2020版高中化学第2章第3节第2课时外界因素对化学反应速率的影响学案含解析鲁科版选修.docx

第2课时外界因素对化学反应速率的影响核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：通过实验，从宏观上认识浓度、压强、温度、催化剂等外界因素影响化学反应速率的规律及原因，知道反应速率常数、活化能的含义，能根据相应规律解决实际问题。2.证据推理与模型认知：建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型，即“实验现象影响规律理论解释”，促进“证据推理”核心素养的发展。一、浓度、压强对化学反应速率的影响1浓度对化学反应速率的影响(1)影响规律其他条件不变时，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。(2)定量关系反应速率方程对于任意一个化学反应aAbB=cCdD，其反应速率方程为vkcm(A)cn(B)，式子中m、n、k都是由实验测得，与化学方程式中的系数无关。反应速率常数(k)含义表示单位浓度下的化学反应速率单位不同反应速率方程中k的单位不同意义通常反应速率常数k越大，反应进行得越快影响因素与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面积性质等因素的影响相关链接有效碰撞理论1有效碰撞2活化能和活化分子(1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。(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图(1)对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。(2)固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率。(3)对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。相关链接浓度影响化学反应速率的微观解释反应物浓度增大单位体积内活化分子数增多单位时间内有效碰撞几率增加反应速率加快；反之，反应速率减慢。例1把下列4种X溶液，分别加入到4个盛有10mL2molL1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()A20mL,3molL1B20mL,2molL1C10mL,4molL1D10mL,2molL1答案A解析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。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，故反应速率最大。考点外界因素对化学反应速率的影响题点浓度对化学反应速率的影响思维启迪(1)分析两溶液混合后反应物浓度对反应速率的影响时，应根据混合后溶液中反应物的浓度，而不是混合前溶液的浓度。(2)分析溶液中进行的离子反应浓度对反应速率的影响时，应注意离子浓度改变的方式，加入无关的离子时，不影响反应速率。2压强对化学反应速率的影响(1)影响规律对于气体反应，其他条件不变时，压强与浓度成正比，增大压强，化学反应速率增大，减小压强，化学反应速率减小。(2)对于只有固体和液体参加的反应，压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。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。(1)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。(2)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。相关链接压强影响化学反应速率的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增多单位时间内有效碰撞几率增加反应速率加快；反之，反应速率减慢。例2反应3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，试回答：(1)增加Fe的量，其反应速率_(填“增大”“不变”或“减小”，下同)。(2)将容器的体积缩小一半，正反应速率_，逆反应速率_。(3)保持体积不变，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使容器的体积增大，正反应速率_，逆反应速率_。答案(1)不变(2)增大增大(3)不变不变(4)减小减小解析(1)Fe为固体，因此增加Fe的量，反应速率不变。(2)将容器的容积缩小一半，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)保持容器的容积不变，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使容器的容积增大，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。考点外界因素对化学反应速率的影响题点压强对化学反应速率的影响相关链接(1)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的改变。对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况：恒温时，增大压强，体积缩小，浓度增大，反应速率增大。恒容时，充入气体反应物，浓度增大，总压强增大，反应速率增大。恒容时，充入“稀有气体”，总压强增大，但反应体系中各物质的浓度不变，反应速率不变。