高二化学反应速率（通用）

高二化学反应速率【重点内容】浓度、压强、温度和催化剂等对化学反应速率的影响。【重点内容讲解】一、影响化学反应速率的因素：1、内因（决定因素）：反应物的结构和性质；2、外因：主要有浓度、压强、温度和催化剂等，其它因素还包括有固体表面积、光照、超声波、放射线、溶剂、电弧、强磁场、研磨等。只考虑单一因素对化学反应速率的影响（其它因素保持不变），化学反应速率变化的趋势如下表所示：影响因素反应物浓度c压强p温度T使用催化剂化学反应速率vvvv注：纯固体和纯液体的浓度无法改变，只能改变其接触面积；改变压强相当于改变气体的浓度，压强对固体、液体的影响忽略不计；催化剂不特殊声明，均指正催化剂，对于可逆反应，催化剂可以同等地改变正、逆反应速率。各种外因影响化学反应速率的微观机理可利用简化的有效碰撞模型进行解释，如下表所示（只考虑单一因素的影响）：影响因素单位体积分子数目活化分子百分数单位体积活化分子数目单位体积有效碰撞次数化学反应速率反应物浓度c压强p温度T使用催化剂具体解释如下：反应物浓度影响反应速率的原因：反应物浓度增大单位体积分子数目增多单位体积活化分子数目增多单位体积有效碰撞次数增多化学反应速率增大。 压强影响反应速率的原因：增大压强体积变小气体反应物的浓度增大单位体积活化分子数目增加单位体积有效碰撞次数增多化学反应速率增大。 温度影响反应速率的原因：升高温度分子能量增大活化分子百分数增多单位体积活化分子数目增加单位体积有效碰撞次数增多化学反应速率增大。 催化剂影响反应速率的原因：使用催化剂降低总反应的活化能活化分子百分数增多单位体积活化分子数目增加单位体积有效碰撞次数增多化学反应速率增大。下列能量图示中的虚线表示出使用催化剂后对化学反应活化能的影响： 二、实验设计与实施：1、对于研究多个变量的实验，应使用变量控制法，逐一地研究各变量的影响；2、对比实验与空白实验；3、完整的实验报告应包括下列各项内容：实验目的、实验原理、实验用品（仪器、药品）、实验步骤、实验现象或实验数据、实验现象分析或实验数据处理、实验讨论、实验结论；4、实验是判定科学模型或科学假设是否正确的最终法庭。【例题解析】1、某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 molL-1、2.00 molL-1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO3的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。（1）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：实验编号T/K大理石规格HNO3浓度/molL-1实验目的298粗颗粒2.00()实验和探究HNO3浓度对该反应速率的影响；()实验和_探究温度对该反应速率的影响；()实验和_探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响。 （2）实验中CO2质量随时间变化的关系见下图：依据反应方程式CaCO3+HNO3=Ca(NO3)2+CO2+H2O，计算实验在7090 s范围内HNO3的平均反应速率（忽略溶液体积变化，写出计算过程）。（3）请在上图中，画出实验、和中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图。分析：本题为08年广东高考题。此题综合考查了实验设计能力、化学反应速率的计算以及各种因素（温度、浓度、固体表面积）对化学反应速率的影响。（1）根据实验目的制订实验方案，研究多变量的实验应使用变量控制法，即只改变某单一因素，固定其它的因素，进而研究这种变化对实验结果的影响。（2）由图读得：70 s90 s时，m(CO2) = 0.95 g0.85 g = 0.10 g，根据方程式可知： （3）作图要点：因为实验中，HNO3适量，CaCO3过量；实验中，HNO3仍不足量，纵坐标对应的每一个值均为原来的1/2；实验的图象类似，恰好完全反应，但反应条件改变，升高温度或使用大理石细颗粒（增大表面积）可加快反应速率，所以图象曲线斜率变大，平台位置对应的纵坐标与实验相同。答案：（1）实验编号T/K大理石规格HNO3浓度molL-1实验目的 () () 298粗颗粒1.00308粗颗粒2.00298细颗粒2.00（2）1/110 molL-1s-1（3） 2、“碘钟”实验中，3I + S2O82 = I3 + 2SO42的反应速率可以用I3与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20进行实验，得到的数据如下表：实验编号c(I)/molL10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O82)/molL10.0400.0400.0800.0200.040t /s88.044.022.044.0t2回答下列问题：（1）该实验的目的是_。（2）显色时间t2=_。（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40下进行编号对应浓度的实验，显色时间t2的范围为_（填字母）。A、22.0 s B、22.044.0 s C、44.0 s D、数据不足，无法判断（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是_。分析：本题为08年广东高考题。此题考查学生对影响化学反应速率的外界因素（如浓度、温度）及其规律的认识和理解；考查学生对图表的观察、分析以及处理实验数据归纳出合理结论的能力。（1）由表中数据可看出：I、S2O82-浓度越大，反应速率越快，显蓝色所需时间越少；（2）反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比），如由和中数据可列关系：显色时间t20.0400.04088.0 / (0.1200.040) = 29.3 s；（3）升高温度，反应速率加快，故显色时间t222.0 s。答案：（1）研究反应物I与S2O82的浓度对反应速率的影响（2）29.3 s（3）A（4）反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比）3、“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。（1）下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的有_。（填字母） a减少化石燃料的使用 b植树造林，增大植被面积 c采用节能技术 d利用太阳能、风能（2）将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如： a6CO2 + 6H2OC6H12O6bCO2 + 3H2CH3OH +H2O cCO2 + CH4CH3COOH d2CO2 + 6H2CH2=CH2 + 4H2O 以上反应中，最节能的是_，原子利用率最高的是_。（3）文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下： 反应结束后，气体中检测到CH4和H2，滤液中检测到HCOOH，固体中检测到镍粉和Fe3O4。CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如下图所示（仅改变镍粉用量，其他条件不变）：研究人员根据实验结果得出结论：HCOOH是CO2转化为CH4的中间体， 即：CO2HCOOHCH4写出产生H2的反应方程式。由图可知，镍粉是_。（填字母）a反应I的催化剂b反应II的催化剂c反应I、II的催化剂d不是催化剂当镍粉用量从1 mmol增加到10 mmol，反应速率的变化情况是 。（填字母）a反应的速率增加，反应的速率不变b反应的速率不变，反应的速率增加c反应的速率均不变d反应的速率均增加，且反应的速率增加得快e反应的速率均增加，且反应的速率增加得快f反应的速率减小，反应的速率增加分析：本题为08年江苏高考题。此题从生活的热点问题出发，探讨了能源的循环利用和温室效应的解决，着重考查了物质催化反应的过程，结合考查了化学反应速率和对图表的理解解析能力，综合能力要求较高。另外读图时要注意观察横纵坐标的含义和单位。（1）原子利用率等于期望产物的总质量与生成物的总质量之比，只有反应c的原子利用率为100，反应a的生成物中除期望产物（葡萄糖）外还有氧气产生；（2）铁粉与水蒸气在加热条件下生成Fe3O4和氢气，生成的氢气将和CO2反应产生甲酸，进一步和甲酸反应产生甲烷；（3）由于反应是在固定时间（6 h）内完成，之后进行冷却和物质检验，因此检验得到的物质产量（mmol）即可以代表化学反应的平均速率；（4）Ni为有机反应中常用的加氢催化剂之一，反