高中化学《影响化学反应速率的因素》导学案+课时作业.docx

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高中化学《影响化学反应速率的因素》导学案+课时作业

第2课时　影响化学反应速率的因素

[明确学习目标]　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。

1.碰撞理论

（1）碰撞理论

反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应。

②发生有效碰撞的条件

a．发生碰撞的分子具有足够高的

能量。

b．分子在一定的

方向上发生碰撞。

（2）活化分子

在化学反应中，能量

较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子。

（3）活化能

活化分子的

平均能量与所有分子的

平均能量之差称为活化能。

2．浓度对反应速率的影响

（1）规律：

其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率

增大；减小反应物的浓度，反应速率

减小。

（2）理论解释：

当增加反应物的浓度时，单位体积内反应物的活化分子数目

增多，反应物发生有效碰撞的次数

增多，所以反应速率

增大。

3．压强对反应速率的影响

（1）规律：

对于有气体参加的反应，在密闭容器中保持温度不变时，增加压强，气体体积

减小，相当于

增大反应物的浓度，反应速率将

增大；减小压强，气体的体积

增大，相当于

减小反应物的浓度，反应速率

减小。

（2）理论解释：

同浓度对反应速率的影响。

4．温度对反应速率的影响

（1）规律：

其他条件相同时，升高温度，化学反应的速率

增大；降低温度，反应速率

减小。

据测定，许多反应的温度每升高10K，其反应速率增加

2～4倍。

（2）理论解释：

随着温度升高，反应物的活化分子数目

增多，分子运动

加快，活化分子碰撞的次数

增加，反应速率

增大。

5．催化剂对反应速率的影响

（1）规律：

其他条件相同时，使用适当的催化剂对化学反应速率有显著影响。

（2）过渡态理论

反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。

过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能（如图所示）。

图中，Ea为正反应的活化能，Ea′为逆反应的活化能。

（3）理论解释：

使用催化剂，反应所需的活化能

降低，反应速率

增大。

6．其他因素对反应速率的影响

除了上述因素外，

反应物间的接触面积、

光、

电磁波、

超声波等因素也会对反应速率产生影响。

1．活化能大的反应为什么不容易发生？

提示：

活化能大，反应物分子不容易成为活化分子，很少发生有效碰撞，反应不易发生。

2．改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有何影响？

提示：

对于固体或纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变固体或纯液体的用量对化学反应速率无影响，但固体物质表面积的大小会影响化学反应速率，一般来说，固体的颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。

3．根据能量变化，化学反应分为吸热反应和放热反应。

升高温度，只是吸热反应的反应速率增大，对吗？

提示：

不对。

温度对反应速率的影响适用于各种化学反应。

不管是吸热反应还是放热反应，升高温度，化学反应速率都增大，降低温度，化学反应速率都减小。

4．一定温度下，在密闭容器内进行的有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率就一定增大吗？

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。

一、浓度和压强对反应速率的影响

1．活化能与化学反应速率的关系

可简略表示：

活化能降低→普通分子变成活化分子→活化分子百分数增大→有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。

在一定条件下，活化分子所占的百分数是一定的。

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，化学反应速率越大。

2．浓度对反应速率的影响

（1）影响反应速率的是反应物或生成物的浓度，而不是物质的量或反应物的总量。

（2）溶液中发生离子反应时，与反应无关的离子浓度的大小对反应速率无影响，如NaOH溶液和HCl溶液反应时，增大Na＋或Cl－的浓度，对该反应的反应速率无影响。

（3）若某物质的浓度变化改变了其性质，则反应实质发生改变，如铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓硫酸钝化。

3．压强对反应速率的影响

对于有气体参加的反应，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是浓度的改变。

所以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，分析这种改变对反应体系中各组分的浓度产生什么影响，由此判断出对反应速率有什么影响。

（1）恒温时

压缩体积引起,压强增大引起,反应物浓度增大引起,化学反应速率增大。

（2）恒温、恒容时

充入反应物气体引起,压强增大引起,反应物浓度增大引起,化学反应速率增大；

充入惰性气体引起,压强增大→反应物浓度不变→化学反应速率不变。

（3）恒温、恒压时

充入原反应物组成相同气体→压强不变→体积增大→反应物浓度不变→反应速率不变；

充入“无关”气体→压强不变引起,体积增大引起,反应物浓度减小引起,化学反应速率减小。

[对点练习]

