2019-2020年高中化学 专题2 第1单元 第2课时 影响化学反应速率的因素教案 苏教版选修4

第2课时影响化学反应速率的因素目标与素养：1.了解活化能的涵义，会用碰撞理论解释化学反应速率的影响因素。(宏观辨识与微观探析)2.掌握外界条件对化学反应速率的影响规律及实质，并能用相关规律解决有关问题。(变化观念与平衡思想)一、有效碰撞理论1．碰撞理论(1)分子碰撞：化学反应发生的前提是反应物分子间发生碰撞。(2)有效碰撞：能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。有效碰撞必须满足两个条件：①发生碰撞的分子具有足够高的能量；②分子在一定的方向上发生碰撞。2．活化分子和活化能(1)活化分子在化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子。(2)活化能活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。3．化学反应的过程E1：正反应的活化能E2：逆反应的活化能E1－E2：反应热(反应物、生成物的能量与活化能的关系)微点拨：活化分子的百分数越大―→单位体积内活化分数越多―→有效碰撞次数越多―→速率越快。二、影响化学反应速率的外界因素1．浓度对反应速率的影响(1)影响结果其他条件相同时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。(2)理论解释其他条件不变时，增加反应物浓度→单位体积内反应物的活化分子数目增多→有效碰撞的次数增多→化学反应速率增大。反之，减小反应物浓度，化学反应速率减小。微点拨：(1)对于固体或纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变固体或纯液体物质的用量对化学反应速率无影响。(2)固体物质的表面积的大小会影响化学反应速率，一般来说，固体的颗粒越细，表面积越大，反应速率越快。2．压强对反应速率的影响(1)影响结果对于有气体参加的反应，在相同温度下，增大压强(减小容器容积)，反应速率增大；减小压强(增大容器容积)，反应速率减小。(2)理论解释对于有气体参加的反应，在相同温度下，增大压强→气体体积减小→反应物浓度增大→反应速率增大；反之减小压强，反应速率减小。对于没有气体参与的化学反应，改变压强，化学反应速率是否会发生改变？为什么？提示：对于没有气体参与的化学反应，由于改变压强物质的浓度变化很小，可忽略改变压强对化学反应速率的影响。3．温度对反应速率的影响(1)影响结果其他条件相同时，升温反应速率增大，降温反应速率减小。据测定，许多反应的温度每升高10K，其反应速率增加2～4倍。(2)理论解释其他条件相同时，升高温度→活化分子百分数以及分子间碰撞频率提高→有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大。微点拨：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。4．催化剂对反应速率的影响(1)影响结果使用催化剂可改变化学反应速率(一般情况下是指增大反应速率)。(2)理论解释催化剂→降低反应所需活化能→提高活化分子百分数→有效碰撞的次数增加→反应速率增大。(3)特点①选择性：只对某一反应或某类反应起催化作用。②高效性：可以较大幅度降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。5．其他因素对反应速率的影响如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、增大反应物间的接触面积等，均是行之有效的改变化学反应速率的方法。压强对化学反应速率影响的特殊情况对于有气体参加的反应而言，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变所致。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。对于气体反应体系，有以下几种情况：(1)恒容时：①充入气体反应物――→引起浓度增大――→引起总压增大――→引起反应速率加快；②充入“惰气”――→引起总压增大，但各气体的分压不变，即各气体的浓度不变，反应速率不变。(2)恒压时：充入“惰气”――→引起体积增大――→引起各反应物浓度减少――→引起反应速率减慢。【例1】在一个容积可变的密闭容器中发生反应：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。回答下列问题：(1)增加Fe的量，正反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。(2)将容器容积缩小一半，正反应速率________，逆反应速率________。(3)保持容器容积不变，充入N2使体系压强增大，正反应速率________，逆反应速率________。(4)保持压强不变，充入N2使容器容积增大，正反应速率________，逆反应速率________。解析：(1)Fe为固体，因此增加Fe的量，反应速率不变。(2)将容器容积缩小一半，体系中各气态物质的浓度均增大，正反应速率和逆反应速率都增大。(3)保持容器容积不变，充入N2使体系压强增大，体系中各物质的浓度不变，正反应速率和逆反应速率均不变。(4)保持压强不变，充入N2使容器容积增大，体系中各气态物质的浓度均减小，正反应速率和逆反应速率均减小。答案：(1)不变(2)增大增大(3)不变不变(4)减小减小1．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(g)2HI(g)ΔH＜0。下列说法正确的是()A．保持容器容积不变，向其中充入1molH2(g)，反应速率一定加快B．保持容器容积不变，向其中充入1molN2(N2不参加反应)，反应速率一定加快C．保持容器内气体压强不变，向其中充入1molN2(N2不参加反应)，反应速率一定加快D．保持容器内气体压强不变，向其中充入1molH2(g)和1molI2(g)，反应速率一定加快A[增大H2的物质的量且保持容器容积不变，H2的浓度增大，反应速率加快，A项正确；保持容器容积不变，向其中充入1molN2(N2不参加反应)，反应混合物中各组分的浓度不变，反应速率不变，B项错误；保持容器内气体压强不变，向其中充入1molN2(N2不参加反应)，容器容积增大，各组分的浓度减小，反应速率减慢，C项错误。]有关化学反应速率的图象1.