高中化学人教版第六章第二节化学反应速率与影响因素（教师版）

高中化学人教版（2019）必修第二册第六章第二节化学反应速率与影响因素【问题查找】1.有人研究了340K时N2O5的分解反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)，得到不同物质在不同时刻的浓度，见下表。t/min01234c(N2O5)/mol·L－10.1600.1140.0800.0560.040c(O2)/mol·L－100.0230.0400.0520.060图像能够非常直观地描述物理量的变化趋势。请你在下图中作出c(NO2)­t图像。

数据处理是化学实验过程中非常重要的一个环节。请计算3～4min时v(N2O5)=______________。

（3）各物质的化学反应速率之间的关系：________________。

（4）乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用下图装置进行定量实验。应该测定的实验数据是___________________________________。

（5）利用所学的知识，描述升温到800K时N2O5的分解速率加快的原因____________。答案：(1)图略(2)v(N2O5)=0.16/mol·L－1·min－1。(3)反应速率比等于各物质的化学计量数之比。(4)单位时间内收集到的气体的体积或收集相同体积气体时所需要的时间。(5)升高温度活化分子百分数增多，有效碰撞次数增多，反应速率加快。【要点精讲】【学习目标】理解化学反应速率的概念和计算公式，并能根据给定的相关信息书比较化学反应速率与系数的关系和化学反应速率的快慢比较。知道化学反应速率测定实验的原理和测定方法，能正确利用实验数据计算出化学反应速率。掌握三段式的计算方法，能根据题目条件，运用三段式求解化学反应速率的计算。理解影响化学反应速率的微观因素和宏观因素，并能运用相关影响因素进行有关化学反应速率变化的判断。【目标分解】理解化学反应速率的概念和计算公式，并能根据给定的相关信息书比较化学反应速率与系数的关系和化学反应速率的快慢比较。1.1知道并理解化学反应速率的概念和计算公式1.2理解化学反应速率与系数的关系，并能应用速率与系数关系求解速率数值之比1.3掌握化学反应速率的快慢比较方法知道化学反应速率测定的原理和测定方法，能利用实验数据计算出化学反应速率2.1掌握化学反应速率测定实验的原理利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质进行测定。2.2会根据颜色变化、产生气体的体积或产生沉淀的质量等实验数据计算反应速率掌握三段式的计算方法，能根据题目条件，运用三段式求解化学反应速率的计算3.1掌握化学反应速率计算的基本模式——“三段式”，能根据起始、转化、终态的浓度变化列式求解反应速率。理解影响化学反应速率的微观因素和宏观因素，并能运用相关影响因素进行有关化学反应速率变化的判断4.1理解影响化学反应速率的微观因素活化分子百分数和有效碰撞4.2理解影响化学反应速率的宏观因素浓度、温度、压强对反应速率的影响4.3运用影响化学反应速率的微观因素、宏观因素来进行有关化学反应速率变化的判断。【教学过程】精讲1化学反应速率教师;我们之前学过一个实验，2g锌粒分别与40mL1mol·L－1的H2SO4和40mL4mol·L－1的H2SO4反应，当收集到同样多的H2时，后者所用的时间较短，说明两个反应，速率不一样，那你还记得反应速率的基本概念吗？学生：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。是一个表示反应快慢的物理量。教师：恩，对。那你还记的它的计算公式和符号的意义吗？学生：计算公式：，v表示化学反应速率，△c表示浓度变化，△t表示时间。对于△c(反应物)＝c(初)-c(末)△c(生成物)＝c(末)-c(初)教师：你能写出反应速率的单位吗？学生：单位一般为：mol·L1·min1、mol·L1·s1或mol/(L·min)、mol/(L·s)教师：很好，注意一下细节点，在“/”后面一定要加括号，而不能写成“mol/L·min”、“mol/L·s”教师：我们知道了化学反应速率的计算公式，那么化学反应速率与系数有什么关系呢学生：对某一具体的化学反应来说，用不同物质的物质的量浓度变化来表示化学反应速率时，数值往往不同，但其数值之比等于化学方程式中的计量数之比。如在方程式aA(g)+bB(g)=dD(g)+eE(g)中，v(A)﹕v(B)﹕v(D)﹕v(E)=a:b:d:e教师：我们知道了化学反应速率与系数的关系，那么化学反应速率的快慢如何比较呢？

