山东省宁津第一中学人教版高二化学选修四化学反应原理第二章第二节影响化学反应速率的因素导学案
文档属性
| 名称 | 山东省宁津第一中学人教版高二化学选修四化学反应原理第二章第二节影响化学反应速率的因素导学案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 284.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2015-09-18 19:42:25 | ||
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文档简介
年级 高二 学科 化学 版本 人教新课标版
课程标题 选修4 第二章 第二节 影响化学反应速率的因素
编稿老师 佘平平 一校 张小雯 二校 林卉 审核 王艳会
一、考点突破：
1. 理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
2. 能初步运用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
3. 学会依据反应原理设计实验来探究影响化学反应速率的因素。
二、重难点提示：
重点：依据反应原理设计实验探究影响化学反应速率的因素。
难点：利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响。
微课程1：影响化学反应速率的因素
【考点精讲】
1. 内因（决定因素）：反应物的结构和性质。
2. 外因：主要有浓度、压强、温度和催化剂等，其它因素还包括固体表面积、光照、超声波、放射线、溶剂、电弧、强磁场、研磨等。
只考虑单一因素对化学反应速率的影响（其它因素保持不变），化学反应速率变化的趋势如下表所示：
影响因素 反应物浓度c↑ 压强p↑ 温度T↑ 使用催化剂
化学反应速率 v↑ v↑ v↑ v↑
注：①纯固体和纯液体的浓度无法改变，只能改变其接触面积；
②改变压强相当于改变气体的浓度，压强对固体、液体的影响忽略不计；
③催化剂不特殊声明，均指正催化剂，对于可逆反应，催化剂可以同等地改变正、逆反应速率。
3. 微观解释
各种外界条件对反应速率影响的实质，都是改 ( http: / / www.21cnjy.com )变了反应物的活化分子的百分数或改变了单位体积内的活化分子的总数，从而改变了有效碰撞次数而影响了化学反应速率。
如下表所示（只考虑单一因素的影响）：
影响因素 单位体积分子数目 活化分子百分数 单位体积活化分子数目 单位体积有效碰撞次数 化学反应速率
反应物浓度c↑ ↑ － ↑ ↑ ↑
压强p↑ ↑ － ↑ ↑ ↑
温度T↑ － ↑ ↑ ↑ ↑
使用催化剂 － ↑ ↑ ↑ ↑
【典例精析】
例题1 对反应A＋B＝AB来说，常温下按以下情况进行反应：
①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol ②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol
③0.1 mol·L－1的A、B溶液各10 mL ④0.5 mol·L－1的A、B溶液各50 mL
四者反应速率的大小关系是（ ）
A. ②>①>④>③ B. ④>③>②>①
C. ①>②>④>③ D. ①>②>③>④
思路导航：①中c（A）＝c（B）＝＝0.5 mol·L－1；
②中c（A）＝c（B）＝＝1 mol·L－1；
③中c（A）＝c（B）＝＝0.05 mol·L－1；
④中c（A）＝c（B）＝＝0.25 mol·L－1；
在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。
答案：A
例题2 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
思路导航：本题考查化学反应速率，意在考查学 ( http: / / www.21cnjy.com )生分析外界条件对化学反应速率的影响。结合选项可知混合液的体积都为20 mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊（有硫单质生成）。
答案：D
例题3 等质量的铁与过量的盐酸在不同的实 ( http: / / www.21cnjy.com )验条件下进行反应，测得在不同时间（t）内产生气体体积（V）的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是（ ）
组别 对应曲线 c（HCl）/mol·L－1 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
A. 第4组实验的反应速率最慢
B. 第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1
C. 第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1
D. 第3组实验的反应温度低于30 ℃
思路导航：由图像可知，1、 ( http: / / www.21cnjy.com )2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则可知盐酸浓度应大于2.5 mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则可知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃，D错误。
答案：D
例题4 某中学化学实验小组查阅资料发 ( http: / / www.21cnjy.com )现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解，且A和二氧化锰的最佳催化温度都是500℃左右，于是对A和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验。实验时均以收满500 mL氧气为准（其他可能影响的因素均已忽略）。
表一 用二氧化锰作催化剂
实验序号 KClO3质量（g） MnO2质量（g） 反应温度（℃） 待测数据
1 8.00 2.00 500
2 8.00 2.00 500
表二 用A作催化剂
实验序号 KClO3质量（g） A质量（g） 反应温度（℃） 待测数据
1 8.00 2.00 500
2 8.00 2.00 500
（1）完成实验中的待测数据应该是________________。
（2）完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一个报告题目
__________________________。
思路导航：催化剂是参与化学反应，但 ( http: / / www.21cnjy.com )反应前后的质量与化学性质保持不变的物质，并且它可以加快化学反应速率。对A和二氧化锰的催化性能进行比较，必须进行定量对照实验，测定相同条件下收满500 mL氧气所需的时间，从而得出两者的催化性能。
答案：（1）收集500 mL O2所需时间
（2）催化效果的对比研究（其它合理答案均可）
【总结提升】
对于气体反应体系，有以下几种情况：
（1）恒温时：
增加压强体积缩小浓度增大反应速率加快。
（2）恒容时：
①充入气体反应物浓度增大总压增大速率加快。
②充入“惰气”总压增大，但各分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不变。
（3）恒压时：
充入“惰气”体积增大各反应物浓度减少反应速率减慢。
例题 一定温度下，反应N2（g）＋O2（g）＝2NO（g）在密闭容器中进行，下列措施不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He D. 恒压，充入He
思路导航：A选项，气体的物质的量不 ( http: / / www.21cnjy.com )变，仅缩小体积，气体的浓度必然增大，反应速率必然加快；B选项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，浓度越大，反应速率越快；C选项，容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D选项，压强不变，充入He，反应容器的体积必然增大，压强虽然没变，但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减慢。
答案：C
微课程2：控制变量法探究影响化学反应速率的因素
【考点精讲】
近几年高考试题中除了考查化学反应速率的简单计 ( http: / / www.21cnjy.com )算以及外界条件对化学反应速率的影响外，通过实验探究的形式考查本部分知识也成为高考热点之一，主要侧重于考查考生采集处理数据的能力。
1. 常见考查形式
（1）以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应的影响。
（2）给出影响化学反应的几种因素，让学生设计实验分析各因素对反应的影响。
2. 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，应该先确定其他的 ( http: / / www.21cnjy.com )因素不变，只变化一种因素，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
解答时注意选择的数据（或设置的实验）要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。
【典例精析】
例题1 某实验小组的同 ( http: / / www.21cnjy.com )学欲研究KMnO4和H2C2O4的反应。反应原理为2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 === K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O
