高中化学第二章化学反应速率和化学平衡22外界因素对化学反应速率的影响导学案新人教版选修4.docx
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高中化学第二章化学反应速率和化学平衡22外界因素对化学反应速率的影响导学案新人教版选修4
2-3-2外界因素对化学反应速率的影响
【学习目标】
1.理解浓度、压强、催化剂对化学反应速率的影响。
2.知道反应速率常数、活化能的含义，能够根据相应规律解决有关问题。
【学习重难点】
学习重点：
浓度、压强、催化剂对化学反应速率的影响。
学习难点：
浓度、压强、催化剂对化学反应速率的影响。
【自主预习】
1．根据课本试自学有关碰撞理论的知识。
（1）有效碰撞：
能够引发的碰撞。
（2）活化分子：
能够发生的分子。
（3）活化能：
活化分子比普通分子所多出的那部分能量。
活化能越小，普通分子就越变成活化分子。
如图所示：
反应的活化能是，反应热是。
（4）普通分子＋活化能
活化分子。
（5）活化能与化学反应速率的关系：
在一定条件下，活化分子所占的百分数是的。
活化分子的越大，单位体积内越多，单位时间内的次数越多，化学反应速率。
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→反应速率加快。
2．影响化学反应速率的主要因素是的性质，不同化学反应具有的反应速率。
外界条件对化学反应速率也产生影响。
【预习检测】
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．⑤
C．①④D．①②③④
2．对于反应：
2SO2＋O2
2SO3，当其他条件不变时，只改变一个反应条件，将生成SO3的反应速率的变化填入下表空格里（填“增大”、“减小”或“不变”）。
编号
改变的条件
生成SO3的速率
①
升高温度
②
降低温度
③
增大O2的浓度
④
使用催化剂
⑤
压缩体积
⑥
恒容下充入Ne
合作探究
探究活动一：
浓度对化学反应速率的影响
[实验2-2]在温度不变的情况下，0.01mol/LKMnO4酸性溶液与不同浓度的的H2C2O4溶液反应的对比实验。
反应的化学方程式：
填写实验记录卡：
加入试剂
0.2mol/L的H2C2O4
0.1mol/L的H2C2O4
实验现象
褪色时间
实验结果
mol/L的H2C2O4褪色更快。
【结论】：
当其它条件不变时，增加反应物的浓度，可以反应的速率。
【原理】：
在其他条件不变的条件下，增大反应物的浓度，单位体积内的数目增多，次数增多，化学反应速率。
反之，减小反应物的浓度，化学反应速率。
【理解】：
1.一个反应的速率主要取决于反应物的浓度，与产物的浓度关系不大
2.固体和纯液体的浓度是一个常数，所以增加这些物质的量，不会影响反应的速率。
[归纳总结]
改变浓度对化学反应速率的影响规律为
增加反应物浓度，速率增大。
增加生成物浓度，速率增大。
【学以致用】
1．下列四种X溶液,分别放入盛有10mL2mol/LHCl烧杯中,加水稀释至50mL，X和HCl
和缓进行反应,其中反应速率最大的是（）
A.20mL3mol/LX溶液B.20mL2mol/LX溶液
C.10mL4mol/LX溶液D.10mL2mol/LX溶液
2．在2升的密闭容器中,发生以下反应:
2A（g）+B（g）
2C（g）+D（g）。
若最初加入的A和B都是4mol，在前5秒钟A的平均反应速度为0.1mol/（L·ｓ），则10秒钟时，容器中B的物质的量是（）
A.等于3molB.大于3molC.小于3molD.等于3.5mol
探究活动二：
压强对化学反应速率的影响
二、压强对化学反应速率的影响
【结论】：
对于有气体参加的反应来说，当温度一定时，增大体系的压力，反应速率会。
【原理】：
对气体参与的反应，在一定的温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比。
也就是说，在相同的温度下，压强越大，一定质量的体积就越，单位体积内气体的分子数越，活化分子的数目，有效碰撞次数，化学反应速率。
反之，压强越小，化学反应速率。
【强调】：
1.压强对反应速率的影响是通过改变浓度而影响反应速率的。
我们在分析压强对反应速率的影响时，应最终落实到浓度上，将压强问题转化为浓度问题。
2.对于那些有气体参加的反应来说，增大体系的压强，反应物浓度都增加，所以，反应速率增大。
3.如果参加反应的物质是固体、液体或溶液时，由于改变压强对它们的体积改变很小，因而它们的浓度改变也很小，可以认为压强与它们的反应速率无关。
【总结】：
1.恒压时（即体积可变的容器），增大压强－－→体积缩小－－→浓度增大－－→反应速率增大。
2.恒容时，充入气体反应物－－→浓度增大－－→反应速率增大。
3.恒容时，充入稀有气体（或非反应气体）－－→压强增大、体积不变－－→浓度不变－－→反应速率不变。
4.恒压时，充入稀有气体（或非反应气体）－－→体积增大－－→浓度减小－－→反应速率减小。
【学以致用】
