【学案导学设计】高中化学 2.3.2 外界因素对化学反应速率的影响学案 鲁科版选修4.doc

第2课时外界因素对化学反应速率的影响学习目标定位1.会分析浓度、压强、催化剂对化学反应速率的影响。2.知道反应速率常数、活化能的含义，能够根据相应规律解决有关问题。1根据课本试自学有关碰撞理论的知识。(1)有效碰撞：能够引发化学反应的碰撞。(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所多出的那部分能量。活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。如图所示：反应的活化能是e1，反应热是e1e2。(4)普通分子活化能活化分子。(5)活化能与化学反应速率的关系：在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。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，化学反应速率越快。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反应速率加快。2影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质，不同化学反应具有不同的反应速率。外界条件对化学反应速率也产生影响。探究点一浓度、压强对化学反应速率的影响1在298 k时，实验测得溶液中的反应h2o22hi=2h2oi2在不同浓度时的速率如下表所示：实验编号12345c(hi)/moll10.1000.2000.3000.1000.100c(h2o2)/moll10.1000.1000.1000.2000.300v /moll1s10.007 600.015 30.022 70.015 10.022 8分析上表数据，回答下列问题：(1)当c(h2o2)恒定时，随c(hi)增大，其反应速率v的变化趋势是增大，若c(hi)增大1倍，其反应速率v的变化是增大1倍。同理，当c(hi)恒定时，反应速率v与c(h2o2)之间有类似的变化规律。(2)由以上分析可知，其反应速率与c(hi)c(h2o2)成正比，上述反应在不同浓度时的反应速率的数学表达式是vkc(h2o2)c(hi)，该温度下k的数值约是0.760_lmol1s1。2化学反应速率与反应物浓度的关系(1)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都由实验测得，与化学方程式中的系数无关。(2)反应速率常数速率方程中的比例系数k称为反应速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率。它具备以下特点：与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。温度升高，k值通常增大。通常情况下，k值越大，反应进行得越快。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，体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快。微观解释：增大压强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增加反应速率加快；反之，反应速率减慢。(1)由于固体、液体粒子间的空隙很小，增大压强几乎不能改变它们的浓度，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n23h22nh3，不同条件下，压强对化学反应速率的影响恒温恒容密闭容器中a充入n2，压强增大，c(n2)增大，化学反应速率加快。b充入he(he与反应无关)，压强增大，但c(n2)、c(h2)、c(nh3)都不变，化学反应速率不变。恒温恒压密闭容器中充入he，体积增大，c(n2)、c(h2)、c(nh3)都减小，化学反应速率减小。归纳总结(1)改变浓度对化学反应速率的影响规律为增加反应物浓度，正反应速率增大。增加生成物浓度，逆反应速率增大。(2)固体或纯液体的浓度可视为常数，则固体量的增多，不影响反应速率，反应速率还与固体表面积的大小和生成物扩散的速率有关。(3)压强对反应速率的影响是通过改变气体浓度实现的，故一般意义上增大气体压强是指压缩气体体积；对于有气体参加的化学反应，温度一定时：压强改变活学活用1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。2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将容器的体积扩大一倍b将容器的体积缩小一半c保持体积不变，充入n2使体系压强增大d保持压强不变，充入n2使容器体积变大答案c解析容器的体积缩小或增大均会改变浓度，浓度改变反应速率一定会改变；体积不变，充入n2体系总压强增大，但反应混合物浓度并未改变，反应速率不变；充入n2使容器体积增大，总压强不变，但反应混合物浓度同等程度变小，反应速率变慢。探究点二温度对化学反应速率的影响1根据基元反应碰撞理论，能量较高，相互之间发生碰撞，能够引发化学反应发生的反应物分子叫做活化分子。(1)化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，必须是先吸收能量后形成活化分子。(2)普通反应物分子形成活化分子所吸收的能量叫活化能(ea)。对基元反应而言，其活化能是活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量的差值。