该小组同学根据经验绘制了n（Mn2+） ( http: / / www.21cnjy.com )随时间变化的趋势示意图，如图1所示。但查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n（Mn2+）随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并进行实验探究。
( http: / / www.21cnjy.com )
①该小组同学提出的假设是 。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/ mL 再向试管中加入少量固体 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/ min
0.6 mol/LH2C2O4溶液 H2O 0.2 mol/LKMnO4溶液 3 mol/L稀硫酸
1 3.0 2.0 3.0 2.0 / 4.0
2 3.0 2.0 3.0 2.0 _______ t
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是 。
思路导航：①图2和图1相比，开始生成M ( http: / / www.21cnjy.com )n2+的反应速率较低，但随后突然加快，这说明生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用）。
②要验证Mn2+对该反应有催化作用，可以向溶液中加入硫酸锰进行验证。
③如果假设正确，则与实验1比较，溶液褪色所需时间短或所用时间少于4min。
答案：①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用）
②MnSO4
③与实验1比较，溶液褪色所需时间短或所用时间少于4min
例题2 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有 ；
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 ；
（3）实验室中现有Na2SO3、M ( http: / / www.21cnjy.com )gSO4、Ag2SO4、K2SO4这4种溶液，可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是 ；
（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有 （答两种）；
（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成 ( http: / / www.21cnjy.com )速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验混合溶液 A B C D E F
4mol/L H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
①请完成此实验设计，其中：V1= ，V6= ，V9= ；
②反应一段时间后，实验A中的金属呈 色，实验E中的金属呈 色；
③该同学最后得出的结论为：当加入少量 ( http: / / www.21cnjy.com )CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因 。
思路导航：（1）方程式为Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑。
（2）加入少量硫酸铜溶液后，锌可置换出铜，从而构成铜锌原电池，加快反应速率。
（3）K、Na和Mg均比锌活泼，属于活泼性很强的金属，所以只有Ag2SO4可以。
（4）影响化学反应速率的因素有温度、浓度和固体的表面积等。
（5）①AB属于对照实验，所以V1=3 ( http: / / www.21cnjy.com )0mL。根据所加的饱和CuSO4溶液的体积变化趋势来分析，后者的体积总是前面的2倍，所以V6=10mL。要保证实验中硫酸的浓度相等，根据实验F中水的体积和饱和CuSO4溶液的体积分析V9=20mL－2.5mL＝17.5mL。②实验A中没有原电池反应，是锌直接和硫酸的反应，所以金属会变暗。而实验E中生成铜单质，构成了原电池反应，所以呈暗红色。③当加入的CuSO4溶液超过一定量时，会析出大量的金属铜覆盖在锌表面，阻止锌和硫酸的反应。
答案：（1）Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu Zn+H2SO4==ZnSO4+H2 ↑
（2）CuSO4与Zn反应产生的铜与Zn形成微电池，加快了氢气产生的速度
（3）Ag2SO4
（4）升高反应温度，适当增加硫酸的浓度，增加锌粒的表面积（答两个）
（5）①30 10 17.5
②灰黑，暗红
③当加入一定量的CuSO4后，生成的单质铜会沉积在Zn的表面阻碍Zn与溶液的接触
例题3 某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
实验编号 反应物 催化剂
① 10 mL 2% H2O2溶液 无
② 10 mL 5% H2O2溶液 无
③ 10 mL 5% H2O2溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
④ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量HCl溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
⑤ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是__________________________________。
（2）常温下5% H2O2溶液的pH约为6，H2O2的电离方程式为____________________。
（3）实验①和②的目的是_________________________________________________。
实验时由于没有观察到明显现象而 ( http: / / www.21cnjy.com )无法得出结论。资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是_______________________。
（4）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。
分析上图能够得出的实验结论是______________________________________。
思路导航：（1）加入催化剂，能降低反应的活化能，使更多的分子成为活化分子，从而加快化学反应速率。
（2）常温下，H2O2的pH约为6，则H2O2为弱酸，其电离方程式为H2O2H＋＋HO。
（3）实验①、②中均没有使用催化剂，只 ( http: / / www.21cnjy.com )是增大了H2O2的浓度，故实验①、②的目的是探究浓度对化学反应速率的影响。因实验过程中现象不明显，可采用升温或使用同种催化剂的方法加快反应速率来达到实验目的。
（4）实验③、④、⑤中H2O2的浓度相同， ( http: / / www.21cnjy.com )并加入相同量的同种催化剂，而改变的条件是④中酸性增强，⑤中碱性增强。通过相同时间内产生O2的快慢（⑤>③>④）可得出如下结论：溶液的碱性增强，能加快H2O2的分解，而溶液的酸性增强，能减慢H2O2的分解。
答案：（1）降低了活化能
（2）H2O2H＋＋HO
（3）探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中）
（4）碱性环境能加快H2O2分解的速率，酸性环境能减慢H2O2分解的速率
【总结提升】
例题 （福建高考）在酸性溶液中，碘酸钾（KIO3）和亚硫酸钠可发生如下反应：
2IO＋5SO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O，生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
某同学设计实验如下表所示：
实验序号 0.01 mol·L－1 KIO3酸性溶液（含淀粉）的体积/mL 0.01mol·L－1 Na2SO3溶液的体积/mL H2O的体积/mL 实验温度/℃ 溶液出现蓝色时所需时间/s
实验1 5 V1 35 25
实验2 5 5 40 25
实验3 5 5 V2 0
该实验的目的是________；表中V2＝________mL。
思路导航：通过分析表中的数据 ( http: / / www.21cnjy.com )可知，该实验研究的是温度、浓度对反应速率的影响；由于实验1和实验2的温度相同，故实验2与实验3的溶液的浓度一定相同，即水的体积一定相同，因此V2＝40。
答案：探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系（或其他合理答案）40
选修4 第二章 第三节 化学平衡（1）
一、预习新知
1. 可逆反应：在一定条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
2. 化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。
3. 判断化学平衡状态的标志：
①υ正＝υ逆（同一种物质）
②可以变化的量不再改变
4. 化学平衡常数：
对于可逆反应mA（g）+ nB（g）pC（g）+ qD（g），在一定温度下达到平衡，其平衡常数的表达式：。平衡常数（K）值表示可逆反应的限度，K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。一般认为K＞105时，该反应基本进行完全。
二、问题思考
1. 反应2H2O2H2↑＋O2↑是否为可逆反应？
