高中化学选修四化学反应原理精品学案第二章 第二节.docx

高中化学选修四化学反应原理精品学案第二章 第二节.docx

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高中化学选修四化学反应原理精品学案第二章第二节

第二节　影响化学反应速率的因素

[学习目标定位]　1.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。

2.掌握外界条件（浓度、压强、温度、催化剂）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。

一　浓度、压强对化学反应速率的影响

影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质，不同化学反应具有不同的反应速率。

外界条件对化学反应速率也产生影响。

1.浓度对化学反应速率的影响

按表中实验步骤完成实验，观察实验现象，填写下表：

原理

2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O

实验步骤

实验现象

KMnO4酸性溶液褪色

KMnO4酸性溶液褪色

褪色时间

褪色时间长

较0.1mol·L－1H2C2O4溶液褪色时间短

结论

H2C2O4溶液浓度越大，KMnO4酸性溶液褪色越快，反应速率也越快；反之H2C2O4溶液浓度越小，反应速率越慢

微观解释

反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢

2.压强对化学反应速率的影响

对于气体来说，在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比。

如图所示：

结论：

增大压强，气体体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快。

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增多→单位时间内有效碰撞增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢。

（1）由于固体、液体粒子间的空隙很小，增大压强几乎不能改变它们的浓度，因此对只有固体或液体参加的反应，压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。

（2）对于反应N2＋3H22NH3，不同条件下，压强对化学反应速率的影响

①恒温恒容密闭容器中

a.充入N2，压强增大，c（N2）增大，化学反应速率加快。

b.充入He（He与反应无关），压强增大，但c（N2）、c（H2）、c（NH3）都不变，化学反应速率不变。

②恒温恒压密闭容器中

充入He，体积增大，c（N2）、c（H2）、c（NH3）都减小，化学反应速率减小。

归纳总结

浓度、压强对反应速率的影响

（1）浓度

①规律

当其他条件不变时，

②解释

反应物浓度增大→

反应速率加快

（2）压强（针对有气体参加的压强的变化仅由反应容器的容积变化引起的反应）

①规律

②解释

压强增大→

反应速率加快

③注意：

压强是否影响化学反应速率，取决于是否影响反应物的浓度。

如恒容下充入稀有气体，气体压强增大，但反应物浓度不变，故反应速率不变。

恒压下充入稀有气体，气体压强不变，但体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。

1.把下列4种X溶液，分别加入到4个盛有10mL2mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50mL，此时X与盐酸缓缓地进行反应，其中反应速率最大的是（　　）

A.20mL，3mol·L－1B.20mL，2mol·L－1

C.10mL，4mol·L－1D.10mL，2mol·L－1

【试题参考答案】A

【试题参考答案解析】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。

那么是否是C中4mol·L－1的X与盐酸反应速率最快呢？

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，故速率最大。

2.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）

D.保持压强不变，充入N2

【试题参考答案】A

【试题参考答案解析】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，反应速率增大；体积不变，充入H2O（g），反应物浓度增大，反应速率加快；保持压强不变，充入N2，使容器体积增大，总压强不变，反应混合物浓度变小，反应速率减小。

二　温度对化学反应速率的影响

1.根据表中实验操作要求完成实验，观察实验现象，填写下表：

实验原理

Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O

实验操作

实验现象

混合后均出现浑浊，但70℃热水一组首先出现浑浊

实验结论

升高温度，化学反应速率增大

微观解释

温度升高，有效碰撞增加，反应速率加快

2.已知4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O。

根据下列实验，回答问题：

（1）在两支试管中分别依次加入0.1mol·L－1H2SO4溶液5mL，1mol·L－1KI溶液5mL,3滴淀粉溶液。

将一支试管置于热水中，另一支试管置于冷水中。

实验中观察到的实验现象是两试管中都变蓝色，且热水中试管变蓝色比较快。

（2）由该实验得出的结论是升高温度，反应速率加快。

归纳总结

温度对反应速率的影响

（1）规律

当其他条件不变时，

（2）解释

（3）注意：

所有化学反应的反应速率都与温度有关。

3.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为

Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是（　　）

实验

反应温度/℃

Na2S2O3溶液

稀H2SO4

H2O

V/mL

c/mol·L－1

V/mL

c/mol·L－1

V/mL

A

25

5

0.1

10

0.1

5

B

25

5

0.2

5

0.2

10

C

35

5

0.1

10

0.1

5

D

35

5

0.2

5

0.2

10

【试题参考答案】D

【试题参考答案解析】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，本题从浓度和温度两个因素考查，结合选项知混合液体积都为20mL，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。

4.设C（s）＋CO2（g）2CO（g）　ΔH＞0，反应速率为v1，N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＜0，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