恒压时，充入“稀有气体”，体积增大，反应体系中各物质的浓度减小，反应速率减小。(2)压强对反应速率的影响常见的误区误区一忽视物质的状态解题过程中，若忽视反应物或生成物是否为气体，则可能会错误判断压强对反应速率的影响。误区二惰性气体引起的失误不要看到压强增大，就认为反应速率加快，忽视了体积不变充入惰性气体时，压强虽然增大，但参加反应的各物质的浓度没有改变，反应速率也不改变这种特殊情况；或者看见题目中加入惰性气体，则一律判断为对反应速率无影响，忽视恒温恒压条件下，充入惰性气体可使容器体积增大，反应物浓度减小的特殊情况。二、温度对化学反应速率的影响1影响规律当其他条件不变时，升高温度，化学反应速率增大，降低温度，化学反应速率减小。2经验规律范托夫近似规律：对于在溶液中发生的反应，温度每升高10K，反应速率增加到原来的24倍。利用此经验规律可以对一些反应的化学反应速率做粗略估计。3理论解释(1)过渡态：一种旧键没有完全断裂、新键没有完全形成的高能量的中间状态。(2)活化能：过渡态的能量与反应物的能量之差。符号：Ea，单位：kJmol1。不同的基元反应活化能值不同，因此化学反应速率不同。(3)解释：升高温度，可以提高反应物分子的能量_，增大反应物分子形成活化分子的比例，反应速率增大。(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)一般而言，温度对化学反应速率的影响比浓度、压强等对化学反应速率的影响要大，也更容易控制。相关链接温度影响化学反应速率的微观解释升高温度活化分子的百分数增大单位时间内有效碰撞几率增加反应速率加快；反之，反应速率减慢。例3一定温度下，反应H2Cl2=2HCl中的某一基元反应H2Cl=HClH，其能量变化如下图所示。HHCl表示反应物分子旧化学键没有完全断裂、新化学键没有完全形成的过渡态。该基元反应的活化能为_kJmol1，H为_kJmol1。答案21.57.5考点外界因素对化学反应速率的影响题点温度对化学反应速率的影响例4对于2A(g)B(g)2C(g)H0，当温度升高时，平衡向逆反应方向移动，其原因是()A正反应速率增大，逆反应速率减小B逆反应速率增大，正反应速率减小C正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度D正、逆反应速率均增大，而且增大的程度一样答案C解析升高温度会使正、逆反应速率均增大，但是两者增大的程度不一样，所以升高温度后正、逆反应速率不再相等，化学平衡发生移动。当逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度时，平衡向逆反应方向移动。考点外界因素对化学反应速率的影响题点由速率变化理解温度对化学平衡的影响思维启迪对于可逆反应：升高温度，正、逆反应速率均增大，但增大的程度不同；降低温度，正、逆反应速率均减小，但减小的程度不同。三、催化剂对化学反应速率的影响1催化剂的概念催化剂是能加快化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。2催化剂的催化原理催化剂通过参与化学反应改变反应历程、降低反应的活化能来提高化学反应速率。例5某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是()A反应过程a有催化剂参与B该反应为吸热反应，热效应等于HC使用催化剂，可改变该反应的活化能D有催化剂的条件下，反应的活化能等于E1E2答案C解析由题图可知，a是没有催化剂参与的反应过程，b是有催化剂参与的变化过程，反应物的能量高于生成物的能量，所以反应放热，C项正确。考点外界因素对化学反应速率的影响题点催化剂对化学反应速率影响的过程(1)使用催化剂可以同时降低正、逆反应的活化能，正、逆反应速率改变倍数相同。(2)反应焓变HE反应物E生成物(3)加入催化剂“四不变”不改变平衡常数、平衡转化率、反应焓变及本身化学性质。相关链接催化剂影响化学反应速率的微观解释使用催化剂改变了反应的路径，反应的活化能降低活化分子的百分数增大单位时间内有效碰撞几率增加反应速率加快。例6亚氯酸盐(如NaClO2)可用做漂白剂，在常温下不见光时可保存一年，但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解：5HClO2=4ClO2HCl2H2O。分解时，刚加入硫酸，反应缓慢，随后突然反应释放出大量ClO2，这是因为()A酸使亚氯酸的氧化性增强B溶液中的H起催化作用C溶液中的Cl起催化作用D逸出的ClO2使反应生成物的浓度降低答案C解析由题目信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后突然反应加快，这说明分解生成的产物中某种物质起了催化剂的作用且该物质反应前不存在，故正确答案为C。考点外界因素对化学反应速率的影响题点催化剂对化学反应速率的影响相关链接化学反应速率影响因素类题的分析方法(1)控制变量法当某种物质发生化学反应时，反应速率的大小不仅取决于物质的本质特性，还受反应物的浓度、温度、压强、催化剂、表面积等外界因素的影响。当研究其中某个因素对化学反应速率的影响时，常常先控制其他几个因素不变，这种方法称为控制变量法。(2)分清主次法当多个因素同时影响反应速率时，要分清哪个是主要因素。如锌与稀硫酸反应时，氢气的生成速率先由小变大，再由大变小，这是因为锌与稀硫酸反应时放热，体系温度逐渐升高，此时温度对反应速率的影响占主导地位，所以氢气的生成速率由小变大；一段时间后，反应体系中H的浓度减小，此时浓度对反应速率的影响占主导地位，所以氢气的生成速率又由大变小。