答案：不是可逆反应，因为两个方向的反应条件不同。
2. 向含有2 mol SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2＋O22SO3，充分反应后生成SO3的物质的量______2 mol（填“<”、“>”或“＝”，下同），SO2的物质的量______0 mol，转化率________100%。
答案：< > <
3. 对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数一样吗？是什么关系？
答案：正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。
4. 对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？试举例说明。
答案：对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样。例如：
①aA（g）＋bB（g）cC（g） K1＝
②naA（g）＋nbB（g） ncC（g） K2＝＝或K1＝
（答题时间：60分钟）
影响化学反应速率的因素
1. 反应A（s）＋2B（g）2C（g）在一密闭容器中进行，当改变下列条件之一时，一定能增大反应速率的是（ ）
A. 增加A物质的量 B. 降低温度
C. 压缩反应容器体积 D. 消耗掉部分B物质
2. 在2 L密闭容器中充有2 mol SO2和一定量的O2，发生反应2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）。当反应进行到4 min时，测得此时SO2为0.4 mol，那么反应进行到2 min时，密闭容器中SO2物质的量是（ ）
A. 1.6 mol B. 1.2 mol C. 大于1.6 mol D. 小于1.2 mol
3. 把下列四种X溶液分别加入四个盛有 ( http: / / www.21cnjy.com )10 mL 2 mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最快的是（ ）
A. 10℃ 20 mL 3 mol/L的X溶液 B. 20℃ 30 mL 2 mol/L的X溶液
C. 20℃ 10 mL 4 mol/L的X溶液 D. 10℃ 10 mL 2 mol/L的X溶液
4. 用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（ ）
A. 加热 B. 不用稀硫酸，改用98%浓硫酸
C. 滴加少量CuSO4溶液 D. 不用铁片，改用铁粉
5. 下列不同条件下的化学反应A＋B===C＋D，反应速率由大到小顺序正确的一组是（ ）
①常温下20 mL含A和B各0.001 mol
②常温下100 mL含A和B各0.01 mol
③常温下0.05 mol/L A、B溶液各10 mL，再加入蒸馏水20 mL
④常温下100 mL含A 0.01 mol和20 mL含B 0.001 mol
A. ①②③④ B. ④③②① C. ②④①③ D. ②①④③
6. 对于反应N2（g）＋O2（g）2NO（g），在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快该反应的速率（ ）
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气使压强增大 D. 压强不变，充入N2使体积增大
7. 0.1 mol/L硫代硫酸钠溶液 ( http: / / www.21cnjy.com )和0.1 mol/L硫酸溶液各10 mL和5 mL水混合，初始反应速率为v1 mol/（L·s）；0.2 mol/L硫代硫酸钠溶液和0.2 mol/L硫酸溶液各5 mL与20 mL水混合，初始反应速率为v2 mol/（L·s）；则v1和v2的关系是（ ）
A. v1＞v2 B. v1＜v2 C. v1＝v2 D. 不能肯定
8. 氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应 ( http: / / www.21cnjy.com )生成Cl（－1价）和S（+6价）的速率v（纵坐标）与反应时间t（横坐标）的关系如图所示，已知该反应速率随着溶液中c（H+）的增大而加快。
（1）反应开始时反应速率加快的原因是
________________________________________________________________________；
（2）反应后期反应速率减慢的原因是
________________________________________________________________________。
9. 用如图所示的装置进行实验：
（1）在检查完装置的气密性后，向试管a ( http: / / www.21cnjy.com )中加入10 mL 6 mol/L的稀HNO3和1 g Cu片，立即用带有导管的橡皮塞塞紧试管口，请写出在试管a中有可能发生的反应的化学方程式______________________________________________________________________。
（2）实验过程中常常反应开始时速率缓慢， ( http: / / www.21cnjy.com )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__________。
A. 加热 B. 使用铜粉 C. 稀释HNO3 D. 改用浓HNO3
实验①在70～90 s范围内HNO3的平均反应速率（忽略溶液体积变化，写出计算过程）。
（3）请在框图中，画出实验②、③和④中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图。
控制变量法探究影响化学反应速率的因素
1. 等质量的铁与过量的盐酸在不同 ( http: / / www.21cnjy.com )的实验条件下进行反应，测定在不同时间t内产生氢气体积V的数据，根据数据绘制出下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是（ ）
组别 c（HCl）（mol/L） 温度（℃） 状态
1 2.0 25 块状
2 2.5 30 块状
3 2.5 50 粉末状
4 2.5 30 粉末状
A. 4－3－2－1 B. 1－2－3－4 C. 3－4－2－1 D. 1－2－4－3
2. 在四个相同的容器中，在不同的温 ( http: / / www.21cnjy.com )度下（其它条件相同）进行合成氨的反应，根据下列在相同时间内测得的反应速率判断，该反应所处的温度最高的是（ ）
A. v（NH3）＝0.1 mol/（L·min） B. v（H2）＝0.6 mol/（L·min）
C. v（N2）＝0.3 mol/（L·min） D. v（H2）＝0.3 mol/（L·min）
3. 在实验Ⅰ和实验Ⅱ中，用定量、定浓 ( http: / / www.21cnjy.com )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，图中所示哪个图像能正确反映两种实验的结果（ ）
4. “碘钟”实验中，3I－ ( http: / / www.21cnjy.com )＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
c（I－）/mol/L 0.040 0.080 0.080 0.160 0.120
c（S2O）/mol/L 0.040 0.040 0.080 0.020 0.040
t/s 88.0 44.0 22.0 44.0 t1
回答下列问题：
（1）该实验的目的是
________________________________________________________________________。
（2）显色时间t1＝________。
（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般 ( http: / / www.21cnjy.com )规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为__________（填字母）。
A. <22.0 s B. 22.0～44.0 s C. >44.0 s D. 数据不足，无法判断
（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是
________________________________________________________________________。
5. 在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：H2（g）＋I2（g）2HI（g）
（1）保持容器容积不变，向其中充入1 mol H2，反应速率________，理由是
________________________________________________________________________。
（2）保持容器容积不变，向其 ( http: / / www.21cnjy.com )中充入1 mol N2（N2不参加反应），反应速率______，理由是________________________________________________________________________。
（3）保持容器内气体压强不变，向 ( http: / / www.21cnjy.com )其中充入1 mol N2（N2不参加反应），反应速率______，理由是________________________________________________________________________。