可逆反应的速率—时间图象平衡体系条件变化速率变化速率变化曲线任一平衡体系增大反应物的浓度v正、v逆均增大，且v正′＞v逆′减小反应物的浓度v正、v逆均减小，且v逆′＞v正′任一平衡体系增大生成物的浓度v正、v逆均增大，且v逆′＞v正′减小生成物的浓度v正、v逆均减小，且v正′＞v逆′正反应方向为气体体积增大增大压强或升高温度v正、v逆均增大，且v′逆＞v′正的放热反应减小压强或降低温度v正、v逆均减小，且v正′＞v逆′任意平衡或反应前后气体系数和相等的平衡正催化剂或增大压强v正、v逆同等倍数增大负催化剂或减小压强v正、v逆同等倍数减小2.解答图象题的方法看图—弄清纵、横坐标的含义↓看线—弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平↓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↓看变化—弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化【例2】一定条件下，在一体积不变的密闭容器中发生反应：2A(g)＋B(g)3C(g)ΔH＝akJ·mol－1。图为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。(1)t3时改变的条件为__________________________________，t4时改变的条件为________。(2)a________0(填“＞”或“＜”)。解析：该反应前后是气体物质的量相等的反应，故改变压强对化学平衡无影响。由图象变化分析可知：t3时刻改变的条件是取出部分混合气体，可同等程度地减小正、逆反应速率；t4时刻平衡正向移动，且v正、v逆出现跳跃，则应是升高温度，结合v正＞v逆可知正反应吸热，ΔH＞0。答案：(1)取出部分混合气体升高温度(2)＞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，绘制得到如图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是()组别c(HCl)/(mol·L－1)温度(℃)状态12.025块状22.530块状32.550块状42.550粉末状A．4、3、2、1B．1、2、3、4C．3、4、2、1D．1、2、4、3A[影响化学反应速率的因素主要有温度、压强、浓度、接触面积、催化剂等，本题涉及温度、浓度、接触面积三种因素对反应速率的影响。其他条件一定时，溶液的浓度越大，化学反应速率越快；温度的升高和固体由块状变为粉末状都能显著加快反应速率。实验1中盐酸的浓度最小，反应的温度最低，所以化学反应速率最慢；实验3的反应温度比实验2的反应温度高，所以实验3的反应速率大于实验2的反应速率；实验3和实验4虽然浓度、温度相同，但物质的状态不相同，表面积越大，反应速率越快。]1．下列说法正确的是()A．活化分子发生碰撞即发生化学反应B．升高温度会增大反应速率，原因是增大了活化分子的碰撞次数C．某一反应的活化分子的百分数是一个定值D．活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞D[只有活化分子发生有效碰撞才能发生化学反应，温度升高，分子的能量增大，活化分子的百分数增大，化学反应速率增大，活化分子的碰撞次数增多只是化学反应速率增大的次要因素，故选D。]2．升高温度时，某化学反应速率增大，主要原因是()A．分子运动速率加快，使反应物分子的碰撞机会增多B．反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多C．该化学反应的过程是吸热的D．该化学反应的过程是放热的B[温度升高，使反应物分子能量增加，活化分子百分数增大，活化分子间的有效碰撞次数增多，反应速率增大，故B项正确。]3．下列说法正确的是()A．同体积的0.1mol·L－1HCl和0.1mol·L－1H2SO4与10mL2mol·L－1NaOH溶液反应速率相同B．大理石块与大理石粉末分别和同浓度盐酸反应，速率相同C．Mg、Al在相同条件下分别与0.1mol·L－1盐酸反应，其反应速率相同D．0.1mol·L－1HCl和0.1mol·L－1HNO3与相同形状和大小的大理石反应，速率相同D[同浓度的盐酸和硫酸相比较，后者氢离子的浓度大，与NaOH溶液反应的速率快；同浓度的盐酸与硝酸中氢离子浓度相同，与大小、形状相同的大理石反应的速率相同；大理石块比大理石粉末表面积小，反应速率慢；Mg比Al活泼，Mg与0.1mol·L－1盐酸反应的速率快。]4．下列关于催化剂的说法，正确的是()A．催化剂能使不起反应的物质发生反应B．在化学反应前后催化剂化学性质和质量发生了变化C．催化剂能改变化学反应速率D．在化学反应过程中，催化剂能提高转化率C[A.催化剂在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，但不能使不起反应的物质发生反应，故A错误；B.催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，故B错误；C.催化剂能加快或减慢化学反应速率，即催化剂能改变化学反应速率，故C正确；D.催化剂能加快或减慢化学反应速率，但是催化剂对化学平衡状态无影响，不能提高转化率，故D错误。]5．为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过如图实验装置测定反应中生成的CO2气体体积，并绘制出如图所示的曲线。请分析讨论以下问题。(1)化学反应速率最快的时间段是________，原因是_________________________________________________________________。A．0～t1B．t1～t2C．t2～t3D．t3～t4(2)为了减缓上述反应速率，欲向盐酸中加入下列物质，你认为可行的是________。A．蒸馏水B．NaCl固体C．NaCl溶液D．通入HCl(3)若盐酸的体积是20mL，图中CO2的体积是标准状况下的体积，则t1～t2时间段平均反应速率v(HCl)＝________mol·L－1·min－1。解析：(1)曲线中斜率最大，表明反应速率最快，故为t1～t2时间段，原因是反应放热，使反应速率加快。(2)该反应实质为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，故加水稀释c(H＋)减小，反应速率减小，NaCl溶液中Na＋、Cl－对该反应无影响，故相当于加水稀释；加NaCl固体对反应速率无影响，通入HCl会使c(H＋)增大，反应速率加快，A、C正确。(