学生：知道，直接比较化学反应速率与对应化学计量数的比值如aA+bBpY+qZ，即比较与，若，则A表示的反应速率比B大。教师：说的很对，那么你知道它有哪些注意事项吗？学生：比较时须注意化学反应速率单位的一致性教师：好，知道了反应速率快慢的比较，我们来做一下巩固练习第1题。教师：化学反应速率中有一个很重要测定方法，化学反应速率的测定实验

教师：它的测定原理是利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质进行测定。那你知道它的测定方法吗？学生：知道，测定方法有两种。（1）根据颜色变化在溶液中，当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。（2）根据释放出气体的体积2g锌粒分别与40mL1mol·L－1的H2SO4和40mL4mol·L－1的H2SO4反应，当收集到同样多的H2时，后者所用的时间较短，说明4mol·L－1的H2SO4与锌反应比1mol·L－1的H2SO4与锌反应的速率快。教师：我们掌握了测定原理和测定方法，做一下巩固练习第2题，练习一下。教师：掌握了化学反应速率的测定方法，那你会用三段式来求解反应速率吗?我们来看一个例子？1mol·L1N2和3mol·L1H2反应，5s内生成了0.4mol·L1的NH3，求生成H2的反应速率？（用三段式求解）学生： N2(g) + 3H2(g)⇌ 2NH3(g)起始c(mol·Ｌ1) 13 0转化c(mol·Ｌ1) 0.2 0.6 0.4终态c(mol·Ｌ1) 0.8 2.4 0.4求得：VH2=0.6mol·L1/5S=0.12mol·L1S1教师：好，掌握的不错，那我们来做一下巩固练习4、5题。精讲2影响化学反应速率的因素教师：我们之前学习过化学反应速率的因素有微观和宏观两个方面的因素，你知道影响反应速率的微观因素是什么吗？学生;活化分子百分数和有效碰撞教师：那你知道活化分子百分数和有效碰撞的意义吗?学生：活化分子百分数=活化分子数目÷分子总数有效碰撞是活化分子间取向正确的碰撞教师：那你知道什么是活化分子吗？学生：能量高于分子平均能量，能参加反应的分子叫活化分子。教师：好，知道了活化分子和有效碰撞，你自己总结一下化学反应的实质。学生：①化学反应的实质是原子的重新组合②化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键形成的过程③化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞教师：掌握了微观方面的因素，你知道影响反应速率的宏观因素是什么吗？学生：主要因素：反应物本身的性质；外界因素：浓度、温度、压强、催化剂、接触面积等。教师：好，那你可以总结一下浓度对反应速率的影响吗？其它条件不变时，增加反应物浓度，化学反应速率加快。教师：那你知道浓度增大，速率增大的原因吗？学生：其他条件不变时，增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的几率增大，化学反应速率加快。反之，减小反应物的浓度，化学反应速率减慢教师：好，那教师提一个问题，看你知不知道？对于反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，增加C的量，反应速率如何变化？学生：固体的浓度视为常数，因此加入固体C，反应速率基本不变。教师：掌握了浓度对反应速率的影响，你能总结下压强反应速率的影响吗？学生：其它条件不变时，增大压强（减小容器容积），化学反应速率加快；教师：那你知道原因吗？学生：对于气体反应而言，增大压强，相当于增大了单位体积的活化分子数，有效碰撞几率增大，反应速率加快；反之，减小压强，反应速率减慢。教师：好，那教师提俩个问题，你回答一下？在恒温恒容容器中，SO2和O2发生反应，充入稀有气体Ar，容器内气体的总压强如何变化？化学反应速率如何变化？学生：容器内气体压强增大，反应速率不变。教师：在恒温恒压容器中，SO2和O2发生反应，充入稀有气体Ar，容器体积如何变化？化学反应速率如何变化？学生：容器体积增大，反应速率减小。教师：好，既然你都懂了，我们用这个题目来检测一下。