外界条件对反应速率的影响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增加增加加快压强增大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加快催化剂使用不变增加增加增加增加加快1反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()A增加C的量B将容器的体积缩小一半C保持体积不变，通入H2O(g)D保持压强不变，充入N2使容器体积增大答案A解析增加C的用量，由于是固体，对其浓度无影响，对化学反应速率无影响，A项正确；容器体积压缩一半，气态物质浓度增大，化学反应速率加快，B项错误；体积不变，通入H2O(g)，增大反应物浓度，化学反应速率加快，C项错误；压强不变充入N2，体积增大气态反应物和生成物浓度均减小，反应速率减小，D项错误。考点外界因素对化学反应速率的影响题点压强对化学反应速率的影响2(2018延安高二测试)反应：2X(g)Y(g)2Z(g)达到平衡后，仅减小压强对反应产生的影响是()A逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动B逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动C正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动D正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动答案C解析减小压强，体系中各组分浓度都减小，所以正、逆反应速率都减小，平衡向气体体积增大的方向移动。考点压强对化学反应速率的影响题点由速率变化理解压强对化学平衡的影响3(2018泰安高二月考)某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)Y(g)Z(g)W(s)H0，下列叙述正确的是()A在容器中加入氩气，反应速率不变B加入少量W，逆反应速率增大C升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小D将容器的体积压缩，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增大答案A解析在容器中加入氩气，压强增大，但参与反应的物质的浓度不变，所以反应速率不变，A项正确；W是固体，所以加入少量W，正、逆反应速率均不变，B项不正确；升高温度，正、逆反应速率均增大，C项不正确；将容器的体积压缩，可增大单位体积内活化分子数，有效碰撞次数增多，反应速率加快，但活化分子的百分数不变，D项不正确。考点化学反应速率影响因素的相关综合题点由条件的变化判断对化学反应速率的影响4对于某一可逆反应，使用催化剂的作用在于()A提高反应物的平衡转化率B同等程度改变正、逆反应速率C增大正反应速率，减小逆反应速率D改变平衡混合物的组成答案B解析根据催化剂的作用原理可知：催化剂不能改变平衡转化率，不能影响化学平衡的移动。能同等倍数地改变正、逆反应速率。值得注意的是，催化剂不是只提高正反应速率，而是同时、同等程度地提高正、逆反应速率。考点外界因素对化学反应速率的影响题点催化剂对化学反应速率的影响5在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)。(1)600时，在一容积为2L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至10min和20min时，分别改变了影响反应的一个条件，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如右图所示，前10min正反应速率变化趋势是逐渐_(填“增大”“减小”或“不变”)；前15min内用SO3表示的平均反应速率为_。(2)图中反应进程，表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是_。(3)根据图中判断，10min时改变的条件可能是_；20min时改变的反应条件可能是_。a加入催化剂b缩小容器容积c降低温度d增加O2的物质的量答案(1)减小1.33103molL1min1(2)1520min,2530min(3)abd解析(1)前10 min随着反应的不断进行，反应物SO2和O2的浓度不断减小，正反应速率变化趋势是逐渐减小，前15 min内用SO3表示的平均反应速率为1.33103 molL1min1。(2)反应过程中SO2、O2、SO3物质的量不随时间变化的时间段，即1520min和2530min反应处于平衡状态。(3)1015min三条曲线的斜率突然增大，说明反应速率突然增大，其原因可能是加入催化剂或缩小容器容积。反应进行至20min时，O2的物质的量突然增大，平衡发生移动，SO2、SO3的物质的量随之发生变化。考点化学反应速率影响因素的相关综合题点化学反应速率影响因素的相关图像题组一浓度、压强对化学反应速率的影响1常温下，反应AB=AB，按以下情况进行：20mL溶液中含A、B各0.01mol50mL溶液中含A、B各0.05mol0.1molL1的A、B溶液各10mL0.5molL1的A、B溶液各50mL四者反应速率大小关系是()ABCD答案A解析中c(A)c(B)0.5molL1；中c(A)c(B)1molL1；中c(A)c(B)0.05molL1；中c(A)c(B)0.25molL1。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。