【备课推荐】2017年秋高二化学人教版选修四同步学案：第2章 第2节 影响化学反应速率的因素

第二节　影响化学反应速率的因素
【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。
一　有效碰撞理论　浓度、压强对化学反应速率的影响
【新知导学】
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。
1．有效碰撞理论
(1)有效碰撞
(2)活化能和活化分子
①活化分子：能够发生________________的分子。
②活化能：活化分子所多出的那部分能量(或普通分子转化成活化分子所需要的能量)。
(3)反应物、生成物的能量与活化能的关系
①
②解释化学反应的过程
特别提醒　反应的活化能越低，活化分子百分数越大，反应速率越快。
2．浓度对化学反应速率的影响
按表中实验步骤完成实验，观察实验现象，填写下表：
原理
2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
实验步骤
实验现象
褪色时间
结论
微观解释
反应物浓度增大→单位体积内活化分子数________→单位时间内有效碰撞________→反应速率________；反之，反应速率________
3.压强对化学反应速率的影响
对于气体来说，在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比。如图所示：
结论：增大压强，气体体积________，浓度________，化学反应速率________。
微观解释：增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数________→单位时间内有效碰撞______→反应速率______；反之，反应速率________。
(1)由于固体、液体粒子间的________很小，增大压强几乎不能改变它们的________，因此对只有固体或液体参加的反应，压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。
(2)对于反应N2＋3H2??2NH3，不同条件下，压强对化学反应速率的影响
①恒温恒容密闭容器中
a．充入N2，压强________，c(N2)________，化学反应速率________。
b．充入He(He与反应无关)，压强________，但c(N2)、c(H2)、c(NH3)都________，化学反应速率________。
②恒温恒压密闭容器中
充入He，体积______，c(N2)、c(H2)、c(NH3)都______，化学反应速率________。
【归纳总结】
　浓度、压强对反应速率的影响
(1)浓度
①规律
当其他条件不变时，反应物浓度—
②解释
反应物浓度增大→反应速率　　
(2)压强(针对有气体参加的压强的变化仅由反应容器的容积变化引起的反应)
①规律
—
②解释
压强增大→反应速率____
③注意：压强是否影响化学反应速率，取决于是否影响反应物的浓度。如恒容下充入稀有气体，气体压强增大，但反应物浓度不变，故反应速率不变。恒压下充入稀有气体，气体压强不变，但体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。
【活学活用】
1．把下列4种X溶液，分别加入到4个盛有10
mL
2
mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50
mL，此时X与盐酸缓缓地进行反应，其中反应速率最大的是(　　)
A．20
mL,3
mol·L－1
B．20
mL,2
mol·L－1
C．10
mL,4
mol·L－1
D．10
mL,2
mol·L－1
2．下列有关反应速率的说法正确的是(　　)
A．相同条件下，Mg、Al分别与同浓度的盐酸反应的速率相同
B．用铁片与稀硫酸反应制取H2时，改用98%的浓H2SO4可以加快反应速率
C．100
mL
1
mol·L－1的稀盐酸与锌片反应，加入适量的NaCl溶液，反应速率减小
D．在一定条件下固定容积的容器中，发生合成NH3的反应，充入He，反应速率增大
二　温度、催化剂对化学反应速率的影响
【新知导学】
1．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
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
实验操作
实验现象
实验结论
微观解释
2.根据实验探究要求，完成下列两组实验，观察实验现象，填写下表。
(1)实验
原理
2H2O22H2O＋O2↑
实验
操作
实现现象
①未加入MnO2时，带余烬的木条无明显变化②加入MnO2后，锥形瓶内立即产生______________________，并且带余烬的木条______
结论
(2)实验
原理
2H2O22H2O＋O2↑
实验操作
产生气泡
快慢
结论
对比①与②可知：_________________________________________
【归纳总结】
1.温度对反应速率的影响
(1)规律
当其他条件不变时，—
(2)解释
(3)注意：所有化学反应的反应速率都与温度有关。
2.催化剂对化学反应速率的影响
(1)规律
当其他条件不变时，使用催化剂，反应速率增大。
(2)解释
催化剂
(3)注意：对于一个化学反应，不同的催化剂，催化效果不同(如唾液对淀粉水解的催化作用比硫酸强)。实验时应选用合适的催化剂。
【活学活用】
3．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
4.下列反应中产生气泡速率最快的是(　　)
选项
温度
浓度
催化剂
A
25
℃
2
mL
5%
H2O2
0.1
mol·L－1
FeCl32滴
B
35
℃
2
mL
8%
H2O2
MnO2粉末
C
25
℃
2
mL
5%
H2O2
MnO2粉末
D
25
℃
2
mL
8%
H2O2
0.1
mol·L－1
CuCl22滴
【学习小结】
1．影响反应速率的因素
影响因素