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

答案　A

解析　X溶液的浓度大小决定了反应速率的快慢。

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．在恒温下，使反应C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能够引起反应速率增大的是（　　）

A．增加C的量

B．将容器的容积缩小一半

C．保持体积不变，充入Ar使体系压强增大

D．保持压强不变，充入Ar使容器容积增大

答案　B

解析　C为固体反应物，增加其用量对反应速率几乎没有影响；容器容积缩小一半，压强增大一倍，气体浓度增大，反应速率增大；体积不变，充入Ar，体系总压强增大，但各物质的浓度并未改变，反应速率不变；保持压强不变，充入Ar，容器容积增大，各气体物质的浓度变小，反应速率减小。

二、温度和催化剂对反应速率的影响

1．温度对反应速率的影响

温度对反应速率的影响适用于任何反应，无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，反应速率都增大；降低温度，反应速率都减小。

2．催化剂对反应速率的影响

（1）使用催化剂是改变化学反应速率最有效的手段之一。

（2）催化剂有正、负之分，没有特殊说明的情况下，催化剂是指正催化剂。

（3）催化剂有选择性，不同的化学反应的催化剂不相同，催化剂具有一定的活化温度。

（4）催化剂对可逆反应的正、逆反应的速率影响相同。

[对点练习]

3．反应C＋CO2===2CO为吸热反应，反应速率为v1，反应N2＋3H22NH3的正反应为放热反应，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．均增大B．均减小

C．v1增大，v2减小D．v1减小，v2增大

答案　A

解析　不管是放热反应，还是吸热反应，升高温度反应速率均增大，降低温度反应速率均减小。

4．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__________________，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。

实验中需要测量的数据是__________________________。

答案　

（1）溶液中气泡产生的速率　排除氯离子的干扰

（2）收集40mL气体所需的时间

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，理清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。

本课归纳总结

外界条件对反应速率影响的原因

1．下列说法不正确的是（　　）

A．增大压强（缩小体积），活化分子百分数不变，化学反应速率增大

B．升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率增大

C．加入反应物，活化分子百分数增大，化学反应速率增大

D．使用催化剂，活化分子百分数增大，化学反应速率增大

答案　C

解析　增大压强（缩小体积），单位体积活化分子的数目增大，活化分子百分数不变，反应速率增大，故A项正确；升高温度，给分子提供能量，活化分子百分数增大，反应速率增大，故B项正确；加入反应物，反应物的浓度增大，单位体积活化分子的数目增大，但活化分子百分数不变，故C项错误；催化剂可以降低反应的活化能，增大活化分子百分数，故D项正确。

2．已知反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列措施中可使生成CO2的速率加快的是（不考虑CaCO3与HCl接触面积改变的影响）（　　）

A．加大CaCO3的量B．加大盐酸的浓度

C．加大盐酸的量D．减少CaCl2的浓度

答案　B

解析　加大反应物的量不影响化学反应速率，改变浓度才影响化学反应速率，由于给定的反应是不可逆反应，因此，该化学反应的速率和生成物的浓度无关。

3．下列方法对2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）的反应速率没有影响的是（　　）

A．加入SO3B．容积不变，充入N2

C．压强不变，充入N2D．降低温度

答案　B

解析　容积不变，充入N2后没有引起反应体系中各物质浓度的变化，故反应速率不变。

4．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

正丁烷（C4H10）催化脱氢制1丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：

①C4H10（g）===C4H8（g）＋H2（g）

ΔH1＝＋43kJ·mol－1

②C4H10（g）＋

O2（g）===C4H8（g）＋H2O（g）

ΔH2＝－119kJ·mol－1

下列有关判断正确的是（　　）

A．升高温度，反应①的反应速率增大，反应②的反应速率减小

B．升高温度，反应①的反应速率减小，反应②的反应速率增大

C．降低温度，反应①和反应②的反应速率均减小

D．由反应①和反应②可以得出H2的燃烧热

答案　C

解析　不管是放热反应还是吸热反应，升高温度均能提高其反应速率，降低温度均能降低其反应速率，C正确，A、B错误；根据盖斯定律，反应②－反应①可得热化学方程式H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－162kJ·mol－1，但H2O为气态，故无法计算H2的燃烧热，D错误。

