第一节化学反应速率第2课时（导学案）（原卷版）

第一节反应反应速率课时2影响化学反应速率的因素活化能一、知识目标1.通过实验，从宏观上掌握外界因素（浓度、压强、温度、催化剂等）影响化学反应速率的规律。2.理解简单碰撞理论，明确有效碰撞、活化分子、活化能等概念，能从微观角度解释外界因素对化学反应速率的影响。3.掌握基元反应和反应历程的基本概念，了解反应历程对化学反应的影响。4.学会运用控制变量法设计实验探究影响化学反应速率的因素，提高设计探究方案、进行实验探究的能力。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上观察外界因素对化学反应速率的影响，从微观层面理解其本质原因，建立宏观现象与微观本质的联系。2.证据推理与模型认知：通过分析实验数据和现象，建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型，培养逻辑推理和归纳总结能力。3.科学探究与创新意识：通过实验探究活动，培养科学探究精神和创新意识，提高解决实际问题的能力。4.科学态度与社会责任：了解飞秒化学等前沿领域，认识化学科学对人类社会发展的重要贡献，培养科学态度和社会责任感。一、学习重点1.浓度、压强、温度和催化剂等外界因素对化学反应速率的影响。2.简单碰撞理论，用有效碰撞、活化分子和活化能等概念解释外界因素对化学反应速率的影响。二、学习难点1.运用简单碰撞理论解释外界因素对化学反应速率的影响。2.控制变量法在实验探究中的应用。一、实验探究影响化学反应速率的外界因素Ⅰ、定性研究影响化学反应速率的因素1．科学研究的基本步骤提出问题→收集化学事实与信息→提出假设→设计实验方案→实验探究→得出结论化学事实和信息提出假设——反应速率的影响因素Na与水的反应比Mg与水的反应剧烈____________食物真空保存变质慢____________夏天食物变质快____________向H2O2中加入MnO2后会迅速分解产生气泡____________将等质量的铁片与铁粉放入稀硫酸中，铁粉产生气泡较快____________2.化学反应速率的定性描述能体现化学反应速率的反应现象有：颜色_______快慢，产生气泡_______，产生浑浊快慢，固体减少快慢等。3．定性研究影响化学反应速率的因素（1）实验原理Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑（2）实验方案设计影响因素实验步骤实验现象实验结论浓度均出现_______，但后者______________增大反应物浓度，化学反应速率_______温度混合后均出现_______，但70℃热水一组______________升高温度，化学反应速率_______催化剂前者______________，后者______________催化剂能_______化学反应速率Ⅱ、定量研究影响化学反应速率的因素1．原理：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑2．实验操作：按如图所示安装两套装置A、B，在锥形瓶内各盛大小相同的2g锌粒，通过分液漏斗分别加入40mL1mol·L－1和40mL4mol·L－1的硫酸溶液。3．实验记录及结论(记录收集10mLH2所用的时间)加入试剂反应时间(填“长”或“短”)反应速率(填“快”或“慢”)结论1mol·L－1H2SO4溶液______________增大反应物浓度，化学反应速率_______4mol·L－1H2SO4溶液______________4.实验拓展探究在用上述实验测定锌与硫酸反应的速率时：（1）为确保测定的准确性，应注意哪些事项？________________________________________________________（2）用上述装置测定化学反应速率时，操作、药品无误，结果测定速率偏大，从装置缺陷的角度分析可能的原因是___________________________________。（3）除了测定氢气的体积外，你还能设计哪些方案测定锌与稀硫酸反应的速率？________________________________________________________二、外界因素对化学反应速率的影响1．浓度增大反应物的浓度，化学反应速率_______；减小反应物的浓度，化学反应速率_______。注意事项①浓度对速率的影响适用于气体或溶液参与的反应，固体和纯液体的浓度视为常数。②对于离子反应，实际参加反应的离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。2．压强增大压强，引起气体反应物浓度_______，化学反应速率_______；减小压强，引起气体反应物浓度_______，化学反应速率_______。注意事项压强对速率的影响适用于有气体参与的反应，且通过浓度对反应速率的影响实现。3．温度升高温度，化学反应速率_______；降低温度，化学反应速率_______。注意事项温度对反应速率的影响适用于除电化学反应外的绝大多数化学反应，如升高温度，不论吸热反应还是放热反应，不论正反应速率还是逆反应速率，均加快。4．催化剂催化剂同等程度的影响正、逆反应速率，正催化剂_______化学反应速率，逆催化剂_______化学反应速率。5．其他因素接触面积、溶剂的性质、光、超声波、磁场、形成原电池等均能影响化学反应速率。注意实际生产生活中，影响一个化学反应速率的因素可能是多方面的。三、活化能1．基元反应（1）含义：大多数化学反应都是分几步完成的，其中的_______反应叫基元反应。（2）特点：大多数化学反应都是由几个基元反应组成的。2．反应历程（反应机理）：大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。