C.v1增大，v2减小D.v1减小，v2增大

【试题参考答案】A

【试题参考答案解析】温度对反应速率的影响，对放热反应、吸热反应都适用。

升温，v吸、v放都增大；降温，v吸、v放都减小。

三　催化剂对化学反应速率的影响

1.按下列实验步骤完成实验：

①向锥形瓶内加入10mL10%的H2O2；

②将插有短导管和漏斗的双孔胶塞塞到锥形瓶上；

③将带余烬的木条通过短导管插入锥形瓶，观察实验现象；

④经漏斗向锥形瓶内加入少量MnO2后，观察实验现象。

回答下列问题：

（1）实验中观察到的现象有哪些？

【试题参考答案】加MnO2前带有余烬的木条没有明显的变化；加入MnO2后，迅速产生大量气泡，余烬木条复燃，火焰明亮。

（2）由实验得出的结论是什么？

【试题参考答案】MnO2能加速H2O2的分解，MnO2作催化剂。

（3）写出反应的化学方程式。

【试题参考答案】2H2O2

2H2O＋O2↑。

2.完成下列实验，回答问题：

（1）在试管中先加入2mL5%的H2O2溶液，再加入1mL0.1mol·L－1FeCl3，观察到的实验现象是产生气泡比较快。

（2）在试管中先加入2mL5%的H2O2溶液，再加入1mL0.1mol·L－1CuSO4，观察到的实验现象是产生气泡比较慢。

（3）由上述

（1）和

（2）实验得出的结论是Fe3＋、Cu2＋对H2O2的分解都有催化作用，但Fe3＋催化作用较强。

归纳总结

催化剂对化学反应速率的影响

（1）规律

当其他条件不变时，使用催化剂，反应速率增大。

（2）解释

催化剂

（3）注意：

对于一个化学反应，不同的催化剂，催化效果不同（如唾液对淀粉水解的催化作用比硫酸强）。

实验时应选用合适的催化剂。

5.漂白剂亚氯酸钠（NaClO2）在常温且黑暗处可保存一年，亚氯酸不稳定可分解，反应的离子方程式为

5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O（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

C.ClO2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

【试题参考答案】A

【试题参考答案解析】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。

6.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们分别设计了如下图甲、乙所示的实验装置。

请回答相关问题：

（1）定性分析：

甲所示装置可通过观察，定性比较得出结论。

有同学提出将FeCl3改为Fe2（SO4）3更为合理，其理由是。

（2）定量分析：

如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。

图中仪器A的名称为，检查该装置气密性的方法是。

实验中需要测量的数据是。

【试题参考答案】

（1）气泡产生的快慢　消除阴离子不同对实验的干扰　

（2）分液漏斗　关闭分液漏斗的活塞，将注射器活塞向外拉出一段，一段时间后看其是否回到原位　产生40mL气体所需的时间

1.影响反应速率的因素

影响因素

口诀记忆方法：

要想反应快加速，增浓加压升温度；催化增大表面积，反应也可加速度。

2.外界条件对反应速率影响的原因

条件变化

微观因素变化

化学

反应

速率

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

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

1.下列说法正确的是（　　）

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多

B.有气体参加的化学反应，若增大压强（即缩小反应容器的容积），可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大

C.升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是减小了反应物分子中活化分子的百分数

D.催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而成千上万倍地增大反应速率

【试题参考答案】D

【试题参考答案解析】浓度和压强的变化是改变单位体积内分子的总数，活化分子的百分数不变，而单位体积内活化分子的数目与单位体积内分子总数成正比，也发生变化；温度、催化剂是改变活化分子的百分数，单位体积内分子总数不变。

2.过量锌粉跟100mL6mol·L－1的H2SO4反应，一定温度下，为减缓反应进行的速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的（　　）

A.碳酸钠固体B.氯化钡固体

C.硫酸钾溶液D.硫酸铜溶液

【试题参考答案】C

【试题参考答案解析】A项，Na2CO3与H2SO4反应生成CO2气体，H2量减少；B项，H2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2HCl，c（H＋）不变，速率不变；D项，形成铜锌原电池，速率加快。

3.对于有气体参加的反应，一定能使化学反应速率加快的因素是（　　）

①扩大容器的容积　②使用催化剂　③增加反应物的物质的量　④升高温度　⑤缩小容积　⑥增大容器内的压强

A.②③B.②③④⑥C.②④⑤D.②④

【试题参考答案】C

【试题参考答案解析】对于有气体参加的反应，使用催化剂、升温、缩小体积，化学反应速率一定加快；而增加反应物的物质的量，该反应物若是固体，速率不加快；增大容器内的压强，反应物浓度不一定增大，反应速率不一定加快。

