鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 化学反应的速率评课ppt课件

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素养新目标1.通过实验探究，了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。2．能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响，能用一定的理论模型说明反应条件改变对化学反应速率的影响。
一、浓度对化学反应速率的影响1．一般规律：
2．定量关系：(1)反应速率方程①意义：反应速率方程可定量地表示化学反应速率与参与反应的反应物浓度的关系。②实例：对于反应H2O2＋2HI===2H2O＋I2其反应速率方程为v＝kc(H2O2)·c(HI)，其表示该反应的反应速率与反应物H2O2、HI的浓度成________。
(2)反应速率常数(k)(3)一个反应的化学反应速率与参与反应的物质的浓度的关系是由实验测定的，不能根据化学方程式直接写出。
状元随笔　浓度对化学反应速率的影响1．基本规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率加快；减小反应物的浓度，反应速率减慢。2．反应速率常数(k)：k越大，反应进行得越快。k与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。3．反应速率与参与反应的物质浓度的关系式是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。
状元随笔　速率方程等内容不作为明确的考试要求。但完全可以以信息给予的形式进行考查，近几年高考题也有所考查。
三、温度对化学反应速率的影响1．基本规律：2．经验规律——范托夫规律：对于在溶液中发生的反应，温度每升高10 K，反应速率提高到原来的2～4倍。3．过渡态及活化能：(1)过渡态：一种________没有完全断裂、________没有完全形成的高能量的中间状态。(2)活化能。①定义：________能量与________能量之间的差值。②符号：Ea。③单位：kJ·ml－1。
(3)活化能对反应速率的影响①活化能越高，反应越难进行，反应速率越________。②升高温度，可以提高反应物分子的能量，增大反应物分子形成活化分子的比例，使反应速率加快。4．温度影响反应速率的理论解释：在其他条件不变时，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________―→活化分子百分数________―→化学反应速率________。因此，升高温度可以增大化学反应速率。
2.反应物、反应产物的能量与活化能的关系如图：E1是正反应的活化能，E2是逆反应的活化能(活化分子变成反应产物分子放出的能量)。3．反应热ΔH＝E1－E2。4．反应不同，活化能不同，因此温度对不同化学反应的反应速率的影响程度不同。
四、催化剂对化学反应速率的影响1．催化剂：能______化学反应速率而在反应前后本身的__________不变的物质。2．催化剂的催化原理：(1)由于催化剂的质量及化学性质在反应前后不变，反应历程中必定既包括有催化剂________的反应，又包括使催化剂________的反应。(2)催化剂是通过参与反应改变________，改变反应的________来________化学反应速率。
3．催化剂的特点：五、其他因素对化学反应速率的影响如光辐射、放射线辐射、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、反应物________等，均会对化学反应速率产生影响。
状元随笔　有效碰撞理论1．活化分子、有效碰撞。(1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。(2)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。2．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。
【即学即练】1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)催化剂能使不能发生的化学反应发生。(　　)(2)加入催化剂，降低反应的活化能，化学反应速率增大，但反应路径没改变。(　　)(3)用相同质量的锌粉和锌片与同浓度的足量盐酸反应，产生氢气的量和速率都相同。(　　)(4)对于COCl2(g)⇌CO(g)＋Cl2(g)　ΔH＞0，升温能加快正反应速率，降低逆反应速率。 (　　)(5)温度升高时，对放热反应和吸热反应速率的影响程度是一样的。(　　)(6)对于有气体参加和生成的可逆反应，增大压强(体积缩小)v正、v逆均增大，但增大的倍数可能不同。(　　)(7)压强对反应速率的影响是通过浓度的改变影响的。(　　)
2．对于反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，能增大正反应速率的措施是(　　)A．通入大量O2 B．增大容器容积C．移去部分SO3 D．降低体系温度
解析：增大容器容积、移去部分SO3，即减少浓度，而减少物质的浓度、降低温度均减小反应速率，B、C、D错误，A中增加O2的浓度，反应速率加快，A正确。
3．下列说法正确的是(　　)A．医药用品应该一直在高温下保存B．向一堆篝火中“鼓风”，有利于它继续燃烧下去C．压强越大反应速率越大D．二氧化锰在过氧化氢的分解前后质量减少
解析：医药用品应该在低温、干燥的环境下密封保存，A不正确；篝火中鼓风，主要是增加了氧气的浓度，有利于它继续燃烧下去，B正确；压强的变化只有引起浓度的变化才会对反应速率产生影响，C不正确；二氧化锰在过氧化氢的分解中只起催化剂的作用，反应前后质量不会发生变化，D不正确。
