人教版选修4 第2章第2节 影响化学反应速率的因素 学案.doc

第二节影响化学反应速率的因素1化学反应速率的数值越大，是否化学反应进行得越快？提示：不一定；因为同一化学反应。用不同的物质表示，化学反应速率其数值可能不相同，其速率之比等于化学计量数之比。2影响化学反应速率的外界因素有哪些？提示：浓度、温度、压强、催化剂、固体物质的表面积等。3写出双氧水分解的化学方程式，反应中mno2的作用是什么？提示：2h2o22h2oo2，催化剂。浓度和压强对化学反应速率的影响新知探究探究1浓度对化学反应速率的影响在温度不变的情况下，0.01 mol/lkmno4溶液与不同浓度的h2c2o4(草酸)溶液反应。根据实验，填写下列表格。实验原理2kmno45h2c2o43h2so4=k2so42mnso410co28h2o实验步骤实验现象kmno4溶液褪色kmno4溶液褪色比较褪色时间(填“长”或“短”)长短(1)由实验现象，你能得出什么结论？提示：h2c2o4的浓度越大，kmno4溶液褪色的时间越短，反应速率越快；反之，h2c2o4的浓度越小，反应速率越慢。(2)用有效碰撞理论解释为什么增大反应物的浓度能增大化学反应速率？提示：增大反应物的浓度，即增大了单位体积内活化分子的数目，有效碰撞次数增多，反应速率加快。(3)若加热kmno4来制备氧气，在其它条件不变的情况下，增加kmno4固体的质量，生成氧气的速率能够加快吗？提示：不能，增大固体的用量不能增大其浓度，不能使反应速率加快。探究2压强对反应速率的影响在一密闭容器中充入1 mol h2和1 mol i2，压强为p(pa)，并在一定温度下使其发生反应：h2(g)i2(g)2hi(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如右图)。(1)向下压缩活塞，使容器的压强增大，反应速率如何变化？提示：压缩体积，增大压强，反应物的浓度增大，反应速率加快。(2)保持容器的容积不变，向其中充入氦气(he)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强增大，但反应物的浓度不变，反应速率不变。(3)保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(he)，反应速率如何变化？提示：充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减慢。必记结论1浓度对化学反应速率的影响(1)规律：其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大，减小反应物浓度反应速率减小。(2)适用范围：此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或纯液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。但固体反应物表面积越大，反应速率越大。(3)原因分析：增大反应物浓度单位体积内活化分子数增多有效碰撞几率增加反应速率增大；减小反应物浓度单位体积内活化分子数减少有效碰撞几率减小反应速率减小。2压强对化学反应速率的影响(1)规律：增大压强(减小容器容积)相当于增大反应物浓度，反应速率加快；减小压强(增大容器容积)相当于减小反应物浓度，反应速率减慢。注意事项：a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。b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。c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。(2)适用范围：有气体参与的化学反应。(3)原因分析：增大压强单位体积内活化分子数增多有效碰撞几率增加反应速率加快；减小压强单位体积内活化分子数减少有效碰撞几率减小反应速率减慢。成功体验1把下列4种x的溶液分别加入到4个盛有10 ml 2 moll1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50 ml，此时x与盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最大的是()a20 ml3 moll1b20 ml2 moll1c10 ml4 moll1 d10 ml2 moll1解析：选a本题中反应速率的大小是由混合后反应物浓度的大小决定的，由于最后溶液体积相同，所以混合前x的物质的量越大，混合后其浓度越大，反应速率越快。