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。
2．外界条件对反应速率影响的原因
条件变化
微观因素变化
化学反应速率变化
分子总数
活化分子百分数
活化分子数目
分子平均运动速率
单位体积内活化分子数目
有效碰撞
浓度
增大
增加
不变
增加
不变
增加
增加
加快
压强
增大
不变
不变
不变
不变
增加
增加
加快
温度
升高
不变
增加
增加
增加
增加
增加
加快
催化剂
使用
不变
增加
增加
不变
增加
增加
加快
【达标检测】
1．下列说法正确的是(　　)
A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多
B．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的容积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大
C．升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是减小了反应物分子中活化分子的百分数
D．催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而成千上万倍地增大反应速率
2．过量锌粉跟100
mL
6
mol·L－1的H2SO4反应，一定温度下，为减缓反应进行的速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的(　　)
A．碳酸钠固体
B．氯化钡固体
C．硫酸钾溶液
D．硫酸铜溶液
3．对于有气体参加的反应，一定能使化学反应速率加快的因素是(　　)
①扩大容器的容积　②使用催化剂　③增加反应物的物质的量　④升高温度　⑤缩小容积　⑥增大容器内的压强
A．②③
B．②③④⑥
C．②④⑤
D．②④
4．工业上利用可逆反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)合成氨，下列叙述正确的是(　　)
A．合成氨的适宜条件是高温、高压、催化剂，其中催化剂不改变该反应的逆反应速率
B．恒容通入氩气，使反应体系的压强增大，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，
NH3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，NH3(g)生成的平均速率为v＝
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。
　
答案精析
一
新知导学
反应物本身　不同
1．(1)能量　取向　越快　(2)①有效碰撞　(3)①活化能　释放的能量　反应热
2．(从左到右，从上到下)KMnO4酸性溶液褪色　KMnO4酸性溶液褪色　褪色时间长　较0.1
mol·L－1
H2C2O4溶液褪色时间短　H2C2O4溶液浓度越大，KMnO4酸性溶液褪色越快，反应速率也越快；反之H2C2O4溶液浓度越小，反应速率越慢　增多　增加　加快　减慢
3．缩小　增大　加快　增多　增加　加快　减慢　(1)空隙　浓度　(2)①a.增大　增大　加快　b．增大　不变　不变　②增大　减小　减小
归纳总结
(1)①增大　减小　②增多　增加　加快　(2)①增大　减小　②减小　增大　增多　增加　加快
活学活用
1．A　[此题主要考查浓度对化学反应速率的影响，X溶液的浓度大小决定了反应速率的快慢。那么是否是C中4
mol·L－1的X与盐酸反应速率最快呢？此题很容易错选C选项，实际上应考虑加水稀释后溶液中X的浓度，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．C　[Mg比Al活泼，与同浓度的盐酸反应速率快，A项错误；常温下，铁遇浓H2SO4发生钝化，不会产生H2，B项错误；加入NaCl溶液，盐酸浓度减小，反应速率减小，C项正确；向体积固定的容器中充入稀有气体，反应体系中各溶液的浓度不变，反应速率不变，D项错误。]
二
新知导学
1．混合后均出现浑浊，但70
℃热水一组首先出现浑浊　升高温度，化学反应速率增大　温度升高，有效碰撞增加，反应速率加快
2．(1)大量气泡　复燃　MnO2能加快H2O2的分解　(2)快　慢　Cu2＋、Fe3＋对H2O2分解都有催化作用，但Fe3＋催化作用较强
归纳总结
1．(1)增大　减小　(2)提高　增多　加剧　增大
2．(2)反应的路径　反应所需的活化能　活化分子
活学活用
3．D　[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20
mL，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。]
4．B　[反应速率的大小与温度、浓度和催化剂有关，在都使用催化剂的条件下，温度越高、浓度越大，反应速率越快。]
达标检测　提升技能
1．D　[浓度和压强的变化是改变单位体积内分子的总数，活化分子的百分数不变，而单位体积内活化分子的数目与单位体积内分子总数成正比，也发生变化；温度、催化剂是改变活化分子的百分数，单位体积内分子总数不变。]
2．C　[A项，Na2CO3与H2SO4反应生成CO2气体，H2量减少；B项，H2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2HCl，c(H＋)不变，速率不变；D项，形成铜锌原电池，速率加快。]
3．C　[对于有气体参加的反应，使用催化剂、升温、缩小体积，化学反应速率一定加快；而增加反应物的物质的量，该反应物若是固体，速率不加快；增大容器内的压强，反应物浓度不一定增大，反应速率不一定加快。]
4．D　[催化剂在反应中同等程度地改变正、逆反应速率，A错；B项，通入氩气压强增大，但是各物质的浓度不变，所以速率不变；C项，降温会减小反应速率，将延长达到平衡的时间，错误；D项，由反应速率的表达式可知正确。]
5．(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的结果。