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第二节影响化学反应速率的因素课程标准导航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．知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。4．了解通过改变外界条件从而改变化学反应速率的方法和意义。新知初探自学导引自主学习一、有效碰撞理论1．有效碰撞：能够引发化学反应的碰撞。2．活化分子：能够发生有效碰撞的分子。3．活化能：活化分子比普通分子所高出的能量。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E1－E2。容易E1二、影响化学反应速率的因素化学反应速率与分子间的_______________有关，所有能够改变内能、运动速率，以及_________的方法，都可以用来改变、控制反应的速率。有效碰撞频率碰撞几率影响因素影响结果理论解释浓度(其他条件相同)增大反应物的浓度,反应速率_____,减小反应物的浓度,反应速率________增大反应物浓度→单位体积内___________增多→有效碰撞几率增加→化学反应速率______压强(对有气体参加的反应)增大压强(缩小容器容积)，反应速率_______；减小压强(增大容器容积)，反应速率_________增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→反应速率________增大减小活化分子数增大加快减慢加快影响因素影响结果理论解释温度(其他条件相同)升高温度，反应速率增大，降低温度，反应速率减小升高温度→______________和较高能量的分子间的碰撞频率提高→_____________增加→化学反应速率_____催化剂使用催化剂可________化学反应速率催化剂→改变反应的____、降低反应所需活化能→提高_______________________→_______________________增加→反应速率加快其他因素光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。加快活化分子百分数有效碰撞几率增大路径活化分子百分数有效碰撞几率自主体验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．仅⑤C．仅①④D．仅①②③④解析：选B。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、催化剂与浓度均为影响化学反应速率的外因，B正确。2．在恒温恒容条件下，能使A(g)＋B(g)C(g)＋D(s)正反应速率加快的是()A．减少C或D的物质的量B．增大D的物质的量C．减少B的物质的量D．增大A或B的物质的量解析：选D。增大反应物的浓度，反应速率加快。3．下列说法正确的是()A．具有较高能量的反应物分子称为活化分子B．升高温度反应速率一定加快C．催化剂能够增大反应的活化能D．任何化学反应都需要催化剂解析：选B。能量高不一定是活化分子，只有能量较高且能发生有效碰撞的分子才是活化分子；催化剂降低反应的活化能；并不是所有的反应都需要催化剂。要点突破讲练互动外界条件对反应速率的影响探究导引1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物质以各种状态参加的化学反应。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。要点归纳一、外界条件对化学反应速率产生影响的本质二、有关化学反应速率影响因素的注意事项1．浓度(1)固体或纯液体的浓度为常数，所以增加其用量时化学反应速率不变。(2)增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂,能增大化学反应速率。2．温度温度对吸热反应影响显著。升高温度，吸热反应、放热反应的反应速率均增大，但吸热反应增大的多；降低温度，吸热反应、放热反应，反应速率均减小，但吸热反应减小的多。3．催化剂(1)有的催化剂能加快化学反应速率，有的催化剂能减慢化学反应速率。能加快化学反应速率的催化剂叫做正催化剂；能减慢化学反应速率的催化剂叫做负催化剂。在实践中，如不特别说明，凡是说催化剂都是指正催化剂。(2)可逆反应中催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率。4．压强改变压强，对化学反应速率影响的根本原因是引起浓度的改变。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。(1)对于没有气体参与的化学反应，由于改变压强时，反应物浓度变化很小，可忽略不计,因此对化学反应速率无影响。(2)对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：①恒温时，压缩体积→压强增大→浓度增大→反应速率加快。②恒温时，对于恒容密闭容器：a．充入气体反应物→气体反应物浓度增大(压强也增大)→反应速率加快。b．充入不参与反应的气体→总压强增大→各物质浓度未改变→反应速率不变。③恒温恒压时充入不参与反应的气体→体积增大→气体反应物浓度减小→反应速率减小。特别提醒分析压强改变对化学反应速率的影响时，关键是看气体浓度是否有变化：若气体浓度有变化，化学反应速率一定改变；若气体浓度无变化，化学反应速率不改变。同时要注意通常所说的压强增大是指压缩加压。即时应用1．(2012·锦州高二检测)反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率减小的是()A．减少C的量B．容积不变，增加水蒸气的量C．升温D．压强不变，充入Ne解析：选D。C为固体，其浓度为常数，改变其用量，浓度不发生改变，反应速率不变,A错误；B、C两项均使反应速率增大,错误;压强不变，充入Ne，说明容器体积增大，则反应速率减小，正确。探究导引2对图像，该图像表明的是反应物的变化还是生成物的变化？A点意义？提示：反应物。该反应是可逆反应，A点(t1时)达平衡。有关化学反应速率的图像要点归纳1．解答图像题的方法与思路(1)看懂图像。①看面:弄清纵、横坐标的含义。②看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。③看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。