反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)在可变容积的密闭容器中进行，下列的改变，对化学反应速率的影响如何？A．容器的体积缩小一半B．保持体积不变，充入N2C．保持体积不变，充入H2学生：A.增大B.不变C.减小教师：掌握了压强对反应速率的影响，你能总结下温度反应速率的影响吗？学生：其他条件不变时，升高温度，反应速率加快。教师：那你知道原因吗？学生：其他条件相同时，升高温度，提高了活化分子的百分数和较高能量的分子间的碰撞频率，使分子间有效碰撞的几率增加，反应速率加快反之，降低温度，反应速率降低。教师：好，不错，教师补充一个经验规律：一般来说，温度每升高10℃，反应速率2～4倍。教师：掌握了温度对反应速率的影响，我们来总结下催化剂对反应速率的影响吧？学生：加入（正）催化剂可加快反应速率。教师：你可以讲一下原因吗？学生：加入催化剂，改变了反应的路径，降低了反应所需的活化能，提高了反应体系中活化分子的百分数，使有效碰撞的几率提高，反应速率加快。（内化过程：教师引导学生完成下面空格。）注意：根据图象填空。其中途径Ⅰ表示催化剂，途径Ⅱ表示催化剂。图中E1、E2都是该反应的活化能，但E2E1，是因为使用了催化剂，降低了反应所需要的活化能。答案：催化剂对反应速率的影响加快．活化能．百分数．有效碰撞．加快注意：没有使用．使用．<教师：你还知道其他因素对化学反应速率的影响学生：知道。例如：增大固体物质的接触面积，通过光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等等，都可以增大反应速率。教师：好，掌握了浓度、温度、压强的影响，我们来做一下6、7题。【查漏补缺】1.在2A+B3C+4D反应中，表示该反应速率最快的是（）A.v(A)=0.5mol/(L·s)

B.v(B)=0.3mol/(L·s)

C.v(C)=l8mol/(L·min)

D.v(D)=1mol/(L·s)答案：B2.少量铁片与100mL0.01mol/L的稀盐酸反应，反应速率太慢，为了加快此反应速率而不改变H2的产量，从以下方法：①加H2O②加KNO3溶液③滴入几滴浓盐酸④加入少量铁粉⑤加NaCl溶液⑥滴入几滴硫酸铜溶液⑦升高温度（不考虑盐酸挥发）⑧改用10mL0.1mol/L盐酸中，可行的是（）A．①⑥⑦

B．③⑤⑧

C．③⑦⑧

D．③④⑥⑦⑧

答案：C

3．一定量的锌粉和3mol/L的过量盐酸反应，当向其中加人少量的下列物质时能加快化学反应速率但不影响产生H2总量的是（）①铁粉②银粉③石墨粉④稀硝酸⑤CaCO3⑥浓盐酸A．②④⑥

B．①②⑤⑥

C．②③⑥

D．②③④⑥

答案：C4.已知某反应的各物质浓度数据如下：aA(g)+bB(g)⇌2C(g)起始浓度(mol/L) 3.0 1.002s末浓度(mol/L) 1.8 0.6 0.8据此可推算出上述方程式中各物质的计量数之比是（）A．9﹕3﹕4 B．3﹕1﹕2C．2﹕1﹕3 D．3﹕2﹕2答案：B5．一定温度下，在密闭容器中，发生反应：2NO2⇌2NO+O2，经过一段时间后，测得混合气体中NO2浓度为0.06mol/L，O2的浓度为0.12mol/L，且各物质的浓度不再发生变化，求：NO2的起始浓度？答案：2NO2⇌2NO+O2起始c(mol·Ｌ1)a00转化c(mol·Ｌ1) 0.240.240.12终态c(mol·Ｌ1) 0.060.240.12c(NO2)=0.06+0.24=0.3mol/L6.下列说法不正确的是A．其他条件不变时,加入反应物，活化分子百分数增大，化学反应速率增大

B．其他条件不变时,升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率增大

C．其他条件不变时,增大气体压强，活化分子百分数不变，化学反应速率增大

D．其他条件不变时,使用催化剂，活化分子百分数增大，化学反应速率增大答案：A7.如下图所示，相同温度下，在容器Ⅰ和Ⅱ中分别充入等物质的量的HI，发生反应2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)。下列关于反应起始时容器Ⅰ和Ⅱ中活化分子的说法正确的是（）A．Ⅰ中活化分子数比Ⅱ中多B．Ⅰ中活化分子数比Ⅱ中少C．Ⅰ中活化分子百分数比Ⅱ中少D．Ⅰ和Ⅱ中活化分子百分数相等答案：D8.用酸性KMnO4和H2C2O4（草酸）反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为：2MnO4+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。某实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计方案如下（KMnO4溶液已酸化）：实验序号A溶液B溶液①20mL0.lmol·Ll

