高中化学专题化学反应速率与化学平衡第一单元化学反应速率第2课时影响化学反应速率的因素教学案

第二课时影响化学反应速率的因素——————————————————————————————————————[课标要求]1．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识其一般规律。2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3．了解通过改变外界条件改变化学反应速率的方法和意义。化学反应速率理论1．碰撞理论(1)有效碰撞与化学反应的发生①反应的先决条件：反应物分子发生碰撞。②反应的主要条件：反应物分子之间发生有效碰撞。(2)有效碰撞①概念：能发生反应的碰撞。②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。(3)活化分子能量较高，有可能发生有效碰撞的分子。(4)活化能活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。2．过渡态理论(1)含义：反应物转化为生成物的过程要经过能量较高的过渡状态。(2)活化能：过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差。(3)图示图中Ea为正反应的活化能，Ea′为逆反应的活化能，Ea－Ea′为反应热。3．活化能与化学反应速率的关系活化能越低―→活化分子的百分数越大―→单位体积内活化分子数越多―→有效碰撞次数越多―→速率越快。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的有效碰撞A．①③④⑤B．②③⑥C．④⑤⑥D．②④⑤解析：选C化学反应的分解过程为普通分子――→活化能活化分子――→合理取向合适力度有效碰撞―→化学反应①错误，因为活化分子发生有合适取向且力度合适的碰撞时，才能发生化学反应；②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；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。2．某反应的ΔH＝100kJ·mol－1，下列有关该反应的叙述正确的是()①正反应活化能小于100kJ·mol－1②逆反应活化能一定小于100kJ·mol－1③正反应活化能不小于100kJ·mol－1④正反应活化能比逆反应活化能大100kJ·mol－1A．①②B．②③C．③④D．①④解析：选C某反应的ΔH＝100kJ·mol－1，说明该反应的正反应为吸热反应，且正反应的活化能比逆反应的活化能大100kJ·mol－1，正反应的活化能应大于100kJ·mol－1，不能确定逆反应活化能的大小。浓度和压强对化学反应速率的影响1．影响化学反应速率的内因——反应物的性质影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。例如金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。2．浓度对化学反应速率的影响(1)规律：当其他条件相同时，增大反应物的浓度，反应速率增大；反之，反应速率减小。(2)条件：此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或纯液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，改变它们的量不会改变化学反应速率。但固体反应物表面积越大，反应速率越大。(3)解释：反应物浓度增大→单位体积内反应物的活化分子数增多↓单位时间内反应物发生有效碰撞次数增多→反应速率增大3．压强对化学反应速率的影响(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，增大压强，反应速率增大；反之，反应速率减小。(2)解释：压强增大→气体体积减小↓反应物浓度增大→反应速率增大图示如下：(3)实质：压强对反应速率的影响可以归结为浓度改变对反应速率的影响若反应物为固体、液体，或反应在溶液中进行时，由于改变压强对它们体积的影响很小，因此可以忽略改变压强对反应速率的影响。压强对反应速率的影响在一密闭容器中充入1molH2和1molI2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2。该密闭容器有一个可移动的活塞(如右图)。[问题思考](1)向下压缩活塞，使容器的压强增大，反应速率如何变化？提示：压缩体积，增大压强，反应物的浓度增大，反应速率加快。(2)保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强增大，但反应物的浓度不变，反应速率不变。(3)保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减慢。(1)压强对固体或液体(溶液)间的反应无影响。(2)压强的改变实质是改变反应物的浓度，判断时看反应物的浓度是否发生改变。只有浓度改变了反应速率才改变，不能简单机械地使用结论。(3)对于气体反应有以下几种情况：①恒温时：增大压强―→体积减小―→浓度增大―→反应速率增大。②恒容时：a.充入气体反应物―→反应物浓度增大―→总压增大―→反应速率增大；b．充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)―→引起总压增大，但各反应物的浓度不变―→反应速率不变。③恒压时：充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)―→引起体积增大―→各反应物浓度减小―→反应速率减慢。1．10mL1mol·L－1盐酸与一小块大理石的化学反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，下列措施能使化学反应速率提高的是()A．加入一定量的CaCl2B．加入5mL1.5mol·L－1盐酸C．加入15mL0.5mol·L－1盐酸D．加入5mLH2O解析：选BCaCl2是反应中的生成物，其浓度增大，不能增大反应速率；加入1.5mol·L－1的盐酸可使1mol·L－1的盐酸浓度增大，加快化学反应速率；加入0.5mol·L－1的盐酸可使1mol·L－1的盐酸浓度减小，减慢化学反应速率；加水相当于稀释，使盐酸的浓度减小，从而使反应速率减慢。