考点外界因素对化学反应速率的影响题点浓度对化学反应速率的影响2100mL3molL1的硫酸溶液跟过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速率，又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的()ANa2CO3固体B3molL1的硫酸CCH3COOK溶液DKNO3溶液答案C解析A项，Na2CO3H2SO4=Na2SO4H2OCO2，既降低了c(H)，反应速率减小，又减少了n(H)，生成的H2减少；B项，c(H)不变，n(H)增大，反应速率不变，生成的H2增加；C项，CH3COOHCH3COOH，降低了c(H)，反应速率减小，因为2CH3COOHZn=(CH3COO)2ZnH2，故产生H2的总量不变；D项，NO在酸性条件下具有强氧化性，消耗H，且被还原为NO，产生H2的总量减少。考点外界因素对化学反应速率的影响题点浓度对化学反应速率的影响3对于反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，其他条件不变时，下列措施不能改变化学反应速率的是()A增大C(s)的量B增大H2O(g)的浓度C增大CO(g)或H2(g)的浓度D减小H2O(g)的浓度答案A解析改变浓度，可以改变化学反应速率，而改变固体物质的物质的量不能改变化学反应速率，因为固体物质的浓度可视为常数。考点外界因素对化学反应速率的影响题点浓度对化学反应速率的影响4(2018大同高二测试)对于反应：N2(g)O2(g)2NO(g)，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()A增大体积使压强减小B体积不变，充入N2使压强增大C体积不变，充入氦气使压强增大D使总压强不变，充入氖气答案B解析增大体积引起浓度减小，反应速率减慢；体积不变充入N2，N2的浓度增大，反应速率加快；体积不变，充入氦气，各反应物的浓度并没有改变，反应速率不变；总压不变，充入氖气，体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢。考点外界因素对化学反应速率的影响题点压强对化学反应速率的影响题组二温度、催化剂对化学反应速率的影响5反应：A(g)3B(g)2C(g)H0，达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中正确的是()A正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向右移动B正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向左移动C正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向右移动D正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向左移动答案C解析降低温度，v正、v逆均减小，平衡向放热反应方向移动，即平衡正向移动。考点外界因素对化学反应速率的影响题点温度对化学反应速率的影响6下列说法中不正确的是()A催化剂能改变化学反应速率B催化剂能降低化学反应的活化能C反应前后催化剂的质量和化学性质不发生变化D任何温度下，只要加入正催化剂，反应速率就会加快答案D解析催化剂在一定温度下才能发挥催化作用，在适宜的温度下催化活性最大。考点外界因素对化学反应速率的影响题点催化剂对化学反应速率的影响7已知分解1molH2O2放出热量98kJ，在含少量I的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2IH2OIO慢H2O2IOH2OO2I快下列有关该反应的说法正确的是()A反应速率与I的浓度有关BIO也是该反应的催化剂C反应活化能等于98kJmol1Dv(H2O2)v(H2O)v(O2)答案A解析H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的，I浓度越大，反应速率越快，A项正确；根据总反应可确定该反应的催化剂为I，而IO为中间产物，B项错误；根据所给信息无法确定反应活化能，C项错误；反应速率关系为v(H2O2)v(H2O)2v(O2)，D项错误。题组三化学反应速率影响因素的相关综合8下列措施能明显增大化学反应速率的是()A钠与水反应增大水的用量B将稀硫酸改为98%的浓硫酸与锌反应制取氢气C在硫酸溶液与氢氧化钠溶液反应时，增大压强D恒温恒容条件下，在合成氨反应中增加氮气的量答案D解析增大水的用量对Na与水的反应速率无明显影响，A项错误；改为浓硫酸后将得不到H2，B项错误；无气体参与和生成的反应，压强变化对化学反应速率无明显影响，C项错误；增大反应物的浓度可以加快反应速率，D项正确。考点化学反应速率影响因素的相关综合题点由化学反应速率的变化判断相应的措施9反应2A(g)2B(g)C(g)H0，达平衡时，要使A的浓度增大、v正增大，应采取的措施是()A降温B加催化剂C升温D加压答案D解析降温使正、逆反应速率都减小，升温使正、逆反应速率都增大，A错误；催化剂只改变反应速率，而平衡不移动，B错误；H0，表示正反应为吸热反应，升温使平衡向正反应方向移动，A的浓度减小，C错误；加压能使反应速率加快，该反应为气体体积变大的反应，所以压强变大，平衡逆向移动，A的浓度增大，D正确。考点化学反应速率影响因素的相关综合题点由化学反应速率的变化判断相应的措施10.已知某可逆反应在密闭容器中进行：A(g)2B(g)3C(g)D(s)H0，如图中曲线b代表一定条件下该反应的进程。若使曲线b变为曲线a，可采取的措施是()增大A的浓度缩小容器的容积增大B的浓度升高温度加入合适的催化剂ABCD答案C解析观察图中的曲线a、b，主要看两处：转折点的先后。转折点对应的横坐标代表达到化学平衡状态所需的时间，题图中曲线a比曲线b先转折，说明曲线a表示的化学反应速率比曲线b表示的化学反应速率大，达到化学平衡所需的时间较短。水平线的高低。图中曲线b和曲线a