(3)活化能越高，反应越难进行，反应速率常数越小。可见，活化能是决定化学反应速率的内因。2温度会影响反应速率常数，从而影响化学反应速率，下表列出了几个反应在298 k和308 k时的反应速率常数之比。序号化学反应anoo3=no2o21.15bh2i22hi(气体反应)8.99cnh4cno=(nh2)2co3.58请根据表中数据进行讨论：(1)温度对化学反应速率有怎样的影响？(2)升高相同温度，对不同化学反应的反应速率的影响程度一样吗？为什么？(3)对于b反应：h2(g)i2(g)2hi(g)h0时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率增大。2升高温度，v正、v逆一般均加快，吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数。降低温度，v正、v逆一般均减小，且吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数。活学活用3设c(s)co2(g)2co(g)h0，反应速率为v1，n2(g)3h2(g)2nh3(g)h0，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cv1增大，v2减小 dv1减小，v2增大答案a解析温度对反应速率的影响，对放热反应、吸热反应都适用。升温，v吸、v放都加快；降温，v吸、v放都减慢。探究点三催化剂对化学反应速率的影响1某些反应使用催化剂前后的活化能及反应速率常数之比如下表所示：化学反应催化剂ea/kjmol1无催化剂有催化剂2hi=h2i2金1841051.6108(503 k)ch3cho=ch4co碘2101367.5104(793 k)2h2o2=2h2oo2过氧化氢酶75255.8108(298 k)分析上表数据，回答下列问题：(1)使用催化剂与否，其反应的活化能有何变化？反应速率常数有何变化？(2)使用催化剂对其化学反应速率有怎样的影响？(3)与其他因素(如浓度、温度等)相比较，催化剂对化学反应速率的影响程度如何？为什么？答案(1)使用催化剂，反应的活化能大幅度降低，反应速率常数变大。(2)化学反应速率增大。(3)比温度、压强、浓度对化学反应速率影响程度都要大，加快的速率可达几千倍；因为使用催化剂降低活化能，也就是降低了阻碍反应进行的一个重要因素。2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2h2o22h2oo2实验操作在试管中先加入2 ml 5%的h2o2溶液，再加入1 ml 0.1 moll1 fecl3在试管中先加入2 ml 5%的h2o2溶液，再加入1 ml 0.1 moll1 cuso4实验现象产生气泡比较慢产生气泡比较快实验结论fe3、cu2对h2o2的分解都有催化作用，但cu2催化作用强归纳总结(1)催化剂能改变化学反应速率，但反应前后催化剂本身的质量和化学性质不变。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反应速率。(2)使用正催化剂，反应速率显著增大；使用负催化剂，反应速率显著减慢。只要不特殊说明，催化剂一般指正催化剂。(3)催化剂同等倍数改变正、逆反应速率。但催化剂不能引起平衡移动，不改变化学平衡常数，不改变平衡转化率。(4)催化剂具有选择性。某反应中的催化剂不一定适用于其他反应，故工业生产中，常需要选取特定的催化剂来提高生产效率。活学活用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。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。1对于反应：2so2o22so3，当其他条件不变时，只改变一个反应条件，将生成so3的反应速率的变化填入下表空格里(填“增大”、“减小”或“不变”)。编号改变的条件生成so3的速率升高温度降低温度增大o2的浓度使用催化剂压缩体积恒容下充入ne答案增大减小增大增大增大不变解析压缩体积时反应物浓度均增大，反应速率加快；恒容下充入ne，反应物浓度不变，反应速率不变。2同质量的锌与盐酸反应，欲使反应速率增大，选用的反应条件正确的组合是()锌粒锌片锌粉5%的盐酸10%的盐酸15%的盐酸加热用冷水冷却不断振荡迅速混合后静置a bc d答案d解析对于锌的选择，表面积越大反应越快；对于盐酸的选择，浓度越大反应越快；另外升高温度也可以加快反应速率，不断地振荡也可以增加反应物之间的接触面积，从而使反应速率增大。3no和co都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳气体：2no2co=n22co2。对此反应，下列叙述正确的是()a使用催化剂能加快反应速率b压强增大不影响化学反应速率c冬天气温低，反应速率降低，对人体危害减小d无论外界条件怎样改变，均对此化学反应的速率无影响答案a解析使用(正)催化剂能加快反应速率，a正确；增大压强反应速率增大，b错误；冬天气温低，反应速率降低，因为no、co都有毒，对人类危害增大，c错；改变温度、压强等外界条件，化学反应速率会改变，d错。4对于反应：n2o22no，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()a缩小体积使压强增大b体积不变使压强减小c体积不变充入he使气体压强增大d使总压强不变，充入ne答案a解析缩小体积使压强增大反应物浓度增大反应速率加快a正确；压强减小，反应速率降低，b错误；体积不变充入he反应物浓度不变反应速率不变c错误；压强不变充入ne反应物浓度减小反应速率减小d错误。