高中人教版 (2019)化学反应速率第二课时导学案

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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
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：颜色变化快慢，产生气泡快慢，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↓＋H2O
2H2O2eq \(=====,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑
（2）实验方案设计
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2 g锌粒，通过分液漏斗分别加入40 mL 1 ml·L－1和40 mL 4 ml·L－1的硫酸溶液。
3．实验记录及结论(记录收集10 mL H2所用的时间)
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？
锌的颗粒(即比表面积)大小基本相同；稀硫酸要迅速加入；装置气密性良好，且计时要迅速准确。
（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忽视加入稀硫酸排出气体的体积。
（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？在恒容反应装置中，测定一段时间内压强的变化；测定一段时间内H＋的浓度变化；测定一段时间内锌粒的质量变化等。
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，化学反应速率加快；减小反应物的浓度，化学反应速率减慢。
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增大，化学反应速率加快；减小压强，引起气体反应物浓度减小，化学反应速率减慢。
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，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢。
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，正催化剂加快化学反应速率，逆催化剂减慢化学反应速率。
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，其中的每一步反应叫基元反应。
（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序列。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：能够发生化学反应的反应物分子的碰撞；
②活化分子一能量较高，能够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

①E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能
②（E1－E2）表示反应热
4．反应历程中的速率
（1）决速反应：活化能最大的反应或速率最慢的反应；
（2）决速浓度：最慢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。
答案：相同条件下不同化学反应速率不同，主要是由于反应物的组成、结构和性质等因素导致的。例如，镁的金属活动性比铁强，更容易失去电子与氧气发生反应，所以镁条与氧气反应的速率比铁丝快。
外界条件对反应速率的影响原理如下：
浓度：增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞次数增加，反应速率加快。
压强：对于有气体参加的反应，增大压强，相当于增大气体浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞次数增加，反应速率加快。
温度：升高温度，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，从而增加了反应物分子中活化分子的百分数，有效碰撞次数增多，反应速率增大。
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。
答案：在工业生产中，有很多通过改变条件来提高反应速率的例子。
合成氨工业：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，增大压强，可使反应速率加快，同时提高原料的转化率；升高温度也能加快反应速率，但考虑到平衡移动等因素，温度不能过高；适当增大氮气和氢气的浓度，也有利于加快反应速率。
硫酸工业中二氧化硫的催化氧化：2SO2(g)+O2(g)⇌催化剂2SO3(g)，使用催化剂可以显著加快反应速率，同时适当增大氧气的浓度，也能提高反应速率。
（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？
答案：
浓度：在化学实验中，锌与稀硫酸反应制取氢气时，使用较浓的硫酸，反应速率明显比稀硫酸快。生活中，木炭在纯氧中燃烧比在空气中燃烧更剧烈，因为纯氧中氧气浓度大，反应速率快。
温度：食物在夏天比在冬天更容易变质，是因为夏天温度高，食物发生化学反应的速率加快。在实验室加热过氧化氢溶液制取氧气时，加热能使过氧化氢分解速率加快。
催化剂：在过氧化氢溶液中加入二氧化锰作催化剂，能迅速产生大量气泡，说明催化剂能加快化学反应速率。
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。
答案：该实验探究的是温度对反应速率的影响。因为在这个实验中，过氧化氢溶液的体积和浓度都相同，唯一不同的变量是温度，一支试管在常温下，另一支在热水中，根据控制变量法的原理，其他条件相同，只改变一个变量来探究该变量对反应速率的影响，所以探究的是温度对反应速率的影响。
（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。
答案：变量控制的步骤如下：
确定研究对象（化学反应）：例如研究过氧化氢分解制取氧气的反应，明确我们要探究的就是这个化学反应的速率影响因素。这一步是基础，只有明确了研究对象，才能有针对性地进行后续探究。
确定自变量（如浓度、温度等）：在探究过氧化氢分解速率的影响因素时，自变量可以选择过氧化氢的浓度、反应温度、是否加入催化剂等。自变量是我们要改变的因素，通过改变自变量来观察对反应速率的影响。
确定因变量（反应速率）：因变量就是我们要研究的结果，即化学反应速率。我们通过测量产生气体的体积、观察沉淀生成的时间等方式来衡量反应速率。
确定因变量（反应速率）的观测指标：比如在过氧化氢分解实验中，可以通过测量相同时间内产生氧气的体积，或者记录产生一定体积氧气所需的时间来作为反应速率的观测指标。