2．对于反应：N2＋O2，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()①缩小体积使压强增大②体积不变充入N2使压强增大③体积不变充入He使气体压强增大④使总压强不变，充入HeA．①②B．②③C．③④D．①④解析：选A压强改变，若浓度改变，则速率改变，压强虽变，若浓度不变，则速率不变。①气体的量不变，仅缩小体积，气体的浓度增大，反应速率增大；②容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，速率增大；③容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；④压强不变，充入He，反应容器体积增大，压强不变但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减慢。温度和催化剂对化学反应速率的影响1．温度对化学反应速率的影响(1)规律：在其他条件相同时，升高温度，化学反应的反应速率增大；降低温度，反应速率减小。(2)解释温度升高―→反应物活化分子百分数增多―→分子运动加快―→活化分子碰撞次数增多―→反应速率增大(3)经验规律：许多反应的温度每升高10K，其反应速率增加2～4倍。(4)应用：在实验室或工业生产中，常采用加热的方法使化学反应在较高温度下进行，以提高反应速率。2．催化剂对化学反应速率的影响(1)规律：催化剂对化学反应速率有显著影响，使用合适的催化剂，反应速率增大。(2)解释催化剂→改变反应的路径，降低反应所需活化能↓反应物活化分子百分数增多→活化分子碰撞次数增多→反应速率增大图示如下：(3)应用①90%化工生产涉及的化学反应都使用催化剂，给化工生产带来巨大的经济效益。②在环境领域中的应用，如汽车尾气的催化转化，废水的处理。3．其他因素对反应速率的影响(1)增大反应物间的接触面积，反应速率随之增大。(2)光、电磁波、超声波等也会对反应速率产生影响。[特别提醒]正反应不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都要加快。1．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H2SO4H2OV/mLc/(mol·L－1)V/mLc/(mol·L－1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210解析：选D多个外界条件不同时，要对比找出其他相同条件，然后比较。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。2．2SO2＋O2一定条件,2SO3是工业上制造硫酸的重要反应。下列关于该反应的说法正确的是()A．增加O2的浓度能加快反应速率B．降低体系温度能加快反应速率C．使用催化剂不影响反应速率D．一定条件下达到反应限度时SO2全部转化为SO3解析：选A降低体系温度能减慢反应速率；使用催化剂能加快反应速率；一定条件下达到反应限度时，因为是可逆反应，SO2不可能全部转化为SO3。[三级训练·节节过关]1．下列措施是为了降低化学反应速率的是()A．食品放在冰箱中贮藏B．用铁粉代替铁钉与稀硫酸反应制取氢气C．合成氨工业中使用催化剂D．在试管中进行铝和盐酸反应时，稍微加热解析：选A将食物贮藏在冰箱中，温度降低，能减慢反应速率，A项正确；用铁粉代替铁钉与稀硫酸反应制取氢气，增大反应物的接触面积，可加快化学反应速率，B项错误；合成氨工业中使用催化剂，可降低反应的活化能，加快化学反应速率，C项错误；在试管中进行铝和盐酸反应时，稍微加热，温度升高，可加快化学反应速率，D项错误。2．在一个带有活塞的密闭容器中发生反应：A(s)＋＋2D(g)，改变下列条件，对化学反应速率不产生影响的是()①减少反应物A的量②压缩活塞，使其容积减小③保持压强不变，向容器中充入稀有气体④固定活塞后，再向容器中充入稀有气体A．①②B．②③C．③④D．①④解析：选D①A为固体，增加或减少A的量不影响反应速率；②压缩活塞，各气体浓度均增大，使反应速率增大；③保持压强不变，向容器中充入稀有气体，会使容器体积增大，各气体的浓度减小，反应速率减小；④固定活塞后充入稀有气体，各气体浓度不变，反应速率不变。3．下列有关化学反应速率的说法中，正确的是()A．100mL2mol·L－1的盐酸与锌反应时，加入适量的NaCl溶液，生成H2的速率不变B．用铁片和稀硫酸反应制取H2时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生H2的速率C．二氧化硫的催化氧化反应是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢D．汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢解析：选DA项，加入NaCl溶液，相当于稀释盐酸，使其浓度降低，反应速率减慢；B项，改用铁片与浓硫酸反应时，若在常温下，则铁片发生钝化，若在加热条件下，则反应生成二氧化硫气体，得不到H2；C项，化学反应不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，化学反应速率都加快；D项，对有气体参与的反应，减小压强，气体的浓度降低，反应速率减慢。4．用如图所示装置进行如下实验：(1)在检查装置的气密性后，向试管a中加入10mL6mol·L－1的稀HNO3和1g铜片，立即用带有导管的橡皮塞塞紧试管口。请写出在试管a中有可能发生的所有反应的化学方程式________________________________________________________________________。(2)在实验过程中常常反应开始时速率缓慢，随后逐渐加快，这是由于________________________________________________________________________，当反应进行一段时间后速率又逐渐减慢，原因是_____________________________________________________________________________________________________。(3)欲较快地制得NO，可采取的措施是________(填写字母序号)。A．加热B．使用铜粉C．稀释HNO