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增加c的量b将容器的体积缩小一半c保持体积不变，充入h2o(g)使体系压强增大d保持压强不变，充入n2使容器体积变大解析：选ac为固态反应物，增加其用量对反应速率几乎没有影响，a项符合题意；容器体积缩小一半相当于压强增大一倍，浓度增大，反应速率增大，b项不符合；充入h2o(g)，体积不变，h2o的浓度增大，反应速率加快，c项不符合；压强不变，充入n2，体积增大，气体的浓度变小，反应速率减小，d项不符合。温度和催化剂对化学反应速率的影响新知探究探究1温度对化学反应速率的影响依据na2so3溶液与稀h2so4反应的实验，填写下列表格中的空白。实验原理na2s2o3h2so4=na2so4so2h2os实验步骤实验温度热水冷水出现黄色浑浊的时间(填“长”或者“短”)短长(1)通过上述实验现象，你能得出什么结论？提示：温度越高，出现黄色浑浊的时间越短，反应速率越快；反之，温度越低，反应速率越慢。(2)用有效碰撞理论解释为什么升高温度就可以增大化学反应速率？提示：升高温度，使更多的分子转化为活化分子，增大了活化分子的百分数，有效碰撞的次数增多，反应速率加快。(3)化学反应分为吸热反应和放热反应，升高温度，放热反应速率加快，吸热反应反应速率减慢吗？提示：升高温度，不论是放热反应，还是吸热反应，都能加快化学反应速率。探究2催化剂对化学反应速率的影响依据h2o2的分解实验，填写下列表格中空白。实验步骤现象余烬不复燃余烬复燃解释h2o2分解缓慢加入mno2，h2o2分解速率加快原理2h2o22h2oo2(1)通过上述实验，你能得出什么结论？提示：使用合适的催化剂，可加快化学反应速率。(2)用有效碰撞理论解释为什么使用合适的催化剂能加快化学反应速率？提示：使用合适的催化剂，能降低反应的活化能，使更多的分子变成活化分子，从而增大了活化分子的百分数，有效碰撞次数增多，反应速率加快。(3)催化剂对正逆反应的反应速率的改变程度是否相同？提示：催化剂能同等程度地改变正逆反应的反应速率。必记结论1温度对化学反应速率的影响(1)规律：温度升高反应速率增大；温度降低反应速率减小。(2)原因分析：升高温度活化分子百分数提高有效碰撞的次数增多化学反应速率加快。2催化剂对反应速率的影响(1)规律：合适的催化剂能加快反应速率。(2)原因分析：加入合适的催化剂使发生反应所需的活化能降低(如图所示，图中实线和虚线分别表示无催化剂和有催化剂的反应过程中，反应物和生成物的能量与活化能的关系)反应体系中含有的活化分子百分数提高有效碰撞次数增多反应速率增大。成功体验3下列各组溶液，同时开始反应，出现浑浊最早的是()a20时5 ml 0.05 mol/l na2s2o3溶液与5 ml 0.1 mol/l硫酸混合b20时5 ml 0.1 mol/l na2s2o3溶液与5 ml0.1 mol/l硫酸混合 c10时5 ml 0.05 mol/l na2s2o3溶液与5 ml 0.1 mol/l硫酸混合d10时5ml 0.1 mol/l na2s2o3溶液与5 ml 0.1 mol/l硫酸混合解析：选b温度越高，反应速率越快；浓度越大，反应速率越快。故选b。4(好题共享选自苏教版教材p41t5)解释下列化学反应的反应速率变化关系曲线。(1)将除去氧化膜的镁条投入盛有稀盐酸的试管中，产生氢气的速率随时间的变化关系(见图a)。(2)过氧化氢在酶催化作用下的分解反应速率随温度的变化关系(见图b)。解析：(1)mg与盐酸的反应是放热反应，温度越高，反应速率越大，但反应一段时间后，随着反应物的消耗使反应物浓度减小，反应速率逐渐减慢。(2)酶在h2o2的分解中起催化作用，故反应速率开始加快，但随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率又逐渐减慢。答案：(1)镁与盐酸的反应为放热反应，反应开始阶段，温度起主要作用而使反应速率加快；由于随反应的进行，反应物浓度减小，反应速率变慢。(2)酶对h2o2的分解起催化作用，反应开始阶段，催化剂起主要作用而使反应速率加快；随反应的进行，反应物浓度减小，反应速率变慢。温度对化学反应速率影响的实验探究人教版教材实验设计苏教版教材实验设计反应原理na2s2o3h2so4=na2so4so2sh2o2kmno45h2c2o43h2so4=k2so42mnso410co28h2o实验药品0.1 mol/l na2s2o3溶液0.1 mol/l h2so40.01 moll1酸性kmno4溶液0.1 moll1 h2c2o4溶液实验步骤取两支试管各加入5 ml 0.1 moll1 na2s2o3溶液另取两支试管各加入5 ml 0.1 moll1 h2so4溶液将四支试管分成两组(各有一支盛有na2s2o3和h2so4的试管)一组放入冷水中，另一组放入热水中经过一段时间后，混合并搅拌，观察现象取三支试管，向试管中分别加入2 ml 0.01 moll1酸性kmno4溶液再向三支试管中分别加入2 ml 0.1 moll1 h2c2o4溶液将其中一支试管放入冰水中，一支试管放入约80的热水中，另一支试管置于室温下，观察现象实验现象热水中首先出现黄色浑浊酸性kmno4紫红色褪色褪色时间由短至长的顺序：热水室温冷水实验结论温度越高，化学反应速率越快创新发掘1.