④看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。⑤看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。(2)联想规律。看完线后联想外界条件对化学反应速率的影响规律。(3)作出判断。依据题意仔细分析，作出正确判断。如果图像中有三个量时，应确定一个量不变，再讨论另两个量的关系。2．常见的图像分析(1)以化学反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O为例(其他条件一定)图A：反应速率随着c(HCl)的增大而增大。图B：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。图C：反应速率随着温度的升高而增大。(2)例如：化学反应：2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l)所改变的条件其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积)，反应速率随压强增大而增大其他条件一定，增大反应体系的体积，反应速率随体积的增大而减小温度、容积一定，随着时间的增加，SO2、H2S的物质的量逐渐减少，气体压强减小，反应速率减小分别在低温(T1)和高温(T2)下反应，气态反应物的压强都逐渐增大，反应速率随着压强的增大而增大，随着温度的升高而增大图像特别提醒(1)根据ct图像,可计算某物质的平均速率、转化率，并可书写化学方程式等。(2)根据vTp图像，可判断温度的高低、压强的大小，判断时先确定一个量p(或T)，看另一个量T(或p)与速率v的关系，再判断高低(或大小)。即时应用2．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，根据数据所绘制得到的图中,曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是(双选)()组别c(HCl)/mol·L－1温度/℃状态12.025块状22.530块状32.550块状42.530粉末状A.4－3－2－1B．1－2－3－4C．3－4－2－1D．1－2－4－3解析：选AC。从表中铁的状态、盐酸的浓度、反应的温度分析可得出：1组最慢，其次慢的是2组；由于3组温度最高，4组用的是铁粉，二者速率大小不好确定，故反应速率是1＜2＜3＜4或1＜2＜4＜3。题型探究权威预测外界条件对化学反应速率的影响例1把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是()A．10℃20mL3mol/L的X溶液B．20℃30mL2mol/L的X溶液C．10℃10mL4mol/L的X溶液D．10℃10mL2mol/L的X溶液【解析】分析本题，在其他条件不变的情况下，比较速率大小，先比较浓度的大小。此时，浓度必须是混合后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸浓度相等，所以X的浓度最大者反应最快，然后比较温度的高低。A项中，c(X)＝20×350＝1.2mol/L；B项中，c(X)＝30×250＝1.2mol/L；C项中，c(X)＝10×450＝0.8mol/L；D项中，c(X)＝10×250＝0.4mol/L。由此可见，混合后A、B选项中X的浓度最大，但是二者温度不同。A项中为10℃，B项中为20℃，故选项B中反应速率最大。【答案】B【规律方法】(1)多个外界条件不同时，要对比找出其他相同条件，然后比较。(2)比较浓度对反应速率的影响时，不能只看加入前物质的浓度，应该看加入后形成混合溶液时的浓度。(3)在温度和浓度同时影响反应速率时，一般温度的影响要远大于浓度的影响。(2012·珠海高二教学质量检测)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(双选)()化学反应速率的图表问题例2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KNaB4mL0.01mol·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C5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·L－1H2SO4溶液反应热水冷水D5mL4%的过氧化氢溶液分解放出O2无MnO2粉末加MnO2粉末【思路点拨】解题时注意以下三点：(1)理解化学反应速率的影响因素。(2)表格中各栏信息的意义。(3)图像中x、y轴的含义及曲线的变化趋势。【解析】反应速率与物质本身的性质有关。由于K比Na活泼，故相同大小的金属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，故A图像正确；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反应速率。随着反应的进行，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，故乙中反应速率大于甲中反应速率，图像D错误。【答案】AC【规律方法】解答化学反应图像问题的一般步骤：(1)认准横坐标、纵坐标各表示什么物理量；(2)看清曲线的起点位置及曲线的变化趋势，确定函数的增减性；(3)理解曲线斜率大小的意义，当斜率为0时,曲线为一水平线的特定含义；(4)准确把握各个特殊点(如起点、最高点、交点等)的含义；(5)认准某些关键数据在解题中的特定作用；(6)全面、准确地从图中找出直接或隐含的信息，结合上述几点快速得出答案。外界条件对化学反应速率的影响的实验探究探究方向：影响化学反应速率的客观因素有许多，如温度、浓度、压强、催化剂、表面积等，因此探究客观条件与化学反应速率关系的实验设计及改进也就许许多多。热点示例思维拓展[经典案例](2012·安庆高二质检)影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题。取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使镁条浸入锥形瓶内足量的稀盐酸中。足量镁条与一定量盐酸反应生成H2的量与反应时间的关系曲线如图2所示。(1)请在下面的方框中画出上述反应的速率(mL/min)与时间(min)的关系曲线。(2)在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4min