（4）保持容器内气体压强不变，向其中充入1 ( http: / / www.21cnjy.com ) mol H2（g）和1 mol I2（g），反应速率__________，理由是_______________________________________________________。
6. 某探究小组用HNO3与大理石反应 ( http: / / www.21cnjy.com )过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3的浓度为1.00 mol/L、2.00 mol/L，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO3的用量为25.0 mL、大理石的用量为10.00 g。
（1）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号 T/K 大理石规格 HNO3浓度/mol/L 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 （Ⅰ）实验①和②探究HNO3浓度对 ( http: / / www.21cnjy.com )该反应速率的影响；（Ⅱ）实验①和________探究温度对该反应速率的影响；（Ⅲ）实验①和________探究大理石规格（粗、细）对该反应速率的影响。
②
③
④
（2）实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图：
依据反应方程式CaCO3＋HNO3===Ca（NO3）2＋CO2↑＋H2O，计算
影响化学反应速率的因素
1. C
解析：A为固体，改变其用量不能改 ( http: / / www.21cnjy.com )变化学反应速率；B中降温使反应速率减小；C中压缩容积相当于增大反应物B（g）的浓度，反应速率增大；而D中是减小B（g）的浓度，速率减小。
2. D
解析：2SO2＋O22SO3
4 min时SO2转化1.6 mol
2 min时SO2转化0.8 mol
但随着反应的进行，因压强减小引起反应速率减小，所以2 min时转化的SO2大于0.8 mol，剩余的小于1.2 mol。
3. B
解析：在化学反应中，当其他条件不变时， ( http: / / www.21cnjy.com )浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。在本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度，X的浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50 mL，所以X的物质的量越大，浓度就越大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且最大，但B中温度更高，因此B的反应速率最快。
4. B
解析：B项98%的浓H2SO4可使铁片钝化，阻止反应进一步进行；C项中Fe置换出少量Cu，可形成Cu～Fe原电池加快反应速率。
5. C
解析：由题意可知，其他条件相同，只 ( http: / / www.21cnjy.com )有A、B的浓度不同，根据浓度对化学反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快，将题给的A、B的不同量转化为物质的量浓度再进行比较。①中A、B物质的量浓度均为0.05 mol/L；②中A、B物质的量浓度均为0.1 mol/L；③中A、B物质的量浓度均为0.012 5 mol/L；④中A物质的量浓度为0.1 mol/L，B物质的量浓度为0.05 mol/L。即浓度的大小顺序为②>④>①>③，其速率顺序与之相同，C选项符合题意。
6. A
解析：确定反应速率大小的原则是两种反 ( http: / / www.21cnjy.com )应物的溶液与一定量的水混合后所得溶液中反应物浓度的大小，前者混合溶液中两反应物的浓度均为1/25 mol/L，后者混合溶液中两反应物的浓度都为1/30 mol/L，故v1＞v2。
7. AB
解析：压强对速率的影响，本质上是浓度的影响。
A. 缩小反应体系的体积，总压增大，各物质的浓度均增大，故反应速率加快。
B. 体积不变，充入N2，反应物浓度增大，反应速率加快。
C. 体积不变，充入He，总压虽增大，但体系中各物质的浓度均没有改变，故反应速率不变。
D. 压强不变，充入N2导致体积增大，各物质的浓度除N2不变外，其余均减小，故反应速率减慢。
8. （1）2KClO3+6NaHSO3===3Na2SO4+2KCl+3H2SO4，溶液中c（H+）增大
（2）ClO3－和HSO3－的浓度减小
解析：该反应的实质为：ClO3－+3H ( http: / / www.21cnjy.com )SO3－===Cl－+3SO42－+3H+，由题意知，反应随溶液中c（H+）的增大而加快，一开始c（H+）很小，速率很小，但随反应进行，c（H+）增大，反应速率增大，但到一定程度后，c（ClO3－）、c（HSO3－）减小，此时反应物的浓度起主要作用，反应速率减小。
9. （1）3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，2NO＋O2===2NO2，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO2N2O4
（2）反应放热使温度升高，故反应速率加快；HNO3浓度降低，故反应速率又逐渐减小 （3）AB
解析：制NO时的离子方程式为
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
此反应为放热反应，故开始 ( http: / / www.21cnjy.com )速率慢，后来速率增大，但是随反应的进行，c（H＋）、c（NO）减小，速率变慢；要想加快NO的生成速率，可升温或增大反应物的接触面积，若改用浓HNO3，则产物不再是NO，而是NO2。
控制变量法探究影响化学反应速率的因素
1. C
解析：影响化学反应速率的因素主要有 ( http: / / www.21cnjy.com )温度、浓度、接触面积、催化剂，本题中只有温度、浓度和接触面积，三者兼顾分析才能得到正确答案。图像中a反应最快，浓度较大、温度较高，应为粉末状。
2. C
解析：合成氨的反应方程式为：N2＋2H3
2NH3，利用相关物质化学计量数的关系，均转化为以N2表示的反应速率：
A项v（N2）＝0.05 mol/（L·min）
B项v（N2）＝0.2 mol/（L·min）
D项v（N2）＝0.1 mol/（L·min）
综合比较，C项反应速率最大，该反应所处的温度最高。
3. B
解析：盐酸与足量CaCO3反应，产生CO2的量相同，但Ⅰ中CaCO3是块状，Ⅱ中用的是粉末，故Ⅱ中化学反应速率大，用时短，故B项正确。
4. （1）研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响
（2）29.3 s （3）A
（4）反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比）
解析：由①和②知：
c（I－）由0.040 mol/L―→0.080 mol/L，t由88.0 s―→44.0 s
由①和⑤知，
c（I－）由0.040 mol/L―→0.120 mol/L，t由88.0 s―→ s＝29.3 s
温度越高，化合反应速率越快，而由20℃～40℃，显色时间t2应该比22.0 s短，所以选A。
5.（1）加快 增大反应物氢气的浓度，反应速率加快
（2）不变 反应物的浓度不变，反应速率不变
（3）减慢 保持压强不变，向其中充入N2，体积变大，反应物浓度减小，反应速率减慢
（4）不变 保持压强不变，向其中充入1 mol H2和1 mol I2，反应物浓度不变，反应速率不变
解析：（1）在容器容积不变时，充入1 mol H2即c（H2）增大，化学反应速率加快；
（2）中容积不变，充入N2（不参加反应的气体），各成分浓度未变，则反应速率不变；
（3）中压强不变，充入N2，体积增大，各成分浓度减小，则反应速率减小；
（4）中压强不变，充入H2、I2（g）各1 mol，体积增大，压强未变，浓度也不变，则速率不变。
6. （1）
实验编号 T/K 大理石规格 HNO3浓度/mol/L 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 （Ⅱ）①和③（Ⅲ）①和④
② 298 粗颗粒 1.00
③ 308 粗颗粒 2.00
④ 298 细颗粒 2.00
（2）反应时间70～90 s范围内：
Δm（CO2）＝0.95 g－0.84 g＝0.11 g
Δn（CO2）＝0.11 g÷44 g·mol－1＝0.002 5 mol
HNO3的减少量：
Δn（HNO3）＝0.002 5 mol÷＝0.005 mol
HNO3的平均反应速率：
v（HNO3）＝＝
＝1.0×10－2 mol/（L·s）
（3）
解析：（1）实验①和实验 ( http: / / www.21cnjy.com )②探究HNO3浓度对该反应速率的影响，其他条件应相同而HNO3的浓度不同，故实验②中HNO3的浓度应为1.00 mol/L。实验①和③探究温度对反应速率的影响，除了温度不同，其余条件要保持一样。实验①和④探究大理石规格（粗、细）对反应速率的影响，因此要求二者大理石的规格不同，一个用粗颗粒，另一个用细颗粒。
（2）反应时间70～90 s范围内：
Δm（CO2）＝0.95 g－0.84 g＝0.11 g
Δn（CO2）＝0.11 g÷44 g·mol－1＝0.002 5 mol
HNO3的减少量：
Δn（HNO3）＝0.002 5 mol÷＝0.005 mol
HNO3的平均反应速率：
v（HNO3）＝＝
＝1.0×10－2 mol/（L·s）
