高中化学专题2第一单元第2课时影响化学反应速率的因素学案苏教版选修4

第2课时影响化学反应速率的因素
[学习目标定位] 1.了解活化能的含义，会用活化能理论解释化学反应速率的影响因素。

2.掌握外界条件(浓度、压强、温度、催化剂)对化学反应速率的影响规律及实质，并会用相应规律解决有关问题。

1．根据课本“信息提示”部分试自学有关碰撞理论的知识。

(1)有效碰撞：能发生反应的碰撞。

(2)活化分子：能量较高，有可能发生有效碰撞的分子。

(3)活化能：活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能。

活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。

(4)普通分子＋活化能
活化
去活化活化分子。

(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、压强对反应速率的影响
1．按表中实验步骤要求，完成实验，观察实验现象并填写下表。

2
反比。

如右图所示，增大压强，体积减小，浓度增大，化学反应速率加
快。

由此可见，压强对反应速率的影响，可以归结为浓度改变对反应速
率的影响。

3．压强对于固体、液体浓度的影响
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。

4．对于反应N2＋3H23，不同条件下，压强对化学反应速率的影响
(1)恒温恒容密闭容器
①充入N2，压强增大，c(N2)增大，化学反应速率加快。

②充入He(注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。

(2)恒温恒压密闭容器
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)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，反应物浓度减小，则与之相反。

(注意：浓度改变引起了活化分子浓度的改变，而活化分子百分数不变。

)
(2)对于有气体参加的化学反应，若其他条件不变，增大压强，体积减小，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞次数增多，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。

压强对无气体参加的反应的反应速率无影响。

[活学活用]
1．对于反应C(s)＋H 2＋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)＋H 2＋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，但反应物浓度并未改变，反应速率基本不变；充入N2使容器体积增大，总压强不变，但反应物浓度同等程度变小，反应速率变慢。

探究点二温度对反应速率的影响
已知2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O。

根据下列实验回答问题：(1)取三支试管向其中分别加入2 mL 0.001 mol·L－1的酸性KMnO4溶液，再向试管中分别加入2 mL 0.1 mol·L－1的H2C2O4溶液。

你能观察到的实验现象是三支试管内溶液颜色均变浅。

(2)将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。

观察到的实验现象是放入热水中的试管紫色最先褪去，其次是置于室温下的试管褪色，置于冷水中的试管最后褪色。

(3)由该实验得出的结论是温度越高，化学反应速率越快。

[归纳总结]
在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增大了反应物分子中活化分子的百分数，使有效碰撞次数增多，因而使反应速率增大。

此外，由于温度升高，会使分子的运动速率加快，这样单位时间里反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应地加快。

但前者是反应加快的主要原因。

[活学活用]
3．设C(s)＋CO 2ΔH>0，反应速率为v1，N2(g)＋3H23(g) ΔH<0，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
C．v1增大，v2减小D．v1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。

探究点三催化剂对反应速率的影响
1．按下列实验步骤完成实验
①向A、B、C三支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液和2～3滴洗涤剂。

②向A 中加入2～3滴FeCl 3溶液。

③向B 中加入少量MnO 2粉末。

回答下列问题：
(1)实验中最先生成大量气泡的是B 试管，其次是A 试管，C 试管生成的气泡最少。

(2)由实验得出的结论是MnO 2、FeCl 3均能加速H 2O 2分解，MnO 2改变反应速率的效果强于FeCl 3。

(3)反应的化学方程式是2H 2O 2=====催化剂
2H 2O ＋O 2↑。

2．(1)酶是一种特殊的具有催化活性的生物催化剂，与生命现象关系密切。

看示意图认识酶的催化原理。

(2)总结归纳酶的催化特点。

①高度的催化活性。

②高度的选择性。

③特殊的温度效应。

[归纳总结] 如图所示：
(1)催化剂能够增大化学反应速率的原因是它可使反应途径发生改变，降低反应活化能，使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，从而可以成千上万倍地增大化学反应速率。

(2)对于一个化学反应，不同的催化剂，催化效果不同。

实验时应选用合适的催化剂。

[活学活用] 4．反应2SO 2＋O 23
进行的时间t 和反应混合气中SO 3的质量分数的关系如右图所示。

曲线P 表示
使用了催化剂，曲线Q 表示未使用催化剂。

从图中可知，催化剂可以________，但不能________。

答案 加快反应速率 提高SO 3的质量分数
解析 曲线P 比Q 的拐点出现得早(先达到平衡)，说明P 的反应速率
快，但最终P、Q在同一直线上，说明催化剂不能提高SO3的质量分数。