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．将容器的体积扩大一倍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
2．某恒容密闭容器中进行的反应:
SO2（g）+NO2（g）
SO3（g）+NO（g） ΔH=akJ·mol-1。
某科研小组通过实验测出SO2的转化率（SO2、NO起始量一定）随条件P的变化情况如下图所示,下列说法中正确的是 （ ）
A.10～15min内反应速率小于15～20min的反应速率,P为升高温度
B.10～20min内反应速率小于20～40min的反应速率,P为减小SO3的浓度
C.10～15min内反应速率大于40～50min的反应速率,P为减小压强
D.该反应中,随着反应物浓度的减小,反应速率一直减小
探究活动三：
温度对化学反应速率的影响
[实验2-3]10ml同浓度的Na2S2O3溶液分别在不同温度下与0.1mol/L的硫酸10ml反应的对比实验。
反应的化学方程式：
填写课本上实验记录卡
编
号
0.1mol/L的Na2S2O3
0.1mol/L的
H2SO4
反应温度
（℃）
反应中出现浑浊的时间
（秒）
1
10ml
10ml
冷水
2
10ml
10ml
热水
实验结果:
温度的一组先出现浑浊。
【结论】：
在其它条件不变的情况下，升高温度化学反应速率要，降低温度，化学反应速率要。
【原理】：
.在其他条件不变的情况下，温度升高,反应物分子的增加，使一部分原来能量较低的分子变成，从而增加了反应物分子中的百分数，使的次数增多，因而化学反应速率。
反之，则化学反应速率。
实验测定，温度每升高10oC，化学反应速率通常增大到原来2~4倍
[归纳总结]
1．
（1）一定条件下的化学反应，升高温度，可化学反应速率，降低温度，可化学反应速率。
（2）经验规律
对于在中发生的反应，温度每升高10K，反应速率增加到倍。
此近似规律只对一些反应的化学反应速率做粗略估计。
2．升高温度，v正、v逆一般均加快，吸热反应增加的倍数放热反应增加的倍数。
降低温度，v正、v逆一般均减小，且吸热反应减小的倍数放热反应减小的倍数。
【学以致用】
3．可逆反应2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g） ΔH<0在一定条件下达到平衡状态,时间为t1时改变条件,化学反应速率与反应时间关系如图。
下列说法正确的是 （ ）
A.维持温度、反应体系体积不变,t1时充入SO3（g）
B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度
C.维持温度不变,t1时扩大反应体系体积
D.维持温度、压强不变,t1时充入SO3（g）
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
探究活动四：
催化剂对化学反应速率的影响
1．某些反应使用催化剂前后的活化能及反应速率常数之比如下表所示：
化学反应
催化剂
Ea/kJ·mol－1
无催化剂
有催化剂
2HI===H2＋I2
金
184
105
1.6×108（503K）
CH3CHO===CH4＋CO
碘
210
136
7.5×104（793K）
2H2O2===2H2O＋O2
过氧化氢酶
75
25
5.8×108（298K）
分析上表数据，回答下列问题：
（1）使用催化剂与否，其反应的活化能有何变化？
反应速率常数有何变化？
（2）使用催化剂对其化学反应速率有怎样的影响？
（3）与其他因素（如浓度、温度等）相比较，催化剂对化学反应速率的影响程度如何？
为什么？
2．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
2H2O2
2H2O＋O2↑
实验操作
在试管中先加入2mL5%的H2O2溶液，再加入1mL0.1mol·L－1FeCl3
在试管中先加入2mL5%的H2O2溶液，再加入1mL0.1mol·L－1CuSO4
实验现象
实验结论
[归纳总结]
（1）催化剂能改变化学反应速率，但反应前后催化剂本身的和不变。
催化剂通过参与化学反应改变反应历程降低反应的来提高反应速率。
（2）使用正催化剂，反应速率显著；使用负催化剂，反应速率显著。
只要不特殊说明，催化剂一般指正催化剂。
（3）催化剂改变正、逆反应速率。
但催化剂引起平衡移动，不改变化学平衡常数，不改变平衡转化率。
（4）催化剂具有选择性。
某反应中的催化剂不一定适用于其他反应，故工业生产中，常需要选取特定的催化剂来提高生产效率。
【学以致用】
5．对于某一可逆反应，使用催化剂的作用在于（ ）
A．提高反应物的平衡转化率
B．同等程度改变正、逆反应速率
C．增大正反应速率，减小逆反应速率
D．改变平衡混合物的组成
6．NO和CO都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳气体：
2NO＋2CO===N2＋2CO2。
对此反应，下列叙述正确的是（ ）
A．使用催化剂能加快反应速率
B．压强增大不影响化学反应速率
C．冬天气温低，反应速率降低，对人体危害减小
D．无论外界条件怎样改变，均对此化学反应的速率无影响
【学习小结】