（3）25 mL 2 mol/L、 ( http: / / www.21cnjy.com )1 mol/L的HNO3的物质的量分别为0.05 mol、0.025 mol，10 g大理石的物质的量为0.1 mol。根据反应方程式：1 mol CaCO3消耗2 mol HNO3，因此HNO3的量都不足，大理石过量，实验②中产生的CO2是实验① 中的一半，且反应速率比① 慢，实验③ ④ 中所用HNO3和实验① 中相同，因此产生的CO2的量和实验① 中相同，但反应速率都比实验① 快，因此可以画出图象。
课程标题 选修4 第二章 第二节 影响化学反应速率的因素
编稿老师 佘平平 一校 张小雯 二校 林卉 审核 王艳会
一、考点突破：
1. 理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
2. 能初步运用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
3. 学会依据反应原理设计实验来探究影响化学反应速率的因素。
二、重难点提示：
重点：依据反应原理设计实验探究影响化学反应速率的因素。
难点：利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响。
微课程1：影响化学反应速率的因素
【考点精讲】
1. 内因（决定因素）：反应物的结构和性质。
2. 外因：主要有浓度、压强、温度和催化剂等，其它因素还包括固体表面积、光照、超声波、放射线、溶剂、电弧、强磁场、研磨等。
只考虑单一因素对化学反应速率的影响（其它因素保持不变），化学反应速率变化的趋势如下表所示：
影响因素 反应物浓度c↑ 压强p↑ 温度T↑ 使用催化剂
化学反应速率 v↑ v↑ v↑ v↑
注：①纯固体和纯液体的浓度无法改变，只能改变其接触面积；
②改变压强相当于改变气体的浓度，压强对固体、液体的影响忽略不计；
③催化剂不特殊声明，均指正催化剂，对于可逆反应，催化剂可以同等地改变正、逆反应速率。
3. 微观解释
各种外界条件对反应速率影响的实质，都是改 ( http: / / www.21cnjy.com )变了反应物的活化分子的百分数或改变了单位体积内的活化分子的总数，从而改变了有效碰撞次数而影响了化学反应速率。
如下表所示（只考虑单一因素的影响）：
影响因素 单位体积分子数目 活化分子百分数 单位体积活化分子数目 单位体积有效碰撞次数 化学反应速率
反应物浓度c↑ ↑ － ↑ ↑ ↑
压强p↑ ↑ － ↑ ↑ ↑
温度T↑ － ↑ ↑ ↑ ↑
使用催化剂 － ↑ ↑ ↑ ↑
【典例精析】
例题1 对反应A＋B＝AB来说，常温下按以下情况进行反应：
①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol ②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol
③0.1 mol·L－1的A、B溶液各10 mL ④0.5 mol·L－1的A、B溶液各50 mL
四者反应速率的大小关系是（ ）
A. ②>①>④>③ B. ④>③>②>①
C. ①>②>④>③ D. ①>②>③>④
思路导航：①中c（A）＝c（B）＝＝0.5 mol·L－1；
②中c（A）＝c（B）＝＝1 mol·L－1；
③中c（A）＝c（B）＝＝0.05 mol·L－1；
④中c（A）＝c（B）＝＝0.25 mol·L－1；
在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。
答案：A
例题2 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
思路导航：本题考查化学反应速率，意在考查学 ( http: / / www.21cnjy.com )生分析外界条件对化学反应速率的影响。结合选项可知混合液的体积都为20 mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊（有硫单质生成）。
答案：D
例题3 等质量的铁与过量的盐酸在不同的实 ( http: / / www.21cnjy.com )验条件下进行反应，测得在不同时间（t）内产生气体体积（V）的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是（ ）
组别 对应曲线 c（HCl）/mol·L－1 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
A. 第4组实验的反应速率最慢
B. 第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1
C. 第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1
D. 第3组实验的反应温度低于30 ℃
思路导航：由图像可知，1、 ( http: / / www.21cnjy.com )2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则可知盐酸浓度应大于2.5 mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则可知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃，D错误。
答案：D
例题4 某中学化学实验小组查阅资料发 ( http: / / www.21cnjy.com )现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解，且A和二氧化锰的最佳催化温度都是500℃左右，于是对A和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验。实验时均以收满500 mL氧气为准（其他可能影响的因素均已忽略）。
表一 用二氧化锰作催化剂
实验序号 KClO3质量（g） MnO2质量（g） 反应温度（℃） 待测数据
1 8.00 2.00 500
2 8.00 2.00 500
表二 用A作催化剂
实验序号 KClO3质量（g） A质量（g） 反应温度（℃） 待测数据
1 8.00 2.00 500
2 8.00 2.00 500
（1）完成实验中的待测数据应该是________________。
（2）完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一个报告题目
__________________________。
思路导航：催化剂是参与化学反应，但 ( http: / / www.21cnjy.com )反应前后的质量与化学性质保持不变的物质，并且它可以加快化学反应速率。对A和二氧化锰的催化性能进行比较，必须进行定量对照实验，测定相同条件下收满500 mL氧气所需的时间，从而得出两者的催化性能。
答案：（1）收集500 mL O2所需时间
（2）催化效果的对比研究（其它合理答案均可）
【总结提升】
对于气体反应体系，有以下几种情况：
（1）恒温时：
增加压强体积缩小浓度增大反应速率加快。
（2）恒容时：
①充入气体反应物浓度增大总压增大速率加快。
②充入“惰气”总压增大，但各分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不变。
（3）恒压时：
充入“惰气”体积增大各反应物浓度减少反应速率减慢。
例题 一定温度下，反应N2（g）＋O2（g）＝2NO（g）在密闭容器中进行，下列措施不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He D. 恒压，充入He
思路导航：A选项，气体的物质的量不 ( http: / / www.21cnjy.com )变，仅缩小体积，气体的浓度必然增大，反应速率必然加快；B选项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，浓度越大，反应速率越快；C选项，容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D选项，压强不变，充入He，反应容器的体积必然增大，压强虽然没变，但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减慢。
答案：C
微课程2：控制变量法探究影响化学反应速率的因素
【考点精讲】
近几年高考试题中除了考查化学反应速率的简单计 ( http: / / www.21cnjy.com )算以及外界条件对化学反应速率的影响外，通过实验探究的形式考查本部分知识也成为高考热点之一，主要侧重于考查考生采集处理数据的能力。
1. 常见考查形式
（1）以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应的影响。
（2）给出影响化学反应的几种因素，让学生设计实验分析各因素对反应的影响。
2. 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，应该先确定其他的 ( http: / / www.21cnjy.com )因素不变，只变化一种因素，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
解答时注意选择的数据（或设置的实验）要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。
【典例精析】
例题1 某实验小组的同 ( http: / / www.21cnjy.com )学欲研究KMnO4和H2C2O4的反应。反应原理为2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 === K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O
该小组同学根据经验绘制了n（Mn2+） ( http: / / www.21cnjy.com )随时间变化的趋势示意图，如图1所示。但查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n（Mn2+）随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并进行实验探究。