4.工业上利用可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）合成氨，下列叙述正确的是（　　）

A.合成氨的适宜条件是高温、高压、催化剂，其中催化剂不改变该反应的逆反应速率

B.恒容通入氩气，使反应体系的压强增大，反应速率一定增大

C.该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间

D.在t1、t2时刻，NH3（g）的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，NH3（g）生成的平均速率为v＝

【试题参考答案】D

【试题参考答案解析】催化剂在反应中同等程度地改变正、逆反应速率，A错；B项，通入氩气压强增大，但是各物质的浓度不变，所以速率不变；C项，降温会减小反应速率，将延长达到平衡的时间，错误；D项，由反应速率的表达式可知正确。

5.向含有H2SO4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①所示，做完实验后，得到的结果为图②所示。

已知H2O2与KMnO4溶液反应的化学方程式为5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋5O2↑。

请回答下列问题：

（1）Oa段的意义。

（2）ab段的意义及ab段很陡的原因。

（3）bc段的意义。

【试题参考答案】

（1）Oa段说明反应非常慢，溶液中c（Mn2＋）随时间变化很小。

（2）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。

（3）bc段说明反应趋于完全，溶液中c（Mn2＋）为定值。

【试题参考答案解析】ab段斜率最大，说明化学反应速率最大，其原因应为c（Mn2＋）增大并充当该反应的催化剂的结果。

40分钟课时作业

[经典基础题]

题组1　影响化学反应速率的内因

1.决定化学反应速率的内因是（　　）

①温度　②压强　③催化剂　④浓度　⑤反应物本身的性质

A.①②③④⑤B.⑤C.①④D.①②③④

【试题参考答案】B

【试题参考答案解析】决定化学反应速率大小的内因是反应物本身的性质，温度、压强、催化剂和浓度均为影响化学反应速率的外因，B正确。

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性质的是（　　）

A.Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应

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.Cu与浓H2SO4能反应，而不与稀H2SO4反应

【试题参考答案】A

【试题参考答案解析】要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素，则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。

其中选项B、D为浓度不同所致，选项C为反应条件不同所致，唯有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。

题组2　外界条件对活化分子的影响

3.下列说法不正确的是（　　）

A.具有较高能量的反应物分子称为活化分子

B.升高温度增大了活化分子百分数

C.催化剂能够改变化学反应途径

D.增大压强能提高活化分子的浓度

【试题参考答案】A

【试题参考答案解析】能够发生有效碰撞的分子称为活化分子。

4.对于一定条件下进行的化学反应：

2SO2＋O22SO3，改变下列条件，可以提高反应物中活化分子百分数的是（　　）

①增大压强　②升高温度　③加入催化剂　④减小反应物浓度

A.①②B.②③C.①②③D.①④

【试题参考答案】B

【试题参考答案解析】升温能提高分子的能量，催化剂能降低反应所需活化能，均能使普通分子变成活化分子，提高活化分子百分数。

题组3　外界条件对化学反应速率的综合影响

5.将盐酸滴到碳酸钠粉末上，能使反应的最初速率加快的是（　　）

A.盐酸浓度不变，使用量增大一倍

B.盐酸浓度增加一倍，用量减至一半

C.增大Na2CO3粉末的量

D.把盐酸换为浓硫酸

【试题参考答案】B

【试题参考答案解析】Na2CO3粉末为固体，改变固体的量不影响反应速率，需要改变盐酸的浓度或改变温度。

浓硫酸中c（H＋）非常小，和Na2CO3粉末反应非常慢。

6.100mL3mol·L－1的硫酸溶液跟过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速率，又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的（　　）

A.Na2CO3固体B.3mol·L－1的硫酸

C.CH3COOK溶液D.KNO3溶液

【试题参考答案】C

【试题参考答案解析】A项，Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑，既降低了c（H＋），反应速率减小，又减少了n（H＋），生成的H2减少；B项，c（H＋）不变，n（H＋）增大，反应速率不变，生成的H2增加；C项，CH3COO－＋H＋===CH3COOH，降低了c（H＋），反应速率减小，因为2CH3COOH＋Zn===Zn（CH3COO）2＋H2↑，故产生H2的总量不变；D项，NO

在酸性条件下具有强氧化性，消耗H＋，且被还原为NO，产生H2的总量减少。

7.在实验Ⅰ和实验Ⅱ中，用定量、定浓度的盐酸与足量的石灰石反应，并在一定的时间内测量反应所放出的CO2的体积。

实验Ⅰ用的是块状的石灰石，实验Ⅱ用的是粉末状石灰石。

下图中哪个图像能正确反映两种实验的结果（　　）

【试题参考答案】B

【试题参考答案解析】固体物质参加反应，增大接触面积，才能提高反应速率，粉末状的固体比块状的固体的表面积大，反应Ⅱ比反应Ⅰ的速率快；盐酸的物质的量相同，则产生的CO2的体积应相等，因此A、C错，从D中可以看出Ⅰ的反应速率大于Ⅱ，故D错。