两组实验中na2s2o3的浓度，h2so4的浓度和用量为什么相同？分析：该实验只探究温度对化学反应速率的影响，要求两组对比实验中溶液的浓度不对实验造成影响。2.为什么na2s2o3溶液和h2so4先加热或冷却一段时间后再混合？分析：先使na2s2o3和h2so4的温度相同，减少实验过程中加热或冷却的时间，减少实验误差实验中酸性kmno4溶液的浓度为什么不用0.1 moll1，而使用0.01 moll1？分析：kmno4的浓度和用量过大，褪色的时间越长，不利于观察实验现象。个性评点1.人教版教材实验中生成了对环境有污染的so2气体，而苏教版教材克服了这一缺点，增强了环保意识。2.人教版教材实验中用na2s2o3与稀h2so4产生黄色浑浊的反应现象更明显，更易于观察。3.人教版教材实验是先分别加热(或冷却)溶液然后再混合，而苏教版教材实验是先将溶液混合再加热(或冷却)，因加热(或冷却)有一个时间过程，这样再利用时间的长短判断化学反应速率的快慢会造成一定的实验误差，而人教版教材实验克服了这一点，增强了实验的可信度。1下列四个试管中，过氧化氢分解产生氧气的反应速率最快的是()试管温度过氧化氢溶液浓度催化剂a常温3%b常温6%c水浴加热3%d水浴加热6%mno2解析：选d温度越高，反应物的浓度越大，反应速率就越快，使用催化剂能加快化学反应速率。2已知4h4io2=2i22h2o，现有1 mol/l ki溶液、0.1 mol/l h2so4溶液和淀粉溶液，请探究溶液出现蓝色的时间与温度的关系。并填写下表：试剂种类及用量0.1 mol/l h2so4 5ml、1mol/l ki溶液5 ml、3滴淀粉溶液0.1 mol/l h2so4 5ml、1 mol/l ki溶液5 ml、3滴淀粉溶液实验温度试剂加入顺序及理由实验现象结论解析：已经给出相关的离子方程式4io24h=2i22h2o，在不加酸的情况下，o2不能氧化i，所以要先向一定体积的ki溶液中滴加淀粉溶液，然后再加入稀硫酸。答案：试剂种类及用量0.1 mol/l h2so4 5ml、1mol/l ki溶液5 ml、3滴淀粉溶液0.1 mol/l h2so4 5ml、1 mol/l ki溶液5 ml、3滴淀粉溶液实验温度置于热水中置于冷水中试剂加入顺序及理由ki溶液淀粉溶液h2so4溶液，若先加ki、h2so4，再加入淀粉溶液，则会导致实验失败实验现象变蓝色早变蓝色晚结论升高温度可加快反应速率考查外界条件对化学反应速率的影响例1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abc 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；升高温度，可以加快反应速率；不断地振荡可以增大反应物之间的接触面积，从而可以加快反应速率。答案d解答此类题目的关键是把握影响反应速率的因素：对于浓度的影响应注意固体或纯液体的浓度可视为常数，增加或减少固体或纯液体的量其浓度不改变，反应速率亦不改变，但增大固体反应物的表面积可增大反应速率。1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增大体积使压强减小b体积不变减少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。答案：b考查化学反应速率的图像化学反应速率图像是将化学反应速率变化的情况在直角坐标系中以图的形式表达的结果，是化学反应速率变化规律的反映。在认识和应用化学反应速率图像时，要立足于化学方程式，应用化学反应速率变化的规律，分析直角坐标系及其图像的含义。此类问题主要包括反应速率与反应物浓度、气体压强、反应温度、催化剂等外界条件的关系以及反应过程中的速率变化等定性关系。1定性图像(1)全程速率时间图：如zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化如图1所示。图1ab段：zn与盐酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，化学反应速率逐渐增大；bc段：随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小。(2)速度温度图：其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大；其他条件一定，反应速率随着温度的降低而减小，如图2a所示。