4．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，绘制得到如图曲线，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是(　　)A．4、3、2、1 B．1、2、3、4C.3、4、2、1 D．1、2、4、3
解析：影响化学反应速率的因素主要有温度、压强、浓度、接触面积、催化剂等，本题涉及温度、浓度、接触面积三种因素对反应速率的影响。其他条件一定时，溶液的浓度越大，化学反应速率越快；温度的升高和固体由块状变为粉末状都能显著加快反应速率。实验1中盐酸的浓度最小，反应的温度最低，所以化学反应速率最慢；实验3的反应温度比实验2的反应温度高，所以实验3的反应速率大于实验2的反应速率；实验3和实验4虽然浓度、温度相同，物质的状态却不相同，表面积越大，反应速率越快，故选A。
5．(双选)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法正确的是(　　)A．该历程中活化能最小的反应方程式为CH2O*＋2H*―→CHO*＋3H*B．该历程中能垒(反应活化能)最大的是①C．该历程中制约反应速率的方程式为CH3O*＋3H*―→CO*＋4*D．由此历程可知：CH3OH(g)⇌CO(g)＋2H2(g)　ΔH＜0
解析：活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，过渡态3发生的反应活化能最小，该过程的反应方程式为CH2O*＋2H*―→CHO*＋3H*，A正确；活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，过渡态1发生的反应活化能最大，故该历程中能垒(反应活化能)最大的是①，B正确；总反应速率由反应速率最慢的那步历程决定，由图可知，历程中能垒(反应活化能)最大的为①，所以制约反应速率的方程式为CH3OH*―→CH3O*＋H*，C错误；由图可知CH3OH(g)―→CH3OH*，放出40 kJ热量，①～④过程中CH3OH*―→CO*＋4H*放出80 kJ热量，即CH3OH(g)―→CO*＋4H*放热120 kJ，但CO*＋4H*―→CO(g)＋2H2(g)吸热未知，所以不能据此确定CH3OH(g)⇌CO(g)＋2H2(g)的焓变ΔH，D错误。
6．一定条件下，在一体积不变的密闭容器中发生反应2A(g)＋B(g)⇌3C(g)　ΔH＝a kJ·ml－1。图为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。(1)t3时改变的条件为_________，t4时改变的条件为_________。(2)a________0(填“＞”或“＜”)。
解析：该反应是反应前后气体体积数相等的反应，故改变压强对化学平衡无影响。由图像变化分析可知：t3时刻改变的条件是减小压强，可同程度地减小正、逆反应速率；t4时刻平衡正向移动，且v(正)、v(逆)出现跳跃，则应是升高温度，结合v(正)>v(逆)可知正反应吸热，ΔH>0。
目标一　反应条件对化学反应速率的影响例1 足量的Zn粉与50 mL 0.1 ml·L－1的稀硫酸充分反应。为了减慢此反应的速率而不改变H2的产量，可以采用如下方法中的(　　)①加Na2SO4溶液　②改用50 mL 0.1 ml·L－1的稀盐酸　③减压　④改用50 mL 0.1 ml·L－1的硝酸　⑤冰水浴　⑥加Na2CO3溶液A．①②③④　　　B．①⑤C．①⑤⑥ D．②⑤⑥
解析：①加Na2SO4溶液，溶液中的水对硫酸来说具有稀释作用，使溶液中c(H＋)降低，反应速率减小，但氢气的量不变，正确；②改用50 mL 0.1 ml·L－1的稀盐酸，溶液中c(H＋)降低，反应速率减小，生成氢气的量减小，错误；③反应在溶液中进行，减压对反应速率基本不影响，错误；④改用50 mL 0.1 ml·L－1的硝酸，由于硝酸具有强的氧化性，与Zn发生反应不生成氢气，而生成NO气体，错误；⑤冰水浴使反应温度降低，反应速率减小，由于氢离子的物质的量不变，因此最终产生的氢气的总量不变，正确；⑥加Na2CO3溶液，Na2CO3与硫酸反应产生CO2气体，反应消耗硫酸，导致生成氢气的总量减小，错误。
状元随笔　控制变量法探究影响化学反应速率的外界因素在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，为搞清某个因素的影响需控制其他因素相同或不变时，再进行实验。因此，常用控制变量思想解决该类问题。常见考查形式(1)以表格的形式给出多组实验数据，找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。(2)给出影响化学反应速率的几种因素，设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。
[提升1]　某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液的酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是__________________。(2)常温下5%H2O2溶液的pH约为6，H2O2的电离方程式为_____________。(3)实验①和②的目的是__________________________。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是_________________ _______________________________________________。(4)实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示，分析图示能够得出的实验结论是_____________________________________ _________________________________________________。
探究浓度对化学反应速率的影响