改变单一变量得出结论：例如在探究温度对过氧化氢分解速率的影响时，保持过氧化氢的浓度、催化剂等其他条件不变，只改变温度，通过对比不同温度下的反应速率，得出温度对反应速率的影响规律。
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。
答案：当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。大量实验证明，温度每升高10∘C，化学反应速率通常增大为原来的2−4倍，说明温度对反应速率的影响非常显著。
（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Na2S2O3各0.001ml的溶液；
②常温下100mL含H2SO4和Na2S2O3各0.01ml的溶液；
③常温下0.05ml/L的H2SO4、Na2S2O3溶液各10mL混合后，再加入30mL蒸馏水；
④常温下100mL含0.01mlH2SO4和0.005mlNa2S2O3的溶液。
A. ②④①③ B. ④②①③ C. ②①④③ D. ②①③④
答案：A
解析：本题可根据浓度越大，反应速率越快的原理来判断。
①中H2SO4、Na2S2O3的浓度均为；
②中H2SO4、Na2S2O3的浓度均为；
③混合后总体积为10mL+10mL+30mL=50mL，H2SO4、Na2S2O3的浓度均为0.05ml/L×；
④中H2SO4的浓度为，Na2S2O3的浓度为。 所以反应速率由大到小的顺序为②④①③，答案选A。
2.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10mL2ml/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（ ）
A. 10∘C 20mL 3ml/L的Na2S2O3溶液 B. 20∘C 30mL 2ml/L的Na2S2O3溶液
C. 20∘C 10mL 4ml/L的Na2S2O3溶液 D. 10∘C 10mL 2ml/L的Na2S2O3溶液
答案：B
解析：本题需要综合考虑温度和浓度对反应速率的影响。在其他条件相同时，温度越高，反应速率越快；浓度越大，反应速率越快。
先计算各选项中Na2S2O3的最终浓度：
A选项，Na2S2O3的物质的量为3ml/L×0.02L=0.06ml，稀释到50mL后浓度为；
B选项，Na2S2O3的物质的量为2ml/L×0.03L=0.06ml，稀释到50mL后浓度为；
C选项，Na2S2O3的物质的量为4ml/L×0.01L=0.04ml，稀释到50mL后浓度为；
D选项，Na2S2O3的物质的量为2ml/L×0.01L=0.02ml，稀释到50mL后浓度为。
B和A选项浓度相同，但B选项温度更高，所以反应最快的是B选项。
3.化学反应速率比较的例题
题目：在反应N2+3H2⇌2NH3中，表示该反应速率最快的是（ ）
A. v(N2)=0.5ml/(L⋅min) B. v(H2)=1.5ml/(L⋅min)
C. v(NH3)=1ml/(L⋅min) D. v(H2)=0.02ml/(L⋅s)
答案：B
解析：根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将各物质的反应速率都转化为用N2表示的反应速率。
A选项，v(N2)=0.5ml/(L⋅min)；
B选项，由v(N2):v(H2)=1:3，可得v(N2)=13v(H2)=13×1.5ml/(L⋅min)=0.5ml/(L⋅min)；
C选项，由v(N2):v(NH3)=1:2，可得v(N2)=12v(NH3)=12×1ml/(L⋅min)=0.5ml/(L⋅min)；
D选项，v(H2)=0.02ml/(L⋅s)=1.2ml/(L⋅min)，由v(N2):v(H2)=1:3，可得v(N2)=13v(H2)=13×1.2ml/(L⋅min)=0.4ml/(L⋅min)。 比较各选项中用N2表示的反应速率大小，1.5ml/(L⋅min)（转化为N2的速率为0.5ml/(L⋅min)）最大，所以反应速率最快的是B选项。
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
【答案】B
【解析】从图中可以看出，其他条件相同，只有温度不同，所以该实验探究的是温度对反应速率的影响，答案选B。
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
【答案】A
【解析】A选项中，镁和铁是不同的金属，性质不同，与盐酸反应的速率不同，说明反应物本身性质是影响反应速率的决定性因素，A正确；B选项是硝酸浓度不同影响反应速率；C选项是条件（放电）改变影响反应；D选项是硫酸浓度不同影响反应，B、C、D均不符合题意，答案选A。
在一密闭容器中充入1mlH₂和1mlI₂，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1mlH₂(g)，反应速率加快
B．保持容器容积不变，向其中加入1mlN₂（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1mlN₂（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1mlH₂(g)和1mlI₂(g)，再次平衡时反应速率一定加快
【答案】A
【解析】A选项，保持容器容积不变，加入H₂，反应物浓度增大，反应速率加快，A正确；B选项，容积不变加入不反应的N₂，反应物浓度不变，反应速率不变，B错误；C选项，压强不变加入N₂，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，C错误；D选项，压强不变加入反应物，再次平衡时反应速率不一定加快，D错误，答案选A。
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＞P₂
C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19kJ·ml⁻¹
D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P₁)＜v(P₂)
【答案】C
【解析】A选项，由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应，A错误；B选项，能量越低越稳定，P₂能量低于P₁，所以稳定性P₂＞P₁，B错误；C选项，从图中可以看出最大正反应的活化能E正＝186.19kJ·ml⁻¹，C正确；D选项，活化能越小反应速率越快，由Z到P₁活化能小，所以v(P₁)＞v(P₂)，D错误，答案选C。
一定条件下，容积为2L的密闭容器中，将2mlL气体和3mlM气体混合，发生如下反应：2L(g)＋3M(g)＝xQ(g)＋3R(g)，10s末，生成2.4mlR，并测得Q的浓度为0.4ml·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1ml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1ml氦气，反应速率________。