H2C2O4溶液l

KMnO4溶液②20mL0.2mol·Ll

H2C2O4溶液l

KMnO4溶液该实验探究的是______对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是_____（填实验序号）。

(2)若实验①在2min末注射器的活塞向右移动到了bmL的位置，则这段时间的反应速率可表示为v(CO2)=______mL/min。若实验②在tmin收集了4.48×103LCO2（标准状况下），则tmin末c(MnO4)=______。

(3)该小组同学发现反应速率总是如图二，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：①___________、②___________。答案：

草酸的浓度②＞①

(b20)/2

5.2×10－3mol/L

产物Mn2+是反应的催化剂反应放热

H2C2O4H++HC2O4－

HC2O4－H++C2O42－

前一步电离出的H+对后面的电离有抑制作用【梳理优化】【查漏补缺】1.NaHSO3可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗时才有I2析出。某课题组用0.02mol/LNaHSO3溶液和0.02mol/LKIO3溶液，以及淀粉作指示剂，通过测定溶液变蓝所用时间来探究影响化学反应速率的因素。

（1）写出NaHSO3溶液与过量KIO3溶液反应生成I2的离子方程式：________________________________________。（2）调节反应物浓度和温度进行对比实验，记录结果如下：编号NaHSO3溶液（mL）KIO3溶液（mL）H2O（mL）反应温度（℃）/变蓝时间（t/s）①1015a10t1②1040010t2③10b020t3表中a=_________，b=_________。

（3）改变反应温度，重复实验③，得到温度(T)与溶液变蓝所需时间(t)的关系如下图所示（“×××”表示超过50℃后溶液不会再变蓝）。\①在30℃下，若溶液变蓝时，I2的物质的量为nmol，则从反应开始至溶液变蓝，IO3的平均反应速率为_______mol·L1·s1(写出表达式即可，不要化简)。②根据图像，请你描述低于50℃时，溶液变蓝所需时间与反应温度的关系：_________________________________。（4）将NaHSO3溶液与KIO3溶液混合(预先加入可溶性淀粉为指示剂)，用速率检测仪检测出起始阶段反应速率逐渐增大，一段时间后反应速率又逐渐减小。课题组在排除浓度、温度等影响因素后，对起始阶段反应速率逐渐增大的原因提出如下假设，请你完成假设二：假设一：反应生成的I2对反应起催化作用；I2浓度越大反应速率越快；

假设二：________________________________________________________；

假设三：________________________________________________________；（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容（反应速率可用测速仪测定）。实验方案预期实验现象和结论第一步：在烧杯甲中将NaHSO3溶液与过量KIO3溶液混合，用测速仪测定起始时的反应速率V（甲）第二步：在烧杯乙中______________________，测定其起始阶段的相同时间内的反应速率V(乙）若__________，则假设一成立答案：

（1）2IO3+5HSO3="5"SO42+I2+3H++H2O

（2）25

，40（3）①

②温度低于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越短

温度高于30℃时，温度越高，溶液变蓝所需时间越长

（4）反应生成的H+对反应起催化作用，H+浓度越大反应速率越快；反应生成的SO42对反应起催化作用，SO42浓度越大反应速率越快

（5）在烧杯乙中进行同一反应（不同的是乙烧杯中预先加入少量I2，其他反应条件均完全相同）

若V（甲）<V（乙）则假设一成立【举一反三】1．利用钛白工业的副产品FeSO4（含TiO2+、Al3+）可以生产电池级高纯超微细草酸亚铁。其工艺流程如下：已知:①过滤1得到的滤渣的主要成分是Al(OH)3、H2TiO3。②5Fe2++MnO4+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O③5C2O42+2MnO4+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O（1）沉淀过程的反应温度为40℃，温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有（2）沉淀反应的离子方程式是______________。（3）将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸亚铁溶液混合，测得反应液中Mn2+的浓度随反应时间t的变化如下图，其变化趋势的原因可能为________。答案：（1）NH3•H2O受热易分解，挥发出NH3，Fe(OH)2受热易分解

Fe2++2NH3·H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+

0.0108mol

（2）由题意知氧化C2O42和Fe2+共消耗0.2000mol·L1标准KMnO4溶液体积31.60mL，步骤3、4标准KMnO4溶液只氧化Fe2+消耗KMnO4溶液体积10.00mL，所以C2O42消耗KMnO4溶液体积为（）=21.60mL，由5C2O42+2MnO4+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O得5C2O42～2MnO4，所以C2O42的物质的量为21.60×103×0.2000×5/2=0.0108mol