反应历程就是多个基元反应构成的反应_______。反应历程中的每一步反应都称为基元反应。3．有效碰撞理论与活化能（1）相关概念①有效碰撞：能够发生______________的反应物分子的碰撞；②活化分子一能量较高，能够发生______________的分子；③活化能：______________的平均能量与所有反应物分子的平均能量的差。（2）发生有效碰撞的条件①发生效碰撞的分子具有较高的能量；②碰撞时有合适的取向。（3）图示①_______表示正反应的活化能，_______表示逆反应的活化能②______________表示反应热4．反应历程中的速率（1）决速反应：活化能_______的反应或速率_______的反应；（2）决速浓度：_______反应中反应物的浓度决定总反应的反应速率。（3）实例：H2（g）＋I2（g）2HI（g），它的反应历程可能是如下两步基元反应：①I2I＋I（快）②H2＋2I2HI（慢），其中慢反应为整个反应的决速步骤。（一）问题探究1.观看视频后思考问题：视频中镁条在空气中剧烈燃烧，铁丝在空气中只是红热，而在氧气中却能剧烈燃烧。请查找资料，分析相同条件下不同化学反应速率不同的原因，以及外界条件（浓度、压强、温度等）对反应速率产生影响的原理。2.关于工业生产中反应速率的控制问题：查找资料，举例说明在工业生产中如何通过改变浓度、压强、温度等条件来提高反应速率，从而提高生产效率。（二）问题思考1.新课导入相关思考问题：结合生活中或者化学实验里遇到的现象，思考浓度、温度、催化剂等因素是如何影响化学反应速率的？2.变量控制方法相关问题问题：在探究影响化学反应速率的因素时，某同学设计了如下实验：在两支试管中分别加入相同体积、相同浓度的过氧化氢溶液，一支试管放在常温下，另一支试管放在热水中。该实验探究的是什么因素对反应速率的影响？请说明理由。（三）归纳总结1.变量控制方法总结问题：请归纳变量控制的步骤，并结合具体例子说明每个步骤的含义和重要性。2.温度对反应速率影响的实验总结问题：通过温度对反应速率影响的实验，总结当其他条件相同时，温度与化学反应速率的关系，并说明温度对反应速率影响的显著程度。（四）例题讲解1.浓度对反应速率影响的例题题目：下列不同条件下的化学反应，反应速率由大到小的顺序正确的一组是（）①常温下20mL含H2SO4和②常温下100mL含H2SO4和③常温下0.05mol/L的H2SO4、④常温下100mL含0.01molH2SA.②④①③B.④②①③C.②①④③D.②①③④2.综合因素对反应速率影响的例题题目：把下列四种溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到A.10∘C20mL3mol/L的Na2S2O3溶液 C.20∘C10mL4mol/L的Na2S2O3溶液 3.化学反应速率比较的例题题目：在反应N2A.v(N2)=0.5mol/(C.v(NH3)=控制变量法是化学实验的常用方法之一。下图实验探究影响反应速率的因素是（）A．浓度B．温度C．催化剂D．固体质量下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是（）A．大小、形状相同的镁片、铁片，前者与盐酸反应放出H₂的速率比后者大B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快C．N₂与O₂在常温、常压下不反应，放电时可反应D．Cu与浓硫酸能反应，而不与稀硫酸反应在一密闭容器中充入1molH₂和1molI₂，在一定温度下使其发生反应：H₂(g)＋I₂(g)⇌2HI(g)ΔH＜0。下列说法正确的是（）A．保持容器容积不变，向其中加入1molH₂(g)，反应速率加快B．保持容器容积不变，向其中加入1molN₂（N₂不参加反应），反应速率一定加快C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molN₂（N₂不参加反应），反应速率一定加快D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molH₂(g)和1molI₂(g)，再次平衡时反应速率一定加快活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O₂反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是（）A．该反应为吸热反应B．产物的稳定性：P₁＞P₂C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19kJ·mol⁻¹D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P₁)＜v(P₂)一定条件下，容积为2L的密闭容器中，将2molL气体和3molM气体混合，发生如下反应：2L(g)＋3M(g)＝xQ(g)＋3R(g)，10s末，生成2.4molR，并测得Q的浓度为0.4mol·L⁻¹。计算：（1）10s末L的物质的量浓度为____________。（2）前10s内用M表示的化学反应速率为________________。（3）化学方程式中x值为________。（4）在恒温恒容条件下，往容器中加入1mol氦气，反应速率_______（填“增大”“减小”或“不变”，下同）。（5）在恒温恒压条件下，往容器中加入1mol氦气，反应速率________。一、外界条件对化学反应速率的影响规律外界因素对化学反应速率的影响注意事项浓度其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小①此规律只适用于气体或溶液的反应，对于固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，改变它们的量一般不会改变化学反应速率。