向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)
碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率，但酸碱性环境对平衡移动无影响
状元随笔　解题策略(1)确定变量。首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变一。在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效。解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。
【关键能力】外界因素对化学反应速率的影响的注意问题(1)对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变用量速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。(2)升高温度，正反应速率和逆反应速率都加快，但加快的程度不同；降低温度，正反应速率和逆反应速率都减慢，但减慢的程度不同。(3)催化剂在化学反应过程中参与了反应，降低了正、逆反应的活化能，同等程度改变正、逆反应速率，但不会改变反应的限度和反应热。工业生产中利用催化剂的选择性可以提高目标产品在最终产品中的比例。
目标二　化学反应速率的图像分析例2 向某密闭容器中加入0.3 ml A、0.1 ml C和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间的变化如甲图所示[t0～t1阶段的c(B)变化未画出]。乙图为t1时刻后改变条件平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种反应条件(浓度、温度、压强、催化剂)且互不相同，t3～t4阶段为使用催化剂。
下列说法不正确的是(　　)A．若t1＝15 s，则用C的浓度变化表示的t0～t1阶段的平均反应速率为0.004 ml·L－1·s－1B．t4～t5阶段改变的条件一定为减小压强C．该容器的容积为2 L，B的起始物质的量为0.02 mlD．t5～t6阶段，容器内A的物质的量减少了0.03 ml，而此过程中吸热a kJ，该反应的热化学方程式为3A(g)⇌B(g)＋2C(g)　ΔH＝＋100a kJ·ml－1
状元随笔　在速率图像与影响因素的相互推断中，要利用外界因素对化学反应速率的影响规律进行分析判断。有时还要结合化学平衡移动方向来判断。
[提升2]　臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为2NO2(g)＋O3(g)⇌N2O5(g)＋O2(g)，反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是(　　)
解析：A对，由图可知，反应物总能量高于生成物总能量，正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。B错，速率单位错误，应为ml·L－1·s－1。C错，t1时刻，改变条件，反应速率加快，平衡不移动，该反应前后气体的物质的量减小，不能是增大压强，只能是使用催化剂，但催化剂不影响平衡的移动。D错，达平衡时，仅增大c(O2)，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮转化率降低，由图可知，二氧化氮的转化率随x增大而增大，x可以代表O3浓度、压强。
状元随笔　分析化学反应速率图像关键抓住两点(1)看起点、终点分清反应物和反应产物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是反应产物，表示反应产物的曲线多数是以原点为起点。(2)看变化趋势分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应，分清“突变”和“渐变”“小变”和“大变”。
【关键能力】化学反应速率的图像分析(1)物质的量(或浓度)－时间图像及应用此类图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况，图像中各物质达平衡的时刻相同。如A＋B⇌AB的反应情况如图所示：根据此类图像可进行如下计算：①求某物质的平均反应速率、转化率。②找出反应物、反应产物，由浓度变化量确定化学方程式中的化学计量数之比，写出化学方程式。
(2)全程速率—时间图像如Zn与足量盐酸反应，反应速率随时间的变化出现如下情况：AB段(v渐增)因反应为放热反应，随着反应的进行，温度逐渐升高，导致反应速率逐渐增大；BC段(v渐小)随着反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐减小，导致反应速率逐渐减小。因此，分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真探究。
(3)外界条件对反应速率的影响①以化学反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O为例。a．其他条件一定，反应速率随着c(HCl)的增大而增大，如图1。b．其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大，如图2。c．随着反应时间的延长，c(HCl)逐渐减小，化学反应速率逐渐减小，如图3。
②以化学反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(s)为例。a．其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大，如图4。b．其他条件一定，减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小，如图5。c．温度、气体容器的容积都一定，随着时间的延长，SO2、O2物质的量逐渐减小，气体的压强逐渐减小，反应速率逐渐减小，如图6。d．分别在较低温度T1和较高温度T2下反应，气态反应物的压强都是逐渐增大(缩小容器容积)，反应速率随着压强的增大而增大，反应速率随着温度的升高而增大，如图7。