图2(3)速率压强图：其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大；其他条件一定，减小气态反应物的压强(增大容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小，如图2b所示。2定量图像定量图像主要是指反应物或生成物的物质的量(或物质的量浓度)与反应时间t的定量关系。如图3所示图3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knab4 ml 0.01 mol/l的kmno4溶液，分别和不同浓度的h2c2o4(草酸)溶液各2 ml反应0.1 mol/l的h2c2o4溶液0.2 mol/l的h2c2o4溶液c5 ml 0.1 mol/l na2s2o3溶液和5 ml 0.1 mol/l h2so4溶液反应热水冷水d5 ml 4%的过氧化氢溶液分解放出o2无mno2粉末加mno2粉末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的3点(1)看清起点、终点，分清反应物和反应产物。(2)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应，要特别注意分析渐变和突变的原因。(3)增大反应物浓度的瞬间，v正突变，v逆渐变。升高温度，使用催化剂，v正、v逆均突变。2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：选c增大压强，正、逆反应速率均增大，选项a、b、d错误。课堂双基落实1(好题共享选自苏教版教材p40t3)要增大铁与盐酸反应的速率，所采取的下列措施中无效的是()a增大盐酸的浓度b提高反应的温度c增大压强 d用铁粉代替铁片解析：选c该反应的反应物中没有气体，增大压强对该反应的反应速率几乎没有影响。2增大压强对下列反应的速率无影响的是()aco2(g)ca(oh)2=caco3h2obh2(g)i2(g)=2hi(g)cnaclagno3agclnano3dn2(g)3h2(g)2nh3(g)解析：选c对于反应前后没有气体参与或生成的反应，如选项c中的反应，则压强对化学反应速率无影响。3用3 g块状大理石与30 ml 3 moll1盐酸反应制取co2气体，若要增大反应速率，可采取的措施是()再加入30 ml 3 moll1盐酸改用30 ml 6 moll1盐酸改用3 g粉末状大理石升高温度a bc d解析：选b盐酸浓度并未增大；改用粉末增大了接触面积，反应速率加快；升温，反应速率加快。4在恒温、恒容的密闭容器中进行反应a(g)b(g)c(g)。若反应物的浓度由2 moll1降到0.8 moll1需20 s，那么反应物浓度由0.8 moll1降到0.2 moll1所需反应时间为()a10 sb大于10 sc小于10 s d无法判断解析：选b随浓度降低反应速率应逐渐减慢，开始20 s内的平均反应速率为v0.06 moll1s1，而后一阶段v10 s。5(好题共享选自苏教版教材p41t8)等质量的铁与过量盐酸在不同的实验条件下进行反应(实验数据见下表)，c为盐酸的浓度(moll1)，测定反应相同时间后产生氢气的体积v。则v值最大的组是_(填组别序号)，其原因是_。组别c/moll1温度/铁的状态12.025块状22.530粉末32.550块状42.550粉末解析：3、4组温度最高，且4组使用的是铁粉，故4组反应最快，相同时间内产生h2的量最多。答案：44组使用盐酸的浓度最大，温度最高且使用是粉末状的铁，反应速率最快，相同时间内生成的h2最多。课下综合检测1将质量相同的锌粉分别投入下列四个烧杯的溶液中，反应速率最快的是()解析：选d当反应中一种反应物相同时，反应速率的快慢取决于另一种反应物的浓度而不是用量。四个烧杯中所用的酸虽然不同，但反应的快慢都是由c(h)的大小决定的。a项，c(h)2 moll1，b项，c(h)小于2 moll1，c项，c(h)2 moll1，d项，c(h)4 moll1，故烧杯d中反应的反应速率最快。2.(好题共享选自苏教版教材p40t4)右图为反应n23h22nh3的速率v(n2)变化的图像，则横坐标不可能是()a反应时间 b温度c压强 dn2的浓度解析：选a随着反应的进行，n2的浓度逐渐减小，反应速率减小而不是增大，故横坐标不可能是反应的时间。3在气体反应中，改变条件：增大反应物的浓度，升高温度，增大压强，移去生成物，加入催化剂。能使反应物中活化分子数和活化分子的百分数同时增大的方法是()a bc d解析：选c升高温度，分子的能量升高，使更多的分子转化为活化分子，增大了活化分子的百分数；使用催化剂可降低反应的活化能，使更多的分子在自身能量不变的前提下也成为活化分子，增大了活化分子的百分数。活化分子的百分数增大，活化分子数也增大。