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：

__________________________________

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。

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。

[A篇　知识对点训练]

知识点一　浓度和压强对反应速率的影响

1．下列说法错误的是（　　）

①当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时，才能发生化学反应　②发生有效碰撞的分子一定是活化分子　③活化分子间的碰撞一定是有效碰撞　④活化分子间每次碰撞都发生化学反应　⑤能发生有效碰撞的分子必须具有较高的能量　⑥活化能指活化分子多出反应物分子平均能量的那部分能量

A．①④B．③④C．④⑤⑥D．②⑤

答案　B

解析　活化分子间的碰撞有适当的取向时，才能发生有效碰撞；活化分子间的碰撞只有发生有效碰撞，才能发生化学反应。

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）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　A

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，A项符合题意；容器体积缩小一半相当于压强增大一倍，气体的浓度增大，反应速率增大，B项不符合题意；充入H2O（g），体积不变，H2O的浓度增大，反应速率加快，C项不符合题意；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项不符合题意。

3．（双选）反应N2（g）＋O2（g）2NO（g）在密闭容器中进行，下列条件能加快该反应的反应速率的是（　　）

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使压强增大

D．压强不变，充入He使体积增大

答案　AB

解析　压强对反应速率的影响本质上是浓度对反应速率的影响。

A项中缩小反应体系的体积，总压强增大，各物质的浓度均增大，故反应速率加快。

B项中体积不变，充入N2，反应物浓度增大，反应速率加快。

C项中体积不变，充入He，总压强虽增大，但体系中各物质的浓度均没有改变，故反应速率不变。

D项中压强不变，充入He，导致体积增大，各物质的浓度均减小，故反应速率减慢。

4．A、B于20℃时在溶液中发生如下反应：

A＋BC。

下列四种情况下，A、B的起始浓度及体积如下：

①20mL0.2mol·L－1A＋20mL0.2mol·L－1B

②50mL0.5mol·L－1A＋50mL0.5mol·L－1B

③10mL1mol·L－1A＋10mL1mol·L－1B＋30mLH2O

④20mL1mol·L－1A＋60mL0.4mol·L－1B

若将各实验在反应刚开始时的速率按由大到小的顺序排列，正确的是（　　）

A．②④①③B．④②③①

C．④②①③D．③④②①

答案　B

解析　①中，A、B的浓度都为0.1mol·L－1；②中，A、B的浓度都为0.25mol·L－1；③中，A、B的浓度都为0.2mol·L－1；④中，A的浓度为0.25mol·L－1，B的浓度为0.3mol·L－1。

故选B。

5．（双选）10mL浓度为1mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是（　　）

A．K2SO4B．CH3COONa

C．CuSO4D．Na2CO3

答案　AB

解析　盐酸与锌反应的离子方程式为2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑。

加入K2SO4溶液，相当于稀释盐酸，反应速率减慢，但H＋的物质的量不变，不影响H2的生成量，A项正确；加入CH3COONa溶液，CH3COONa与HCl反应生成CH3COOH，H＋的浓度减小，反应速率减慢，但CH3COOH也能与Zn反应，故溶液中提供的H＋的物质的量不变，不影响H2的生成量，B项正确；加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，构成CuZn原电池，反应速率加快，C项错误；加入Na2CO3溶液，Na2CO3与HCl反应，H＋的浓度及物质的量均减小，反应速率减慢，氢气的生成量减小，D项错误。