(1)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。

(2)除浓度、压强、温度和催化剂外，反应物的分散状态(块状、粉末等)、光、电磁波、超声波、磁场以及溶剂等因素也会对反应速率产生影响。

1．下列说法正确的是( )
A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多B．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大
C．升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是减小了反应物分子中活化分子的百分数D．催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而成千上万倍地增大反应速率
答案 D
解析浓度和压强的变化是改变单位体积内活化分子的数目，但活化分子的百分数不变；温度、催化剂是改变活化分子的百分数，单位体积内分子总数不变。

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( )
①锌粒②锌片③锌粉④5%的盐酸⑤10%的盐酸⑥15%的盐酸⑦加热⑧用冷水冷却⑨不断振荡⑩迅速混合后静置
A．②⑥⑦⑩ B．①④⑧⑩
C．③⑤⑦⑨ D．③⑥⑦⑨
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。

3．NO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：2NO＋2CO===N2＋2CO2。

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：N2＋O2，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．降低温度
C．体积不变充入He使气体压强增大
D．使总压强不变，充入He
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；降低温度反应速率减慢→活化分子数减小→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He→反应物浓度减小→反应速率减小→D错误。

5．在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？
(1)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒________；
(2)熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2则很快产生气体________；
(3)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢________；
(4)同样大小的石灰石分别在0.1 mol·L－1的盐酸和 1 mol·L－1的盐酸中反应速率不同________；
(5)夏天的食品易霉变，冬天就不易发生该现象________；
(6)葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体正常体温(37 ℃)时就可以被氧化____
________________________________________________________________________。

答案(1)反应物接触面积(2)催化剂(3)反应物本身的性质(4)反应物的浓度(5)反应温度(6)催化剂
[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( )
①温度②压强③催化剂④浓度⑤反应物本身的性质
A．①②③④⑤ B．⑤
C．①④ D．①②③④
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，只有能量较高且有可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。

二、影响化学反应速率的外界因素
3．在恒温恒容条件下，能使A(g)＋＋D(s)反应速率加快的是( )
A．减少C或D的物质的量
B．增大D的物质的量
C．减少B的物质的量
D．增大A或B的物质的量
答案 D
解析由于恒温恒容，通入气体反应物，增大了气体分子的浓度，化学反应速率加快。

4．四个试管中都装有5 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，分别在不同温度下加入0.1 mol·L －1硫酸和一定量水，最先出现浑浊的是( )
A．20 ℃，10 mL硫酸
B．20 ℃，5 mL硫酸和5 mL水
C．30 ℃，10 mL硫酸
D．30 ℃，5 mL硫酸和5 mL水
答案 C
解析溶液混合后总体积相同，从温度角度分析，C、D中温度高，速率快；从浓度角度分析，A、C中浓度大，反应速率快。

综合两个角度，反应速率最快的是C。

5．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( )
①增加反应物的物质的量②升高温度③缩小反应容器的体积④加入生成物⑤加入
MnO2
A．全部B．①②⑤
C．② D．②③
答案 C
解析①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。

②升高温度，反应速率一定加快。

③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。

④加入生成物，反应速率不一定改变。

⑤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。

6．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，加快了化学反应速率。

三、外界条件对化学反应速率影响规律的应用
7．下列方法对2SO 2(g)＋O23(g)的反应速率没有影响的是( )
A．加入SO3B．容积不变，充入N2
C．压强不变，充入N2D．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。

8．把镁条直接投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率如下图所示，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．③④ C．①②③ D．②③
答案 C
解析Mg＋2H＋===H2↑＋Mg2＋，实质是镁与H＋间的反应，与Cl－无关。

在镁条的表面有一层
氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触的面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反应放出热量，使温度升高，则反应速率会逐渐加快。

9．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 O2
A．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，甲反应物浓度大，反应速率甲>丁，故选C。

10．从下列实验事实所引起的相应结论不正确的是( )
I2，获得等量HI时需要的
解析催化剂在化学反应前后化学性质和质量都保持不变，但由此不能得出催化剂一定不参
与化学反应的结论，C 错。