( http: / / www.21cnjy.com )
①该小组同学提出的假设是 。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/ mL 再向试管中加入少量固体 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/ min
0.6 mol/LH2C2O4溶液 H2O 0.2 mol/LKMnO4溶液 3 mol/L稀硫酸
1 3.0 2.0 3.0 2.0 / 4.0
2 3.0 2.0 3.0 2.0 _______ t
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是 。
思路导航：①图2和图1相比，开始生成M ( http: / / www.21cnjy.com )n2+的反应速率较低，但随后突然加快，这说明生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用）。
②要验证Mn2+对该反应有催化作用，可以向溶液中加入硫酸锰进行验证。
③如果假设正确，则与实验1比较，溶液褪色所需时间短或所用时间少于4min。
答案：①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用）
②MnSO4
③与实验1比较，溶液褪色所需时间短或所用时间少于4min
例题2 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有 ；
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 ；
（3）实验室中现有Na2SO3、M ( http: / / www.21cnjy.com )gSO4、Ag2SO4、K2SO4这4种溶液，可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是 ；
（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有 （答两种）；
（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成 ( http: / / www.21cnjy.com )速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验混合溶液 A B C D E F
4mol/L H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
①请完成此实验设计，其中：V1= ，V6= ，V9= ；
②反应一段时间后，实验A中的金属呈 色，实验E中的金属呈 色；
③该同学最后得出的结论为：当加入少量 ( http: / / www.21cnjy.com )CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因 。
思路导航：（1）方程式为Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑。
（2）加入少量硫酸铜溶液后，锌可置换出铜，从而构成铜锌原电池，加快反应速率。
（3）K、Na和Mg均比锌活泼，属于活泼性很强的金属，所以只有Ag2SO4可以。
（4）影响化学反应速率的因素有温度、浓度和固体的表面积等。
（5）①AB属于对照实验，所以V1=3 ( http: / / www.21cnjy.com )0mL。根据所加的饱和CuSO4溶液的体积变化趋势来分析，后者的体积总是前面的2倍，所以V6=10mL。要保证实验中硫酸的浓度相等，根据实验F中水的体积和饱和CuSO4溶液的体积分析V9=20mL－2.5mL＝17.5mL。②实验A中没有原电池反应，是锌直接和硫酸的反应，所以金属会变暗。而实验E中生成铜单质，构成了原电池反应，所以呈暗红色。③当加入的CuSO4溶液超过一定量时，会析出大量的金属铜覆盖在锌表面，阻止锌和硫酸的反应。
答案：（1）Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu Zn+H2SO4==ZnSO4+H2 ↑
（2）CuSO4与Zn反应产生的铜与Zn形成微电池，加快了氢气产生的速度
（3）Ag2SO4
（4）升高反应温度，适当增加硫酸的浓度，增加锌粒的表面积（答两个）
（5）①30 10 17.5
②灰黑，暗红
③当加入一定量的CuSO4后，生成的单质铜会沉积在Zn的表面阻碍Zn与溶液的接触
例题3 某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
实验编号 反应物 催化剂
① 10 mL 2% H2O2溶液 无
② 10 mL 5% H2O2溶液 无
③ 10 mL 5% H2O2溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
④ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量HCl溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
⑤ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液
（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是__________________________________。
（2）常温下5% H2O2溶液的pH约为6，H2O2的电离方程式为____________________。
（3）实验①和②的目的是_________________________________________________。
实验时由于没有观察到明显现象而 ( http: / / www.21cnjy.com )无法得出结论。资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是_______________________。
（4）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。
分析上图能够得出的实验结论是______________________________________。
思路导航：（1）加入催化剂，能降低反应的活化能，使更多的分子成为活化分子，从而加快化学反应速率。
（2）常温下，H2O2的pH约为6，则H2O2为弱酸，其电离方程式为H2O2H＋＋HO。
（3）实验①、②中均没有使用催化剂，只 ( http: / / www.21cnjy.com )是增大了H2O2的浓度，故实验①、②的目的是探究浓度对化学反应速率的影响。因实验过程中现象不明显，可采用升温或使用同种催化剂的方法加快反应速率来达到实验目的。
（4）实验③、④、⑤中H2O2的浓度相同， ( http: / / www.21cnjy.com )并加入相同量的同种催化剂，而改变的条件是④中酸性增强，⑤中碱性增强。通过相同时间内产生O2的快慢（⑤>③>④）可得出如下结论：溶液的碱性增强，能加快H2O2的分解，而溶液的酸性增强，能减慢H2O2的分解。
答案：（1）降低了活化能
（2）H2O2H＋＋HO
（3）探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中）
（4）碱性环境能加快H2O2分解的速率，酸性环境能减慢H2O2分解的速率
【总结提升】
例题 （福建高考）在酸性溶液中，碘酸钾（KIO3）和亚硫酸钠可发生如下反应：
2IO＋5SO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O，生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
某同学设计实验如下表所示：
实验序号 0.01 mol·L－1 KIO3酸性溶液（含淀粉）的体积/mL 0.01mol·L－1 Na2SO3溶液的体积/mL H2O的体积/mL 实验温度/℃ 溶液出现蓝色时所需时间/s
实验1 5 V1 35 25
实验2 5 5 40 25
实验3 5 5 V2 0
该实验的目的是________；表中V2＝________mL。
思路导航：通过分析表中的数据 ( http: / / www.21cnjy.com )可知，该实验研究的是温度、浓度对反应速率的影响；由于实验1和实验2的温度相同，故实验2与实验3的溶液的浓度一定相同，即水的体积一定相同，因此V2＝40。
答案：探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系（或其他合理答案）40
选修4 第二章 第三节 化学平衡（1）
一、预习新知
1. 可逆反应：在一定条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
2. 化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。
3. 判断化学平衡状态的标志：
①υ正＝υ逆（同一种物质）
②可以变化的量不再改变
4. 化学平衡常数：
对于可逆反应mA（g）+ nB（g）pC（g）+ qD（g），在一定温度下达到平衡，其平衡常数的表达式：。平衡常数（K）值表示可逆反应的限度，K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。一般认为K＞105时，该反应基本进行完全。
二、问题思考
1. 反应2H2O2H2↑＋O2↑是否为可逆反应？
答案：不是可逆反应，因为两个方向的反应条件不同。
2. 向含有2 mol SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2＋O22SO3，充分反应后生成SO3的物质的量______2 mol（填“<”、“>”或“＝”，下同），SO2的物质的量______0 mol，转化率________100%。
