2020高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第一单元 化学反应速率 第2课时 影响化学反应速率

[明确学习目标]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。23学生自主学习1.碰撞理论(1)碰撞理论反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应。②发生有效碰撞的条件a．发生碰撞的分子具有足够高的。b．分子在一定的上发生碰撞。□01能量□02方向(2)活化分子在化学反应中，能量、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子。(3)活化能活化分子的与所有分子的之差称为活化能。□03较高□04平均能量□05平均能量2．浓度对反应速率的影响(1)规律：其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率；减小反应物的浓度，反应速率。(2)理论解释：当增加反应物的浓度时，单位体积内反应物的活化分子数目，反应物发生有效碰撞的次数，所以反应速率。□06增大□07减小□08增多□09增多□10增大3．压强对反应速率的影响(1)规律：对于有气体参加的反应，在密闭容器中保持温度不变时，增加压强，气体体积，相当于反应物的浓度，反应速率将；减小压强，气体的体积，相当于反应物的浓度，反应速率。(2)理论解释：同浓度对反应速率的影响。□11减小□12增大□13增大□14增大□15减小□16减小4．温度对反应速率的影响(1)规律：其他条件相同时，升高温度，化学反应的速率；降低温度，反应速率。据测定，许多反应的温度每升高10K，其反应速率增加倍。(2)理论解释：随着温度升高，反应物的活化分子数目，分子运动，活化分子碰撞的次数，反应速率。□17增大□18减小□192～4□20增多□21加快□22增加□23增大5．催化剂对反应速率的影响(1)规律：其他条件相同时，使用适当的催化剂对化学反应速率有显著影响。(2)过渡态理论反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能(如图所示)。图中，Ea为正反应的活化能，Ea′为逆反应的活化能。(3)理论解释：使用催化剂，反应所需的活化能，反应速率。6．其他因素对反应速率的影响除了上述因素外，等因素也会对反应速率产生影响。□24降低□25增大□26反应物间的接触面积、□27光、□28电磁波、□29超声波1．活化能大的反应为什么不容易发生？提示：活化能大，反应物分子不容易成为活化分子，很少发生有效碰撞，反应不易发生。提示2．改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有何影响？提示：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的用量对化学反应速率无影响，但固体物质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，反应速率就越快。提示3．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各种化学反应。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。提示4．一定温度下，在密闭容器内进行的有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率就一定增大吗？提示：不一定。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反应物浓度的改变，若反应物浓度改变，则化学反应速率一定改变。提示23师生课堂互动一、浓度和压强对反应速率的影响1．活化能与化学反应速率的关系可简略表示：活化能降低→普通分子变成活化分子→活化分子百分数增大→有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。在一定条件下，活化分子所占的百分数是一定的。活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越大。2．浓度对反应速率的影响(1)影响反应速率的是反应物或生成物的浓度，而不是物质的量或反应物的总量。(2)溶液中发生离子反应时，与反应无关的离子浓度的大小对反应速率无影响，如NaOH溶液和HCl溶液反应时，增大Na＋或Cl－的浓度，对该反应的反应速率无影响。(3)若某物质的浓度变化改变了其性质，则反应实质发生改变，如铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓硫酸钝化。3．压强对反应速率的影响对于有气体参加的反应，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是浓度的改变。所以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，分析这种改变对反应体系中各组分的浓度产生什么影响，由此判断出对反应速率有什么影响。(1)恒温时压缩体积引起,压强增大引起,反应物浓度增大引起,化学反应速率增大。(2)恒温、恒容时充入反应物气体引起,压强增大引起,反应物浓度增大引起,化学反应速率增大；充入惰性气体引起,压强增大→反应物浓度不变→化学反应速率不变。(3)恒温、恒压时充入原反应物组成相同气体→压强不变→体积增大→反应物浓度不变→反应速率不变；充入“无关”气体→压强不变引起,体积增大引起,反应物浓度减小引起,化学反应速率减小。[对点练习]1．把下列4种X溶液，分别加入到4个盛有10mL2mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50mL，此时X与盐酸缓缓地进行反应，其中反应速率最大的是()A．20mL,3mol·L－1B．20mL,2mol·L－1C．10mL,4mol·L－1D．10mL,2mol·L－1答案A答案解析X溶液的浓度大小决定了反应速率的快慢。