1．实验室用Zn与稀硫酸反应来制取氢气，常加少量CuSO4来增大反应速率。为了研究CuSO4的量对H2生成速率的影响，某同学设计了实验方案(见下表)，将表中所给的试剂按一定体积混合后，分别加入四个盛有相同大小的Zn片(过量)的反应溶液(甲、乙、丙、丁)中，收集产生的气体，并记录收集相同体积的气体所需的时间。下列说法正确的是(　　)A．t1＝t2＝t3＝t4 B．V4＝V5＝10 C．V6＝7.5 D．V1＜V2＜V3＜20
3．(双选)在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是(　　)A．图Ⅰ表示的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响B．图Ⅱ表示的是t0时刻加入催化剂后对反应速率的影响C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高D．图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高
4．(双选)下列关于反应速率与参与反应物质的浓度的关系式v＝kca(A)·cb(B)的叙述中，正确的是(　　)A．对于所有的化学反应，k是数值和单位都是不变的常数B．a、b是化学方程式中A和B的化学计量数C.对于某个特定的化学反应，k与反应物质的浓度无关D．v＝kca(A)·cb(B)需要通过实验来确定，不能随意根据化学方程式直接写出
解析：在反应速率与参与反应物质的浓度的关系式中，k是反应速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常，反应速率常数越大，反应进行得越快，对于很多反应，这种关系式中浓度的方次与化学方程式中的化学计量数并无确定关系。由此可见，A、B项均错误。
5.在一定条件下，向某一密闭容器中，加入一定量的HI或加入一定量的PCl5，反应达到平衡后，在t1时刻改变条件，其反应速率与时间的变化关系均可用如图表示。那么对于不同反应在t1时刻改变条件的叙述正确的是(　　)A．对于2HI(g)⇌I2(g)＋H2(g)反应，t1时刻保持温度和体积不变，再加入一定量的HIB．对于2HI(g)⇌I2(g)＋H2(g)反应，t1时刻保持温度和压强不变，再加入一定量的HIC．对于PCl5(g)⇌PCl3(g)＋Cl2(g)反应，t1时刻保持温度和体积不变，再加入一定量的PCl5D．对于PCl5(g)⇌PCl3(g)＋Cl2(g)反应，t1时刻保持温度和压强不变，再加入一定量的PCl3
解析：保持温度和体积不变，再加入一定量的HI，t1时刻逆反应速率与平衡速率相同，A错误；保持温度和压强不变，再加入一定量的HI，t1时刻正反应速率大于平衡速率，逆反应速率小于平衡速率，平衡正向移动，B正确；保持温度和体积不变，再加入一定量的PCl5，t1时刻逆反应速率与平衡速率相同，C错误；保持温度和压强不变，再加入一定量的PCl3，平衡逆向移动，D错误。
6．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有____________________________________________。(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_________________ ___________________________________________。(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_______；(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_______________________________________________________(答两种)；
Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu－Zn原电池，加快了氢气产生的速率
升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等(答两种)
解析：(1)根据实验的描述可知，上述实验中发生反应的化学方程式为Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu－Zn原电池，加快了氢气产生的速率。(3)Ag2SO4中的阳离子也可以和锌单质发生置换，形成原电池，加快反应速率。(4)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等均可以加快反应速率。
(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
①请完成此实验设计，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________；②反应一段时间后，实验A中的金属呈________色，实验E中的金属呈________色；③该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_______________________________________________________________________。
当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积
解析：本题A～F为对比实验，目的是探究CuSO4的量对H2生成速率的影响，为达到此目的，c(H＋)应相同，这样，H2SO4溶液的体积A～F应均为30 mL，且溶液总体积相同，根据表中数据，总体积应为50 mL。