积内分子数增多

B ．单位体积内活化分子数增多

C ．活化分子百分数增大

D ．单位体积内有效碰撞的次数增多

9．对下列化学反应，其他条件一定而增大压强，化学反应速率增大的是( )

A ．Zn(s)＋H 2SO 4(aq)===ZnSO 4(aq)＋H 2(g)

B ．CaCO 3(s)=====高温

CaO(s)＋CO 2(g) C ．FeCl 3(aq)＋3KSCN(aq)

Fe(SCN)3(aq)＋3KCl(aq)

D ．2P(s)＋3Cl 2(g)=====点燃

2PCl 3(g) 10．反应A(s)＋2B(g)2C(g)在一密闭容器中进行，当改变下列条件之一时，一定能增大

反应速率的是( )

A ．增加A 物质的量

B ．降低温度

C ．压缩反应容器体积

D ．消耗掉部分B 物质

11．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( )

2.5

2.5

A.4－3－2－1 B．1－2－3－4 C．3－4－2－1 D．1－2－4－3 12．把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol/L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( )

A．10℃ 20 mL 3 mol/L的X溶液 B．20℃ 30 mL 2 mol/L的X溶液

C．20℃ 10 mL 4 mol/L的X溶液 D．10℃ 10 mL 2 mol/L的X溶液

1答案 A

解析化学反应发生的先决条件是：反应物分子间必须发生碰撞，能发生化学反应的碰撞为有效碰撞，能发生有效碰撞的分子叫活化分子。对于一个反应，若分子的能量普遍较低，则单位时间内活化分子有效碰撞次数少，活化分子百分数少，则反应比较难进行。

2答案 B

解析 B 项98%的浓H 2SO 4可使铁片钝化，阻止反应进一步进行；C 项中Fe 置换出少量Cu ，可形成Cu ～Fe 原电池加快反应速率。

3答案 C

解析 由题意可知，其他条件相同，只有A 、B 的浓度不同，根据浓度对化学反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快，将题给的A 、B 的不同量转化为物质的量浓度再进行比较。

①中A 、B 物质的量浓度均为0.05 mol/L ；②中A 、B 物质的量浓度均为0.1 mol/L ；③中A 、B 物质的量浓度均为0.012 5 mol/L ；④中A 物质的量浓度为0.1 mol/L ，B 物质的量浓度为0.05 mol/L 。即浓度的大小顺序为②>④>①>③，其速率顺序与之相同，C 选项符合题意。

4答案 AB

解析 压强对速率的影响，本质上是浓度的影响。

A ．缩小反应体系的体积，总压增大，各物质的浓度均增大，故反应速率加快。

B ．体积不变，充入N 2，反应物浓度增大，反应速率加快。

C ．体积不变，充入He ，总压虽增大，但体系中各物质浓度均没有改变，故反应速率不变。

D ．压强不变，充入N 2导致体积增大，各物质的浓度除N 2不变外，其余均减小，故反应速率减慢。

5答案 C

解析 合成氨的反应方程式为：N 2＋3H 3

2NH 3，利用相关物质化学计量

数的关系，均转化为以N 2表示的反应速率：

A 项v (N 2)＝0.05 mol/(L ·min)

B 项v (N 2)＝0.2 mol/(L ·min) D 项v (N 2)＝0.1 mol/(L ·min)

综合比较，C 项反应速率最大，该反应所处的温度最高。 6答案 C

解析 由题意可知，第一个阶段其反应速率v (HI)＝1.0 mol/L －0.7 mol/L

15 s

＝0.02

mol/(L ·s)，

若速率不变，c (HI)由0.7 mol/L 降到0.5 mol/L 所需时间为： t ＝0.7 mol/L －0.5 mol/L 0.02 mol/(L ·s)

＝10 s 。

事实上，由于c (HI)减小，v (HI)小于0.02 mol/(L ·s)，故所需时间大于10 s 。 7答案 (1)加快 增大反应物氢气的浓度，反应速率加快 (2)不变 反应物的浓度不变，反应速率不变

(3)减慢 保持压强不变，向其中充入N 2，体积变大，反应物浓度减小，反应速率减慢

高温、高压 催化剂

(4)不变保持压强不变，向其中充入1 mol H2和1 mol I2，反应物浓度不变，反应速率不变

解析(1)在容器容积不变时，充入1 mol H2即c(H2)增大，化学反应速率加快；

(2)中容积不变，充入N2(不参加反应的气体)，各成分浓度未变，则反应速率不变；

(3)中压强不变，充入N2，体积增大，各成分浓度减小，则反应速率减小；

(4)中压强不变，充入H2、I2(g)各1 mol，体积增大，压强未变，浓度也不变，则速率不变。

8答案 B

9答案 D

10答案 C

解析A为固体，改变其用量不能改变化学反应速率；B中降温使反应速率减小；C 中压缩容积相当于增大反应物B(g)的浓度，反应速率增大；而D中是减小B(g)的浓度速率减小。

11答案 C

解析影响化学反应速率的因素主要有温度、浓度、接触面积、催化剂，本题中只有温度、浓度和接触面积，三者兼顾分析才能得到正确答案。图像中a反应最快，应浓度较大、温度较高，应为粉末状。

12答案 B

解析在化学反应中，当其他条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。在本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度，X 浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50 mL，所以X的物质的量最大，浓度就最大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且最大，但B中温度更高，因此B的反应速率最快。