8.一定温度下，反应N2＋O22NO在密闭容器中进行，下列措施不能改变化学反应速率的是（　　）

A.缩小体积使压强增大B.恒容，充入N2

C.恒容，充入HeD.恒压，充入He

【试题参考答案】C

【试题参考答案解析】C项，恒容，充入He气，由于N2、O2、NO的浓度均不变，所以化学反应速率不改变。

9.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，绘制得到右图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是（　　）

组别

c（HCl）/mol·L－1

温度/℃

状态

1

2.0

25

块状

2

2.5

30

块状

3

2.5

50

块状

4

2.5

30

粉末状

A.4、3、2、1B.1、2、3、4C.4、2、3、1D.1、2、4、3

【试题参考答案】A

【试题参考答案解析】影响化学反应速率的因素主要有温度、压强、浓度、接触面积、催化剂等，本题涉及温度、浓度、接触面积三种因素对反应速率的影响。

其他条件一定时，溶液的浓度越大，化学反应速率越快；温度的升高和固体由块状变为粉末状都能显著加快反应速率。

实验1中盐酸的浓度最小，反应的温度最低，所以化学反应速率最慢；实验3的反应温度比实验2的反应温度高，所以实验3的反应速率大于实验2的反应速率；实验3和实验4虽然浓度相同，但反应的温度不同，物质的状态也不相同，无法比较。

10.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

纵坐标

甲

乙

A

外形、大小相近的金属和水反应

反应

速率

Na

K

B

4mL0.01mol·L－1的KMnO4溶液，分别和不同浓度的H2C2O4（草酸）溶液各2mL反应

0.1mol·L－1的H2C2O4溶液

0.2mol·L－1的H2C2O4溶液

C

5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·L－1H2SO4溶液反应

热水

冷水

D

5mL4%的过氧化氢溶液分解放出O2

无MnO2粉末

加MnO2粉末

【试题参考答案】C

【试题参考答案解析】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。

[能力提升题]

11.KI溶液在酸性条件下能与氧气反应。

现有以下实验记录：

实验编号

①

②

③

④

⑤

温度/℃

30

40

50

60

70

显色时间/s

160

80

40

20

10

回答下列问题：

（1）该反应的离子方程式为。

（2）该实验的目的是。

（3）实验试剂除了1mol·L－1KI溶液、0.1mol·L－1H2SO4溶液外，还需要的试剂是，

实验现象为。

（4）上述实验操作中除了需要（3）的条件外，还必须控制不变的是（填字母）。

A.温度

B.试剂的浓度

C.试剂的用量（体积）

D.试剂添加的顺序

（5）由上述实验记录可得出的结论是。

（6）若要进行酸性对反应速率的影响的探究实验，你会采取的措施是。

【试题参考答案】

（1）4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O　

（2）探究温度对反应速率的影响　（3）淀粉溶液　无色溶液变蓝　（4）CD　（5）每升高10℃，反应速率增大约2倍　（6）保持其他实验条件不变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验

【试题参考答案解析】

（1）根据得失电子数目相等、电荷守恒和原子守恒，可得该反应的离子方程式为4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O。

（2）表中数据只有温度和显色时间，故该实验的目的是探究温度对反应速率的影响。

（3）为测定显色时间，产物中有碘单质生成，还需要的试剂是淀粉溶液，实验现象为无色溶液变蓝色。

（4）设计实验必须保证其他条件不变，只改变一个条件，才能得到准确的结论，还必须控制不变的是试剂的用量（体积）和试剂添加的顺序。

（5）分析实验数据，温度每升高10℃，显色时间缩短到原来的一半，故可得出的结论是：

每升高10℃，反应速率增大约2倍。

（6）若要进行酸性对反应速率影响的探究实验，需保持其他实验条件不变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验。

12.将一块质量为5.0g的铝片投入盛有500mL0.5mol·L－1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用右图所示的曲线来表示，回答下列问题：

（1）曲线O→a段不产生氢气的原因是，

有关反应的化学方程式为。

（2）曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是。

（3）曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是。

（4）曲线c点以后产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是。

【试题参考答案】

（1）铝片表面有Al2O3，硫酸首先与表面的Al2O3反应　Al2O3＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2O

（2）氧化膜未完全反应掉，铝与硫酸接触的表面积较小

（3）反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率

（4）随着反应的进行，硫酸溶液的浓度下