答案：< > <
3. 对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数一样吗？是什么关系？
答案：正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。
4. 对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？试举例说明。
答案：对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样。例如：
①aA（g）＋bB（g）cC（g） K1＝
②naA（g）＋nbB（g） ncC（g） K2＝＝或K1＝
（答题时间：60分钟）
影响化学反应速率的因素
1. 反应A（s）＋2B（g）2C（g）在一密闭容器中进行，当改变下列条件之一时，一定能增大反应速率的是（ ）
A. 增加A物质的量 B. 降低温度
C. 压缩反应容器体积 D. 消耗掉部分B物质
2. 在2 L密闭容器中充有2 mol SO2和一定量的O2，发生反应2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）。当反应进行到4 min时，测得此时SO2为0.4 mol，那么反应进行到2 min时，密闭容器中SO2物质的量是（ ）
A. 1.6 mol B. 1.2 mol C. 大于1.6 mol D. 小于1.2 mol
3. 把下列四种X溶液分别加入四个盛有 ( http: / / www.21cnjy.com )10 mL 2 mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最快的是（ ）
A. 10℃ 20 mL 3 mol/L的X溶液 B. 20℃ 30 mL 2 mol/L的X溶液
C. 20℃ 10 mL 4 mol/L的X溶液 D. 10℃ 10 mL 2 mol/L的X溶液
4. 用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（ ）
A. 加热 B. 不用稀硫酸，改用98%浓硫酸
C. 滴加少量CuSO4溶液 D. 不用铁片，改用铁粉
5. 下列不同条件下的化学反应A＋B===C＋D，反应速率由大到小顺序正确的一组是（ ）
①常温下20 mL含A和B各0.001 mol
②常温下100 mL含A和B各0.01 mol
③常温下0.05 mol/L A、B溶液各10 mL，再加入蒸馏水20 mL
④常温下100 mL含A 0.01 mol和20 mL含B 0.001 mol
A. ①②③④ B. ④③②① C. ②④①③ D. ②①④③
6. 对于反应N2（g）＋O2（g）2NO（g），在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快该反应的速率（ ）
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气使压强增大 D. 压强不变，充入N2使体积增大
7. 0.1 mol/L硫代硫酸钠溶液 ( http: / / www.21cnjy.com )和0.1 mol/L硫酸溶液各10 mL和5 mL水混合，初始反应速率为v1 mol/（L·s）；0.2 mol/L硫代硫酸钠溶液和0.2 mol/L硫酸溶液各5 mL与20 mL水混合，初始反应速率为v2 mol/（L·s）；则v1和v2的关系是（ ）
A. v1＞v2 B. v1＜v2 C. v1＝v2 D. 不能肯定
8. 氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应 ( http: / / www.21cnjy.com )生成Cl（－1价）和S（+6价）的速率v（纵坐标）与反应时间t（横坐标）的关系如图所示，已知该反应速率随着溶液中c（H+）的增大而加快。
（1）反应开始时反应速率加快的原因是
________________________________________________________________________；
（2）反应后期反应速率减慢的原因是
________________________________________________________________________。
9. 用如图所示的装置进行实验：
（1）在检查完装置的气密性后，向试管a ( http: / / www.21cnjy.com )中加入10 mL 6 mol/L的稀HNO3和1 g Cu片，立即用带有导管的橡皮塞塞紧试管口，请写出在试管a中有可能发生的反应的化学方程式______________________________________________________________________。
（2）实验过程中常常反应开始时速率缓慢， ( http: / / www.21cnjy.com )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__________。
A. 加热 B. 使用铜粉 C. 稀释HNO3 D. 改用浓HNO3
实验①在70～90 s范围内HNO3的平均反应速率（忽略溶液体积变化，写出计算过程）。
（3）请在框图中，画出实验②、③和④中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图。
控制变量法探究影响化学反应速率的因素
1. 等质量的铁与过量的盐酸在不同 ( http: / / www.21cnjy.com )的实验条件下进行反应，测定在不同时间t内产生氢气体积V的数据，根据数据绘制出下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是（ ）
组别 c（HCl）（mol/L） 温度（℃） 状态
1 2.0 25 块状
2 2.5 30 块状
3 2.5 50 粉末状
4 2.5 30 粉末状
A. 4－3－2－1 B. 1－2－3－4 C. 3－4－2－1 D. 1－2－4－3
2. 在四个相同的容器中，在不同的温 ( http: / / www.21cnjy.com )度下（其它条件相同）进行合成氨的反应，根据下列在相同时间内测得的反应速率判断，该反应所处的温度最高的是（ ）
A. v（NH3）＝0.1 mol/（L·min） B. v（H2）＝0.6 mol/（L·min）
C. v（N2）＝0.3 mol/（L·min） D. v（H2）＝0.3 mol/（L·min）
3. 在实验Ⅰ和实验Ⅱ中，用定量、定浓 ( http: / / www.21cnjy.com )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，图中所示哪个图像能正确反映两种实验的结果（ ）
4. “碘钟”实验中，3I－ ( http: / / www.21cnjy.com )＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
c（I－）/mol/L 0.040 0.080 0.080 0.160 0.120
c（S2O）/mol/L 0.040 0.040 0.080 0.020 0.040
t/s 88.0 44.0 22.0 44.0 t1
回答下列问题：
（1）该实验的目的是
________________________________________________________________________。
（2）显色时间t1＝________。
（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般 ( http: / / www.21cnjy.com )规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为__________（填字母）。
A. <22.0 s B. 22.0～44.0 s C. >44.0 s D. 数据不足，无法判断
（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是
________________________________________________________________________。
5. 在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：H2（g）＋I2（g）2HI（g）
（1）保持容器容积不变，向其中充入1 mol H2，反应速率________，理由是
________________________________________________________________________。
（2）保持容器容积不变，向其 ( http: / / www.21cnjy.com )中充入1 mol N2（N2不参加反应），反应速率______，理由是________________________________________________________________________。
（3）保持容器内气体压强不变，向 ( http: / / www.21cnjy.com )其中充入1 mol N2（N2不参加反应），反应速率______，理由是________________________________________________________________________。
（4）保持容器内气体压强不变，向其中充入1 ( http: / / www.21cnjy.com ) mol H2（g）和1 mol I2（g），反应速率__________，理由是_______________________________________________________。