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。
【巩固练习】
1．SO2的催化氧化反应（2SO2+O2
2SO3）是一个放热反应。
如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法中正确的是 （ ）
A.因为反应放热,所以升高温度会使反应速率减慢
B.通过调控反应条件,SO2可以100%的转化为SO3
C.当SO2与SO3的浓度相等时,反应达到平衡
D.使用催化剂的目的是加快反应速率,提高生产效率
2．同质量的锌与盐酸反应，欲使反应速率增大，选用的反应条件正确的组合是（ ）
①锌粒 ②锌片 ③锌粉 ④5%的盐酸 ⑤10%的盐酸 ⑥15%的盐酸 ⑦加热 ⑧用冷水冷却 ⑨不断振荡 ⑩迅速混合后静置
A．②⑥⑦⑩B．①④⑧⑩C．③⑤⑦⑨D．③⑥⑦⑨
3．已知:
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g） ΔH=-49.0kJ·mol-1。
一定条件下,向体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化曲线如图所示。
下列叙述中正确的是 （ ）
A.3min时,用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率
B.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v（H2）=0.225mol·L-1·min-1
C.13min时,向容器中充入2mol氦气,该反应的化学反应速率增加
D.13min时,向容器中充入2mol氦气,CO2的转化率增加
4．对于反应：
N2＋O2
2NO，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是（ ）
A．缩小体积使压强增大
B．体积不变使压强减小
C．体积不变充入He使气体压强增大
D．使总压强不变，充入Ne
5．对于①N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH<0
②2NH3（g）
N2（g）＋3H2（g） ΔH>0
其中v－t图像为
（1）反应①
t1时刻改变的条件为
________________________________________________________________________。
t2时刻改变的条件为
________________________________________________________________________。
（2）反应②
t1时刻改变的条件为
________________________________________________________________________。
t2时刻改变的条件为
_______________________________________________________________________。
【总结与反思】
通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。
【参考答案】
【自主预习】
1．
（1）化学反应
（2）有效碰撞（3）容易，E1，E1-E2；（5）固定不变，百分数，活化分子数，有效碰撞，越快
2．反应物本身，不同
【预习检测】1.B2.①增大 ②减小 ③增大 ④增大 ⑤增大⑥不变
【合作探究】
探究活动一：
增大；活化分子，有效碰撞，增大，减小
[归纳总结]
正反应，逆反应；
【学以致用】1.C 2.B
探究活动二
增大，小，多，越多，越多，越快，越慢
【学以致用】1.C 2.A
探究活动三
加快，减慢；活化能，活化分子，活化分子，有效碰撞，加快，减慢
[归纳总结]
1.
（1）加快，减慢；
（2）溶液，2～4；（3）活化能，J·mol－1或kJ·mol－1；增大，增大
2.大于，大于
【学以致用】3.D4.A
探究活动四：
1.
（1）使用催化剂，反应的活化能大幅度降低，反应速率常数变大。
（2）化学反应速率增大。
（3）比温度、压强、浓度对化学反应速率影响程度都要大，加快的速率可达几千倍；因为使用催化剂降低活化能，也就是降低了阻碍反应进行的一个重要因素。
2.
实验原理
2H2O2
2H2O＋O2↑
实验操作
在试管中先加入2mL5%的H2O2溶液，再加入1mL0.1mol·L－1FeCl3
在试管中先加入2mL5%的H2O2溶液，再加入1mL0.1mol·L－1CuSO4
实验现象
产生气泡比较慢
产生气泡比较快
实验结论
Fe3＋、Cu2＋对H2O2的分解都有催化作用，但Cu2＋催化作用强
[归纳总结]
（1）质量，化学性质，活化能；
（2）增大，减慢；（3）同等倍数，不能
【学以致用】5.B6.A
【巩固练习】
1．D2．D3．B
4．A5.
（1）增大压强 降低温度
（2）升高温度 减小压强
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