知识点二　温度和催化剂对反应速率的影响

6．下列有关温度对化学反应速率影响的说法正确的是（　　）

①升高温度，活化分子数增加，反应速率加快

②升高温度，活化分子百分数增加，反应速率加快

③升高温度，有效碰撞次数增加，反应速率加快

④升高温度，分子运动加快，碰撞次数增加，反应速率加快

A．②③B．②④C．①②③D．全部

答案　D

解析　升高温度，反应物分子的能量升高，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，①正确；反应物总分子数不变，活化分子数增加，则活化分子百分数增加，②正确；活化分子百分数增加则有效碰撞次数增加，③正确；升高温度，分子运动加快，碰撞次数增加，有效碰撞次数增加，④正确。

7．下列有关催化剂的说法正确的是（　　）

A．催化剂参与化学反应，但反应前后催化剂的质量和化学性质不发生变化

B．对于可逆反应，使用催化剂能增大正反应速率，而逆反应速率不变

C．二氧化锰可作所有反应的催化剂

D．催化剂能使反应速率加快的实质是增大反应的活化能

答案　A

解析　对于可逆反应，使用催化剂能同时增大正、逆反应速率，B项错误；催化剂具有选择性，二氧化锰不能作所有反应的催化剂，C项错误；催化剂能使反应速率加快的实质是降低反应的活化能，D项错误。

8．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（　　）

答案　D

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正确。

9．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（　　）

答案　A

解析　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。

[B篇　综合提升训练]

10．影响化学反应速率的本质因素是（　　）

A．反应物的浓度B．反应物的性质

C．催化剂D．反应温度

答案　B

解析　影响反应速率的本质因素是反应物本身的性质，温度、浓度、压强、催化剂都是外在因素。

11．已知反应2NO（g）＋Br2（g）2NOBr（g）　ΔH＝－akJ·mol－1（a>0），其反应机理如下：

①NO（g）＋Br2（g）NOBr2（g）　快

②NO（g）＋NOBr2（g）2NOBr（g）　慢

下列有关该反应的说法正确的是（　　）

A．该反应的速率主要取决于①的快慢

B．NOBr2是该反应的催化剂

C．正反应的活化能比逆反应的活化能小akJ·mol－1

D．增大Br2（g）浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率

答案　C

解析　反应速率主要取决于慢的一步，所以反应速率主要取决于②的快慢，故A项错误；NOBr2是中间产物，而不是催化剂，故B项错误；正反应放热，断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量，则正反应的活化能比逆反应的活化能小akJ·mol－1，故C项正确；增大反应物浓度，单位体积活化分子的数目增大，活化分子百分数不变，故D项错误。

12．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂对反应速率的影响。

在常温下按照如下方案完成实验。

实验②的反应物应为（　　）

实验编号

反应物

催化剂

①

10mL2%H2O2溶液

无

②

无

③

10mL5%H2O2溶液

MnO2固体

A．5mL2%H2O2溶液

B．10mL5%H2O2溶液

C．10mL2%H2O2溶液

D．5mL10%H2O2溶液

答案　B

解析　根据表中数据可知，实验①②是探究浓度对反应速率的影响，因此双氧水的浓度一定不是2%；实验②③是探究催化剂对反应速率的影响，双氧水的浓度和用量与实验③相同，即实验②的反应物应为10mL5%H2O2溶液。

13．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按正反应速率由大到小的顺序排列正确的是（　　）

甲：

在500℃时，10molSO2和5molO2反应

乙：

在500℃时，用V2O5作催化剂，10molSO2和5molO2反应

丙：

在450℃时，8molSO2和5molO2反应

丁：

在500℃时，8molSO2和5molO2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　甲、乙、丁容器中温度相同，且温度高于丙容器，丙、丁反应物浓度相同，故反应速率：

丁>丙；甲、乙容器中温度相同、反应物浓度也相同，但乙使用了催化剂，故反应速率：

乙>甲；由甲、丁容器中温度相同，但甲容器中反应物浓度比丁容器大可知反应速率：

甲>丁，即反应速率：

乙>甲>丁>丙。

14．控制变量法是研究化学变化规律的重要思想方法。

请仔细观察表中50mL稀盐酸和1g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________。

答案　

（1）放热　CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O

（2）温度　温度越高　8和9

（3）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

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CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。

（2）实验6和7的差别为反应液的温度，据表可知，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。