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。解析2．在恒温下，使反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能够引起反应速率增大的是()A．增加C的量B．将容器的容积缩小一半C．保持体积不变，充入Ar使体系压强增大D．保持压强不变，充入Ar使容器容积增大答案B答案解析C为固体反应物，增加其用量对反应速率几乎没有影响；容器容积缩小一半，压强增大一倍，气体浓度增大，反应速率增大；体积不变，充入Ar，体系总压强增大，但各物质的浓度并未改变，反应速率不变；保持压强不变，充入Ar，容器容积增大，各气体物质的浓度变小，反应速率减小。解析二、温度和催化剂对反应速率的影响1．温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响适用于任何反应，无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，反应速率都增大；降低温度，反应速率都减小。2．催化剂对反应速率的影响(1)使用催化剂是改变化学反应速率最有效的手段之一。(2)催化剂有正、负之分，没有特殊说明的情况下，催化剂是指正催化剂。(3)催化剂有选择性，不同的化学反应的催化剂不相同，催化剂具有一定的活化温度。(4)催化剂对可逆反应的正、逆反应的速率影响相同。[对点练习]3．反应C＋CO2===2CO为吸热反应，反应速率为v1，反应N2＋3H22NH3的正反应为放热反应，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．均增大B．均减小C．v1增大，v2减小D．v1减小，v2增大解析不管是放热反应，还是吸热反应，升高温度反应速率均增大，降低温度反应速率均减小。解析答案A答案4．为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：(1)定性分析：如图甲可通过观察__________________，定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是_______________。(2)定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是______________。答案(1)溶液中气泡产生的速率排除氯离子的干扰(2)收集40mL气体所需的时间答案规律方法“控制变量法”的解题策略(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，应该先确定其他因素不变，只改变一种因素，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数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。本课归纳总结外界条件对反应速率影响的原因23学习效果检测1．下列说法不正确的是()A．增大压强(缩小体积)，活化分子百分数不变，化学反应速率增大B．升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率增大C．加入反应物，活化分子百分数增大，化学反应速率增大D．使用催化剂，活化分子百分数增大，化学反应速率增大答案C答案解析增大压强(缩小体积)，单位体积活化分子的数目增大，活化分子百分数不变，反应速率增大，故A项正确；升高温度，给分子提供能量，活化分子百分数增大，反应速率增大，故B项正确；加入反应物，反应物的浓度增大，单位体积活化分子的数目增大，但活化分子百分数不变，故C项错误；催化剂可以降低反应的活化能，增大活化分子百分数，故D项正确。解析2．已知反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列措施中可使生成CO2的速率加快的是(不考虑CaCO3与HCl接触面积改变的影响)()A．加大CaCO3的量B．加大盐酸的浓度C．加大盐酸的量D．减少CaCl2的浓度答案B答案解析加大反应物的量不影响化学反应速率，改变浓度才影响化学反应速率，由于给定的反应是不可逆反应，因此，该化学反应的速率和生成物的浓度无关。解析3．下列方法对2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的反应速率没有影响的是()A．加入SO3B．容积不变，充入N2C．压强不变，充入N2D．降低温度解析容积不变，充入N2后没有引起反应体系中各物质浓度的变化，故反应速率不变。解析答案B答案4．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。正丁烷(C4H10)催化脱氢制1­丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)ΔH1＝＋43kJ·mol－1②C4H10(g)＋12O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119kJ·mol－1下列有关判断正确的是()A．升高温度，反应①的反应速率增大，反应②的反应速率减小B．升高温度，反应①的反应速率减小，反应②的反应速率增大C．降低温度，反应①和反应②的反应速率均减小D．由反应①和反应②可以得出H2的燃烧热答案C答案解析不管是放热反应还是吸热反应，升高温度均能提高其反应速率，降低温度均能降低其反应速率，C正确，A、B错误；根据盖斯定律，反应②－反应①可得热化学方程式H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH＝－162kJ·mol－1，但H2O为气态，故无法计算H2的燃烧热，D错误。解析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(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。答案解析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。解析