11．某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH 3COCH 3＋Br 2――→HCl
CH 3COCH 2Br ＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。

反应速率v (Br 2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。

在一定温度下，获得如下实验数据：
A ．增大c (CH 3COCH 3)，v (Br 2)增大
B ．实验②和③的v (Br 2)相等
C ．增大c (HCl)，v (Br 2)增大
D ．增大c (Br 2)，v (Br 2)增大 答案 D
解析 本题考查反应速率概念，意在考查学生对反应速率概念的理解(速率的计算)及实验数据的处理能力。

①、②两组数据中HCl 初始浓度相同，而②中CH 3COCH 3初始浓度大，而溴颜色消失所需时间②的短，得出②的v (Br 2)大，故A 正确；②、③中Br 2的初始浓度相同，颜色消失[即c (Br 2)为0时]所用时间相同，故v (Br 2)相同；①、③两组数据中CH 3COCH 3初始浓度相同，而③中HCl 初始浓度大，且③颜色消失所用时间少，故③的v (Br 2)大，C 正确；①、④两组数据中CH 3COCH 3、HCl 初始浓度相同，而①的v (Br 2)为v (Br 2)＝0.001 0 mol·L －1
÷290 s≈3.45×10－6
mol·L －1
·s －1
，④的v (Br 2)为v (Br 2)＝0.002 0 mol·L －1
÷580 s≈3.45×10
－6
mol·L －1·s －1
，可见v (Br 2)是相同的，故D 错误。

[能力提升]
12．反应3Fe(s)＋4H 2O(g)=====高温
Fe 3O 4(s)＋4H 2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，试回答： (1)增加Fe 的量，其反应速率________(填“增大”、“不变”或“减小”，下同)。

(2)将容器的体积缩小一半，其反应速率____________。

(3)保持体积不变，充入N 2使体系压强增大，其反应速率____________。

(4)保持压强不变，充入N 2使容器的体积增大，其反应速率____________。

答案 (1)不变 (2)增大 (3)不变 (4)减小
解析 (1)由于Fe 是固体，改变Fe 的量，反应物浓度不变，故反应速率不变。

(2)将容器体积缩小一半，则反应物浓度增大，故反应速率增大。

(3)容器体积不变，充入N 2，反应物浓
度不变，故反应速率不变。

(4)保持容器内压强不变，充入N2相当于减小压强，即反应物和生成物浓度均减小，故反应速率减小。

13．某同学做浓度对化学反应速率的影响的实验时，将3支试管分别编号为①②③，并按下表中物质的量进行实验，记录下的时间数据是16 s、28 s、33 s。

请将3个数据填入下面的适当位置，并写出实验结论。

(1)
(a)____________，(b)__________，(c)__________。

(2)实验结论：___________________________________________________________。

(3)写出反应的化学方程式：________________________________________________。

答案(1)33 s 28 s 16 s
(2)反应物浓度越大，反应速率越快
(3)Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O
解析①②③中最终溶液体积一样，而Na2S2O3的量③>②>①，所以c(Na2S2O3)是③>②>①；反应速率(v)：③>②>①；反应时间：③<②<①。

[拓展探究]
14．某同学进行了硫代硫酸钠与硫酸反应的有关实验，实验过程的数据记录如下(见表格)，请结合表中信息，回答有关问题：
(1)填实验序号)。

(2)在比较某一因素对实验产生的影响时，必须排除其他因素的变动和干扰，即需要控制好与实验有关的各项反应条件，其中：
①能说明温度对该反应速率影响的组合是__________(填实验序号，下同)；
②A和B、A和C的组合比较，所研究的问题是_______________________________；
③B和C的组合比较，所研究的问题是_________________________________________。

(3)通常利用出现黄色沉淀的快慢来比较反应速率的快慢，请你分析为何不采用排水法测量单位时间内气体体积的大小进行比较：____________________________________________。

答案(1)D (2)①B和D ②相同温度条件下浓度对该反应速率的影响③相同温度条件下，该反应速率更大程度上取决于哪种反应物的浓度(3)SO2可溶于水，测定不精确(或：实验装置较复杂，不易控制)
解析(1)温度对反应速率的影响显著。

(2)要采取控制变量法，在研究一个条件的影响时，其余的条件要做到相同。

(3)SO2可溶于水，测量气体体积时会带来误差，且设计较复杂。