高中化学反应速率

1第二节影响反应速率的因素一、1．影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。2．其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率增大；减小反应物的浓度，反应速率减小。3．对于有气体参加的化学反应，增大压强(减小容器的体积)，反应速率增大；减小压强(增大容器的体积)，反应速率减小。4．其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。5．使用合适的催化剂，能加快化学反应的速率。二、用碰撞理论解释影响反应速率的因素1．有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。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高出的能量。如图所示：反应的活化能是E1。反应热是E1－E2。(1)反应物分子之间必须发生碰撞，只有发生有效碰撞才能发生化学反应。有效碰撞是发生化学反应的充分条件。(2)化学反应速率的大小，与单位体积内活化分子的数目及单位时间内有效碰撞次数有关。单位体积内活化分子的数目越多，有效碰撞的次数越多，反应速率越快。2（一）浓度原理2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O实验步骤实验现象KMnO4溶液褪色KMnO4溶液褪色褪色时间褪色时间长较0.1mol·L－1H2C2O4溶液褪色时间短结论H2C2O4浓度越大，KMnO4溶液褪色越快，反应速率也越快，反之H2C2O4浓度越小，反应速率越慢2.规律反应物浓度增大→反应速率加快；反应物浓度减小→反应速率减慢。3．解释反应物浓度增大→单位体积活化分子数增多→单位时间内有效碰撞增加→反应速率加快。注意：(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。(3)增大反应物浓度，即增大了单位体积内活化分子的数目，但活化分子的百分率没有增大。(4)影响化学反应速率的主要因素是反应物的本性而不是外界条件。1.规律对于有气体参与或生成的化学反应，增大压强(缩小容器体积)，反应速率增大；减小压强(增大容器体积)，反应速率减小。2．解释对于气体反应，增大压强，相当于增大反应物浓度，反应速率增大。33．注意事项(1)对于固体或液体，压强的变化，基本不影响其浓度，也不影响其反应速率。(2)恒容时充入“无关气体”，容器总压强增大，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”，引起体积增大，各反应物浓度减小，反应速率减慢。[自学教材·填要点]1．实验原理Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O实验操作实验现象混合后，两组均出现浑浊，但加热的一组首先出现浑浊结论当其他条件相同时，升高温度反应速率加快，降低温度反应速率减小2.规律温度升高，反应速率加快；温度降低，反应速率减慢。3．解释升高温度→活化分子百分数增大→有效碰撞的次数增多→化学反应速率加快。[师生互动·解疑难](1)温度对反应速率的影响规律，对吸热反应、放热反应都适用，且不受反应物状态的限制。升温时，化学反应速率增大；降温时，化学反应速率减小。(2)对于可逆反应来说，升高温度，正、逆反应速率均增大，只是增大的程度不同；同理，降低温度，正、逆反应速率均减小，只是减小的程度不同。(3)许多实验表明：温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2～4倍。(4)一般情况下，温度对化学反应速率的影响比浓度、压强对化学反应速率的影响要大，也更易控制。4．设C＋CO22COΔH0，反应速率为v1，N2＋3H22NH3ΔH0，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增大解析：升高温度，吸、放热化学反应的反应速率都能增大。4答案：A催化剂对化学反应速率的影响[自学教材·填要点]1．实验原理2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑实验操作实现现象a.未加入MnO2时，带余烬的木条无明显变化b．加入MnO2后，锥形瓶内立即产生大量气泡，并且带余烬的木条复燃结论MnO2能加快H2O2的分解2.规律使用合适的催化剂，可加快化学反应速率。3．解释使用合适的催化剂→降低反应所需的活化能→活化分子百分数增加→有效碰撞次数增加→化学反应速率加快。[师生互动·解疑难](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，若不特别说明，凡是催化剂均指正催化剂。(2)可逆反应中催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率。(3)催化剂具有选择性和高效性。5．[双选题]下列关于催化剂的叙述中，正确的是()A．催化剂在化学反应前后化学性质不变B．催化剂在反应前后质量不变，故催化剂不参加化学反应C．反应物中的某些杂质能使催化剂失去活性，造成催化剂“中毒”D．催化剂可以提高反应物的转化率解析：催化剂参加反应，改变反应历程(即降低反应活化能)，但反应前后其质量和化学5性质不变。某些杂质使催化剂的催化作用减弱或失去，叫催化剂中毒。催化剂不能改变反应物的转化率。答案：AC主题1：一定温度下，在密闭容器内进行的合成氨反应，增大压强，化学反应速率就一定增大吗？甲通过压缩体积来增大压强，则化学反应速率一定增大乙向密闭容器中充入与反应有关的气体(如N2、H2或NH3)，压强增大，化学反应速率一定增大丙向密闭容器中充入与反应无关的气体(如氦气)，尽管压强增大，但化学反应速率不变丁压强对化学反应速率的影响，关键看改变压强的措施是否引起浓度的改变，若浓度改变，则化学反应速率一定改变主题2：探究增大化学反应速率的措施有哪些？甲增大反应物或生成物的浓度，化学反应速率增大乙增大压强，化学反应速率增大丙升高温度，化学反应速率一定增大丁使用催化剂，能加快化学反应速率戊增大固体物质的表面积，化学反应速率增大外界条件对化学反应速率的影响[例1]500mL1mol/L的稀盐酸与锌粒反应，不会使反应速率加快的是()A．升高温度B．将500mL1mol/L的盐酸改为1000mL1mol/L的HClC．用1mol/L的H2SO4代替1mol/L的盐酸D．用锌粉代替锌粒[解析]升温、增大反应物浓度均可使反应速率加快；锌粉比锌粒的表面积大，也可加快反应速率，而将等浓度的盐酸由500mL变为1000mL，只是改变了反应物的用量，并不改变其浓度，所以反应速率不变。