4为了探究影响化学反应速率的因素，4位同学分别设计了下列4个实验，其中结论不正确的是()a将大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度、相同温度下的盐酸反应时，两者快慢相同b盛有相同浓度双氧水的两支试管，一支加入mno2放在冷水中，一支直接放在冷水中，前者反应快c将浓硝酸分别放在冷暗处和强光下，发现强光下的浓硝酸分解得快d升高温度，h2o2的分解速率加快，原因是反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多解析：选a影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，镁、铝的活泼性不同，故两者与同浓度的盐酸反应快慢不同。5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反应乙在500时，用v2o5作催化剂，10 mol so2和5 mol o2反应丙在450时，8 mol so2和5 mol o2反应丁在500时，8 mol so2和5 mol o2反应a甲、乙、丙、丁 b乙、甲、丙、丁c乙、甲、丁、丙 d丁、丙、乙、甲解析：选c催化剂、温度对化学反应速率影响程度较大，其中催化剂为最大，浓度、压强影响程度相对较小，同温时乙中速率最快，同时无催化剂时，甲中浓度大于丁中浓度，故甲丁，丙温度最低，速率最慢，故c正确。6设cco22co(正反应为吸热反应)的反应速率为v1；n23h22nh3(正反应为放热反应)的反应速率为v2，对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为()a都增大 b都减小cv1增大，v2减小 dv1减小，v2增大解析：选a温度升高，反应速率加快，所以v1和v2均增大。7下表中是各组反应的反应物和反应温度，反应刚开始时，放出h2速率最快的是()编号金属(粉末状)/mol酸的浓度及体积反应温度/amg,0.16 moll1硝酸10 ml60bmg,0.13 moll1盐酸10 ml60cfe,0.13 moll1盐酸10 ml60dmg,0.13 moll1硫酸10 ml60解析：选dmg比fe活泼，与盐酸反应mg更快，c比b反应缓慢；mg与稀hno3反应不产生h2，a不符合题意；d项中c(h)是b项中c(h)的2倍，故d项中反应速率最快。8下列有关化学反应速率的说法中，正确的是()a100 ml 2 moll1的盐酸与锌反应时，加入适量的nacl溶液，生成h2的速率不变b用铁片和稀硫酸反应制取h2时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生h2的速率c二氧化硫的催化氧化反应是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢d汽车尾气中的co和no可以缓慢反应生成n2和co2，减小压强，反应速率减慢解析：选da项，加入nacl溶液，相当于稀释盐酸，使其浓度降低，反应速率减慢；b项，改用铁片与浓硫酸反应时，若在常温下，则铁片发生钝化，若在加热条件下，则反应生成二氧化硫气体，得不到h2；c项，化学反应不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，化学反应速率都加快；d项，对有气体参与的反应，减小压强，气体的浓度降低，反应速率减慢。9双选题将盐酸滴到na2co3粉末上，能使反应的最初速率加快的是()a盐酸浓度不变，使用量增大一倍b盐酸浓度增加一倍，用量减至原来的c增大na2co3粉末的量d使反应在较高温度下进行解析：选bdna2co3粉末为固体，改变固体的量不影响反应速率，要加快最初反应速率则需要增大盐酸浓度或升高温度，选b、d项。10硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：na2s2o3h2so4=na2so4so2sh2o，下列各组实验中最先出现浑浊的是()实验反应温度/na2s2o3溶液稀h2so4h2ov/mlc/moll1v/mlc/moll1v/mla2550.1100.15b2550.250.210c3550.1100.15d3550.250.210解析：选d本题考查浓度和温度两个因素对反应速率的影响。四个实验混合后硫酸的浓度都相同，a与c实验na2s2o3浓度相同，b与d na2s2o3浓度相同，且前者小于后者，而实验d比实验b温度高，故实验d反应速率快，最先出现浑浊。11在一密闭容器中充入1 mol h2和1 mol i2，压强为p(pa)，并在一定温度下使其发生反应：h2(g)i2(g)2hi(g)h0。(1)保持容器容积不变，再向其中充入1 mol h2，反应速率_，