②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压强对于有气体参加的化学反应，在温度、体积一定的条件下，增大压强，反应物的浓度增大，化学反应速率增大；减小压强，反应物的浓度减小，化学反应速率减小①压强只对有气体参加的反应的速率有影响。②压强对反应速率的影响是通过浓度对反应的影响实现的温度其他条件不变时，升高温度，反应速率增大；降低温度，反应速率减慢①温度对反应速率影响的规律，对吸热反应、放热反应都适用。②若是可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，反之均减小催化剂催化剂加快化学反应速率同等程度的影响正、逆反应速率其他因素接触面积、溶剂的性质、光、超声波、磁场等均能影响化学反应速率二、活化分子、有效碰撞与反应速率的关系（1）关系：活化分子的百分数越大，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。（2）解释解释说明：①影响化学反应速率的内因——反应物的组成、结构和性质，决定了反应的活化能的大小；②使用催化剂可降低反应的活化能，增大了活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；③升高反应体系的温度，吸收能量，可增大活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；④增大反应物的浓度，单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；⑤增大气体压强，减小反应体系的体积，单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；⑥增大固体的表面积，增大单体时间和单体体积内的有效碰撞次数，从而增大反应速率。（3）催化剂对反应的影响①催化剂参与反应，降低反应的活化能，加快反应速率②催化剂不能改变反应热，可以降低反应所需的温度，减小反应的能耗③总反应的活化能大于催化反应过程中各分反应的活化能④催化剂具有选择性：相同反应物用不同催化剂生成物不同A+BCA+BD考点一外界因素对化学反应速率的影响1．下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是()A．大小、形状相同的镁片、铁片，前者与盐酸反应放出H2的速率比后者大B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快C.N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应D．Cu与浓硫酸能反应，而不与稀硫酸反应2．此时X与盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最大的是()A．20mL3mol·L－1 B．20mL2mol·L－1C．10mL4mol·L－1 D．10mL2mol·L－13．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)⇌2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不能改变化学反应速率的是()A．缩小容器容积使压强增大 B．恒容，充入N2C．恒容，充入He D．恒压，充入He考点二影响反应速率的因素综合分析1．下列有关化学反应速率的说法正确的是()A．C与CO2反应生成CO时，增加C的量能使反应速率增大B．等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率相等C．SO2的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减小D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，使用催化剂可以增大该化学反应速率2．对于放热反应：A＋B=C，下列条件的改变一定能使化学反应速率加快的是()A．增加A的物质的量 B．升高体系温度C．增大体系压强 D．降低体系温度考点三化学反应速率的图像分析1．碳酸钙与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示，下列结论错误的是()A．反应开始2min内平均反应速率最大B．反应速率先增大后减小C．反应开始4min内温度对反应速率的影响比浓度大D．反应在2～4min内以CO2的物质的量变化表示的反应速率为v(CO2)＝0.1mol·min－12．把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率如图所示。在下列因素中，影响反应速率的因素是()①盐酸的浓度②镁条的表面积③溶液的温度④Cl－的浓度A．①④ B．③④C．①②③ D．②③3．在相同条件下，做H2O2分解对比实验时，其中①加入MnO2催化，②不加MnO2催化。如图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是()实验编号温度/℃pH①251②451③257④251A.实验②在前15min内，M的降解速率最快B．实验①②说明升高温度，M的降解速率增大C．实验①③说明pH越高，越不利于M的降解D．实验②④说明M的浓度越小，降解的速率越慢考点四控制变量法分析化学反应速率的影响因素1．下列装置或操作能达到目的的是()A．装置①用于测定生成氢气的速率B．装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率