[答案]B6判断外界条件对化学反应速率的影响时，要注意外界条件的改变是否引起反应实质的改变。如Zn与浓H2SO4的反应，当H2SO4的浓度变小时，反应实质也随之发生改变。本题中若将1mol/L的盐酸改为2mol/L的HNO3，能否使产生H2的速率加快？提示：不能；因为Zn与稀HNO3反应不产生H2。,有关化学反应速率的图像[例2][双选题]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()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的KMnO4溶液，分别和不同浓度的H2C2O4(草酸)溶液各2mL反应0.1mol/L的H2C2O4溶液0.2mol/L的H2C2O4溶液C5mL0.1mol/LNa2S2O3溶液和5mL0.1mol/LH2SO4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7[解析]反应速率与物质的本性有关，由于K比Na活泼，故K的反应速率快，且Na、K与水反应放热，反应速率逐渐加快，图像A正确；由于起始乙中H2C2O4浓度大，故反应速率比甲中快，图像B错误；甲中热水的温度高、反应速率快，随着反应的进行反应物的浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小，图像C正确；MnO2在H2O2的分解中起催化作用，故乙中反应速率大于甲，图像D错误。[答案]AC对于时间——速率图像要注意以下3点：(1)分清曲线是连续的，还是跳跃的，若是跳跃的，找出跳跃的原因。(2)分清“渐变”和“突变”。(3)增大反应物浓度的瞬间，v正突变，v逆渐变；升高温度和使用催化剂，v正、v逆均突变。1．试分析下列可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g)的反应速率随压强变化的曲线图正确的是()解析：增大压强，正、逆反应的反应速率均增大，选项A、B、D错误。答案：C外界条件对化学反应速率影响的实验探究8[例3](2011·广州调研)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①10mL2%H2O2溶液无②10mL5%H2O2溶液无③10mL5%H2O2溶液1mL0.1mol/LFeCl3溶液④10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液1mL0.1mol/L⑤10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液1mL0.1mol/LFeCl3溶液(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是_____________________________________。(2)实验①和②的目的是__________________________________________________。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论；资料显示，通常条件下H2O2较稳定，不易分解，为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是________________________。(3)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：分析上图能够得出什么实验结论？[解析](1)加入催化剂能使化学反应速率加快，其原因是加入催化剂降低了反应的活化能，使更多的普通分子变为活化分子，增大了活化分子的碰撞几率，使活化分子的有效碰撞增多，从而加快反应速率。(2)实验①和②的区别是①中H2O2的浓度小，②中H2O2的浓度大，所以实验①和②的目的是探究浓度对反应速率的影响。为了能够通过实验①和②探究浓度对反应速率的影响，对原实验方案进行改进，可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观察实验现象。(3)由图像知实验⑤反应速率最快，实验④反应速率最慢，说明碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率。[答案](1)降低了反应的活化能(2)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)(3)碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率。9通过对比实验数据、分析实验现象，总结实验规律。影响化学反应速率的因素有很多，用实验的方法研究外界因素对化学反应速率的影响时，必须要控制实验的条件，一次只能改变一个影响因素，否则就无法得出正确的结论。2．(2011·东北师大附中期中)下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：实验序号金属质量/g金属状态c(H2SO4)/mol·L－1V(H2SO4)/mL溶液温度/℃金属消失的时间/s反应前反应后10.10丝0.550203450020.10粉末0.55020355030.10丝0.750203625040.10丝0.850203520050.10粉末0.85020362560.10丝1.050203512570.10丝1.05035505080.10丝1.150203410090.10丝1.150304440分析上述数据，回答下列问题：(1)实验4和5表明：________________对反应速率有影响，________________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有__________________(填实验序号)。(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有____________________(填实验序号)。(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有_________________________________，其实验序号是______。(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15℃)相近，推测其原因：__________________________________________________________