5对于n2(g)3h2(g)2nh3(g)h0其中vt图像为(1)反应t1时刻改变的条件为_。t2时刻改变的条件为_。(2)反应t1时刻改变的条件为_。t2时刻改变的条件为_。答案(1)增大压强降低温度(2)升高温度减小压强解析t1时刻速率增大，说明是升温或增大压强，而t2时刻速率又减小，说明是降温或减小压强。基础过关一、反应物的性质是决定化学反应速率的主要因素1决定化学反应速率的内因是()温度压强催化剂浓度反应物本身的性质a bc d答案b解析决定化学反应速率大小的内因是反应物本身的性质，温度、压强、催化剂和浓度均为影响化学反应速率的外因，b正确。2下列说法不正确的是()a具有较高能量的反应物分子称为活化分子b升高温度增大了活化分子百分数c催化剂能够改变化学反应途径d增大压强能提高活化分子的浓度答案a解析能量高不一定是活化分子，只有能量较高且能发生有效碰撞的分子才是活化分子；温度升高，可使一部分分子变成活化分子，增大了活化分子百分数；催化剂能降低反应所需活化能，所以改变了化学反应途径；增大压强，体积缩小，所以提高了活化分子浓度但不改变活化分子百分数。3反应abc的反应速率方程式为vkc(a)c(b)，v为反应速率，k为速率常数。当c(a)c(b)1 moll1时，反应速率在数值上等于速率常数。下列说法正确的是()a只增大c(a)时，v也增大b只增大c(a)时，v值不变c只升高温度时，k值不变d只升高温度时，k值变小答案a解析v与c(a)c(b)成正比，无论只增大c(a)、只增大c(b)或同时增大c(a)、c(b)，v均增大。若只升高温度，v增大，c(a)、c(b)不变，所以k值变大。二、影响化学反应速率的外界因素4其他条件不变时只改变下列条件，一定能使反应速率加快的是()增加反应物的物质的量升高温度缩小反应容器的体积加入生成物加入mno2a全部 bc d答案c解析增加反应物的物质的量，浓度不一定增加，对于固体或纯液体，增加反应物的物质的量，浓度不变，反应速率不变。升高温度，反应速率一定加快。对于有气体参加的反应，缩小反应容器的体积，浓度增大，反应速率加快。加入生成物，反应速率不一定改变。不是任何反应的催化剂都是mno2，故加入mno2反应速率不一定加快。故选c。5用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是()a对该反应体系加热b不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸c向h2so4中通入hcl气体d不用铁片，改用铁粉答案b解析加热、增大固体反应物的有效表面积，都能加快反应速率，排除a、d；浓硫酸能使铁发生钝化，阻止了进一步的反应，并且浓h2so4与fe反应也不生成h2；而选项c中，增大了h浓度，能加快化学反应速率。6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so3 b容积不变，充入n2c压强不变，充入n2 d降低温度答案b解析容积不变，充入n2后没有引起反应中各物质浓度的变化，故反应速率不变。7向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的so2和o2，开始反应时，按正反应速率由大到小顺序排列正确的是()甲在500 时，so2和o2各10 mol乙在500 时，用v2o5作催化剂，10 mol so2和10 mol o2丙在450 时，8 mol so2和5 mol o2丁在500 时，8 mol so2和5 mol o2a甲、乙、丙、丁 b乙、甲、丙、丁c乙、甲、丁、丙 d丁、丙、乙、甲答案c解析甲、乙相比较，乙使用催化剂，反应速率乙甲。丙、丁相比较，丁温度高，反应速率丁丙。甲与丁相比较，甲反应物浓度高，反应速率甲丁，故选c。三、化学反应速率改变与平衡移动的关系8对处于化学平衡的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知()a化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动b化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化c正反应进行的程度大，正反应速率一定大d改变压强，化学反应速率一定改变，平衡一定移动答案b解析a项，如果速率改变幅度一样大，则平衡不移动，a错；b项，化学平衡发生移动，则速率一定改变，b对；c项，反应进行的程度与速率无关，c错；d项，改变压强，化学反应速率不一定改变(如向固液反应或容器体积不变的反应体系中充入“惰”气)，平衡也不一定移动，d错。9图是关于反应a2(g)b2(g)2c(g)d(g)h0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因可能是()a升高温度，同时加压b压强不变，降低温度c压强、温度不变，充入一些与之不反应的惰性气体d温度 、压强不变，充入一些a2(g)答案d10某密闭容器中发生如下反应：x(g)3y(g)2z(g)h0。下图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是()at2时加入催化剂bt3时降低了温度ct5时增大了压强dt4t5时间内转化率一定最低答案a解析该反应不是等体反应，所以t2时刻加入了催化剂，a对；t3时刻应是减小压强，b错；t5时刻应是升高温度，c错；因为改变条件时，平衡左移，所以t6以后转化率最低。能力提升11已知no2和n2o4可以相