（3）生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快【优化】1.影响化学反应速率的外因影响外因单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增加增加不变增加加快增大压强增加增加不变增加加快升高温度不变增加增加增加加快使用催化剂不变增加增加增加加快2.解图像题三步曲：“一看”“二想”“三判断”(1)“一看”——看图像①看面：弄清纵、横坐标的含义。②看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。③看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。④看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。⑤看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。(2)“二想”——想规律看完线后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。(3)“三判断”通过对比分析，作出正确判断。3.数形结合思想——用化学反应速率图像突破化学平衡概念（类比法对本次课内容做一个延伸）平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任一平衡体系增大反应物的浓度v正、v逆均增大，且v正′>v逆′正向移动减小反应物的浓度v正、v逆均减小，且v逆′>v正′逆向移动任一平衡体系增大生成物的浓度v正、v逆均增大，且v逆′>v正′逆向移动减小生成物的浓度v正、v逆均减小，且v正′>v逆′正向移动正反应方向为气体体积增大的放热反应增大压强或升高温度v正、v逆均增大，且v逆′>v正′逆向移动减小压强或降低温度v正、v逆均减小，且v正′>v逆′正向移动任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡正催化剂或增大压强v正、v逆同等倍数增大平衡不移动负催化剂或减小压强v正、v逆同等倍数减小【强化巩固】1.一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)+I2(s)ΔH>0，若0~15s内c(HI)由0.1mol·L1降到0.07mol·L1，则下列说法正确的是()A．0~15s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)="0.001"mol·L1·s1

B．c(HI)由0.07mol·L1降到0.05mol·L1所需的反应时间小于10s

C．升高温度正反应速率加快，逆反应速率也加快

D．减小反应体系的体积，正逆反应速率增大程度相等答案：C2.足量的铁片与一定量的稀H2SO4反应制取氢气时，要使氢气的生成速率减慢，但又不能影响其总量，下列措施中能达到目的是(

)①加水②改用98%的H2SO4③加热④滴几滴CuSO4⑤改用Fe粉⑥加入Na2SO4溶液⑦加入Na2CO3⑧加入CH3COONa

⑨加入KNO3溶液A．①⑥⑧

B．①⑥⑧⑨

C．②③④⑤

D．③④⑤

答案：A在C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)反应中，可使反应速率增大的措施是①增大压强②增加炭的量③通入CO2④恒压下充入N2⑤恒容下充入N2⑥升温A．①③④

B．①③⑥

C．②④⑥

D．③⑤⑥

答案：C某小组拟用含稀硫酸的KMnO4溶液与H2C2O4溶液（弱酸）的反应（此反应为放热反应）来探究“条件对化学反应速率的影响”，并设计了如表的方案记录实验结果（忽略溶液混合体积变化）。限选试剂和仪器：0.20mol/LH2C2O4溶液、0.010mol/LKMnO4溶液（酸性）、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽编号V(0.20mol/LH2C2O4溶液)/mLV(蒸馏水)/mLV(0.010mol/LKMnO4溶液)/mLM(MnSO4固体)/gT/℃乙①2.004.0050②2.004.0025③1.0a4.0025④2.004.00.125

回答下列问题：

（1）完成上述反应原理的离子方程式：___________________________。

（2）上述实验①②是探究________________对化学反应速率的影响；若上述实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响，则a为___________________________；乙是实验需要测量的物理量，则表格中“乙”应填写______________________。上述实验②④是探究___________________对化学反应速率的影响。（3）为了观察紫色褪去，草酸与高锰酸钾初始的物质的量需要满足的关系n(H2C2O4)：n(KMnO4)最小为：____________________。答案：（1）

2MnO4+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

（2）温度

1

t（溶液褪色时间）/s

催化剂（3）

5/2【课后练习】1．在密闭容器中进行反应CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H＞0，测得c（CH4）随反应时间（t）的变化如图所示．下列判断正确的是（

）

A．恒温下，缩小容器体积，平衡后c（H2）减小

B．0～5min内，v（H2）=0.1mol/（L•min）

C．10min时，改变的外界条件可能是升高温度

D．12min时，反应达平衡的本质原因是气体总质量不再变化答案