6. 某探究小组用HNO3与大理石反应 ( http: / / www.21cnjy.com )过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3的浓度为1.00 mol/L、2.00 mol/L，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO3的用量为25.0 mL、大理石的用量为10.00 g。
（1）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号 T/K 大理石规格 HNO3浓度/mol/L 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 （Ⅰ）实验①和②探究HNO3浓度对 ( http: / / www.21cnjy.com )该反应速率的影响；（Ⅱ）实验①和________探究温度对该反应速率的影响；（Ⅲ）实验①和________探究大理石规格（粗、细）对该反应速率的影响。
②
③
④
（2）实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图：
依据反应方程式CaCO3＋HNO3===Ca（NO3）2＋CO2↑＋H2O，计算
影响化学反应速率的因素
1. C
解析：A为固体，改变其用量不能改 ( http: / / www.21cnjy.com )变化学反应速率；B中降温使反应速率减小；C中压缩容积相当于增大反应物B（g）的浓度，反应速率增大；而D中是减小B（g）的浓度，速率减小。
2. D
解析：2SO2＋O22SO3
4 min时SO2转化1.6 mol
2 min时SO2转化0.8 mol
但随着反应的进行，因压强减小引起反应速率减小，所以2 min时转化的SO2大于0.8 mol，剩余的小于1.2 mol。
3. B
解析：在化学反应中，当其他条件不变时， ( http: / / www.21cnjy.com )浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。在本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度，X的浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50 mL，所以X的物质的量越大，浓度就越大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且最大，但B中温度更高，因此B的反应速率最快。
4. B
解析：B项98%的浓H2SO4可使铁片钝化，阻止反应进一步进行；C项中Fe置换出少量Cu，可形成Cu～Fe原电池加快反应速率。
5. C
解析：由题意可知，其他条件相同，只 ( http: / / www.21cnjy.com )有A、B的浓度不同，根据浓度对化学反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快，将题给的A、B的不同量转化为物质的量浓度再进行比较。①中A、B物质的量浓度均为0.05 mol/L；②中A、B物质的量浓度均为0.1 mol/L；③中A、B物质的量浓度均为0.012 5 mol/L；④中A物质的量浓度为0.1 mol/L，B物质的量浓度为0.05 mol/L。即浓度的大小顺序为②>④>①>③，其速率顺序与之相同，C选项符合题意。
6. A
解析：确定反应速率大小的原则是两种反 ( http: / / www.21cnjy.com )应物的溶液与一定量的水混合后所得溶液中反应物浓度的大小，前者混合溶液中两反应物的浓度均为1/25 mol/L，后者混合溶液中两反应物的浓度都为1/30 mol/L，故v1＞v2。
7. AB
解析：压强对速率的影响，本质上是浓度的影响。
A. 缩小反应体系的体积，总压增大，各物质的浓度均增大，故反应速率加快。
B. 体积不变，充入N2，反应物浓度增大，反应速率加快。
C. 体积不变，充入He，总压虽增大，但体系中各物质的浓度均没有改变，故反应速率不变。
D. 压强不变，充入N2导致体积增大，各物质的浓度除N2不变外，其余均减小，故反应速率减慢。
8. （1）2KClO3+6NaHSO3===3Na2SO4+2KCl+3H2SO4，溶液中c（H+）增大
（2）ClO3－和HSO3－的浓度减小
解析：该反应的实质为：ClO3－+3H ( http: / / www.21cnjy.com )SO3－===Cl－+3SO42－+3H+，由题意知，反应随溶液中c（H+）的增大而加快，一开始c（H+）很小，速率很小，但随反应进行，c（H+）增大，反应速率增大，但到一定程度后，c（ClO3－）、c（HSO3－）减小，此时反应物的浓度起主要作用，反应速率减小。
9. （1）3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，2NO＋O2===2NO2，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO2N2O4
（2）反应放热使温度升高，故反应速率加快；HNO3浓度降低，故反应速率又逐渐减小 （3）AB
解析：制NO时的离子方程式为
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
此反应为放热反应，故开始 ( http: / / www.21cnjy.com )速率慢，后来速率增大，但是随反应的进行，c（H＋）、c（NO）减小，速率变慢；要想加快NO的生成速率，可升温或增大反应物的接触面积，若改用浓HNO3，则产物不再是NO，而是NO2。
控制变量法探究影响化学反应速率的因素
1. C
解析：影响化学反应速率的因素主要有 ( http: / / www.21cnjy.com )温度、浓度、接触面积、催化剂，本题中只有温度、浓度和接触面积，三者兼顾分析才能得到正确答案。图像中a反应最快，浓度较大、温度较高，应为粉末状。
2. C
解析：合成氨的反应方程式为：N2＋2H3
2NH3，利用相关物质化学计量数的关系，均转化为以N2表示的反应速率：
A项v（N2）＝0.05 mol/（L·min）
B项v（N2）＝0.2 mol/（L·min）
D项v（N2）＝0.1 mol/（L·min）
综合比较，C项反应速率最大，该反应所处的温度最高。
3. B
解析：盐酸与足量CaCO3反应，产生CO2的量相同，但Ⅰ中CaCO3是块状，Ⅱ中用的是粉末，故Ⅱ中化学反应速率大，用时短，故B项正确。
4. （1）研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响
（2）29.3 s （3）A
（4）反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比）
解析：由①和②知：
c（I－）由0.040 mol/L―→0.080 mol/L，t由88.0 s―→44.0 s
由①和⑤知，
c（I－）由0.040 mol/L―→0.120 mol/L，t由88.0 s―→ s＝29.3 s
温度越高，化合反应速率越快，而由20℃～40℃，显色时间t2应该比22.0 s短，所以选A。
5.（1）加快 增大反应物氢气的浓度，反应速率加快
（2）不变 反应物的浓度不变，反应速率不变
（3）减慢 保持压强不变，向其中充入N2，体积变大，反应物浓度减小，反应速率减慢
（4）不变 保持压强不变，向其中充入1 mol H2和1 mol I2，反应物浓度不变，反应速率不变
解析：（1）在容器容积不变时，充入1 mol H2即c（H2）增大，化学反应速率加快；
（2）中容积不变，充入N2（不参加反应的气体），各成分浓度未变，则反应速率不变；
（3）中压强不变，充入N2，体积增大，各成分浓度减小，则反应速率减小；
（4）中压强不变，充入H2、I2（g）各1 mol，体积增大，压强未变，浓度也不变，则速率不变。
6. （1）
实验编号 T/K 大理石规格 HNO3浓度/mol/L 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 （Ⅱ）①和③（Ⅲ）①和④
② 298 粗颗粒 1.00
③ 308 粗颗粒 2.00
④ 298 细颗粒 2.00
（2）反应时间70～90 s范围内：
Δm（CO2）＝0.95 g－0.84 g＝0.11 g
Δn（CO2）＝0.11 g÷44 g·mol－1＝0.002 5 mol
HNO3的减少量：
Δn（HNO3）＝0.002 5 mol÷＝0.005 mol
HNO3的平均反应速率：
v（HNO3）＝＝
＝1.0×10－2 mol/（L·s）
（3）
解析：（1）实验①和实验 ( http: / / www.21cnjy.com )②探究HNO3浓度对该反应速率的影响，其他条件应相同而HNO3的浓度不同，故实验②中HNO3的浓度应为1.00 mol/L。实验①和③探究温度对反应速率的影响，除了温度不同，其余条件要保持一样。实验①和④探究大理石规格（粗、细）对反应速率的影响，因此要求二者大理石的规格不同，一个用粗颗粒，另一个用细颗粒。
（2）反应时间70～90 s范围内：
Δm（CO2）＝0.95 g－0.84 g＝0.11 g
Δn（CO2）＝0.11 g÷44 g·mol－1＝0.002 5 mol
HNO3的减少量：
Δn（HNO3）＝0.002 5 mol÷＝0.005 mol
HNO3的平均反应速率：
v（HNO3）＝＝
＝1.0×10－2 mol/（L·s）
（3）25 mL 2 mol/L、 ( http: / / www.21cnjy.com )1 mol/L的HNO3的物质的量分别为0.05 mol、0.025 mol，10 g大理石的物质的量为0.1 mol。根据反应方程式：1 mol CaCO3消耗2 mol HNO3，因此HNO3的量都不足，大理石过量，实验②中产生的CO2是实验① 中的一半，且反应速率比① 慢，实验③ ④ 中所用HNO3和实验① 中相同，因此产生的CO2的量和实验① 中相同，但反应速率都比实验① 快，因此可以画出图象。