【答案】（1）0.2 ml·L⁻¹；（2）0.12 ml·L⁻¹·s⁻¹；（3）1；（4）不变；（5）减小
【解析】
（1）生成2.4mlR，根据化学计量数之比，消耗L的物质的量为(2.4ml=1.6ml)，则10s末L的物质的量为(2ml - 1.6ml = 0.4ml)，浓度为(=0.2ml·L⁻¹)。
（2）生成2.4mlR，消耗M的物质的量为2.4ml，前10s内用M表示的化学反应速率为(=0.12ml·L⁻¹·s⁻¹)。
（3）Q的物质的量为(0.4ml·L⁻¹2L = 0.8ml)，根据R和Q的物质的量之比等于化学计量数之比，(=)，解得(x = 1)。
（4）恒温恒容条件下，加入氦气，反应物和生成物浓度不变，反应速率不变。
（5）恒温恒压条件下，加入氦气，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。
一、外界条件对化学反应速率的影响规律

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+BC A+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
答案 A
解析 要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素，则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项B、D为反应物浓度不同对反应速率的影响，选项C为反应条件不同对反应速率的影响，只有选项A是因Mg、Fe本身性质不同对反应速率产生影响。
2．把下列4种X的溶液分别加入4个盛有10 mL 2 ml·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50 mL，此时X与盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最大的是( )
A．20 mL 3 ml·L－1 B．20 mL 2 ml·L－1
C．10 mL 4 ml·L－1 D．10 mL 2 ml·L－1
答案 A
解析 本题中反应速率的大小是由混合后反应物浓度的大小决定的，由于最后溶液体积相同，所以混合前X的物质的量越大，混合后其浓度越大，反应速率越快。
3．一定温度下，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N2
C．恒容，充入HeD．恒压，充入He
答案 C
解析 A项，缩小容器容积，各物质的浓度增大，反应速率增大，不符合题意；B项，恒容，充入氮气，氮气的浓度增大，反应速率增大，不符合题意；C项，恒容，充入惰性气体，对参加反应的各物质的浓度无影响，反应速率不改变，符合题意；D项，恒压，充入惰性气体，容器的容积增大，参与反应的各物质的浓度减小，反应速率减小，不符合题意。
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
答案 D
解析 C是固体，增加C的量不影响化学反应速率，A不正确；锌粉的表面积大，反应速率大，B不正确；升高温度，吸热反应、放热反应速率均增大，C不正确；催化剂可以增大化学反应速率，D正确。
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
答案 B
解析 由于A的状态未知，增加A的物质的量，不能确定反应速率一定加快，A错误；升高体系温度，活化分子百分数增加，单位体积内的有效碰撞次数增加，反应速率一定加快，B正确；增大体系压强，不能确定反应体系中的物质是否含有气体，反应速率不一定加快，C错误；降低体系温度，反应速率减慢，D错误。
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2 min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4 min内温度对反应速率的影响比浓度大
D．反应在2～4 min内以CO2的物质的量变化表示的反应速率为v(CO2)＝0.1 ml·min－1
答案 A
解析 图中的曲线表明，在0～2 min内产生了0.1 ml CO2，以CO2的物质的量变化表示的反应速率v1＝0.05 ml·min－1；2～4 min内产生了0.2 ml CO2，v2＝0.1 ml·min－1；4～6 min内产生了0.05 ml CO2，v3＝0.025 ml·min－1，产生CO2的速率先快后慢，故2～4 min的平均反应速率最大，4～6 min的平均反应速率最小，A项错误、D项正确；反应速率先增大后减小，B项正确；反应速率先增大是由于反应放热，使溶液温度升高，导致反应速率增大，4 min后反应速率减小则是由浓度减小引起的，C项正确。
2．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．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。
3．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( )
答案 A
解析 由图像知，横坐标为时间，纵坐标为V(O2)，只要H2O2的量相同，两种情况下最终产生O2的体积相同，①中加入MnO2作催化剂，加快了H2O2的分解速率，在相同时间内产生O2的体积比②大，反应结束时所用时间短，故选A。
4．用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M，为研究降解效果，设计如下对比实验探究温度、浓度、pH对降解速率和效果的影响，实验测得M的浓度与时间关系如图所示，下列说法错误的是( )
A.实验②在前15 min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
答案 D
解析 从图中可以看出，在15 min内，实验②中Δc(M)的数值最大，则M的降解速率最快，A正确；从表中可知实验①②的单一变量是温度，且实验②的温度高于实验①，在相同时间内，曲线②的下降幅度大于曲线①，起始M的浓度相同，故说明升高温度，M的降解速率增大，B正确；从表中可知实验①③的单一变量是pH，且实验③的pH高于实验①，在相同时间内，曲线③的下降幅度小于曲线①，起始M的浓度相同，故说明pH越高，越不利于M的降解，C正确；实验②④的温度和起始M的浓度均不相同，不符合单一变量的对照要求，不能说明M的浓度越小，降解的速率越慢，D错误。
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的影响
C．装置③依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应
D．装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响
答案 C
解析 装置①生成的氢气会从长颈漏斗中逸出，不能根据生成氢气的体积测定生成氢气的速率，A错误；装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响，应保证高锰酸钾溶液的浓度相同，用不同浓度的草酸(乙二酸)溶液来做实验，B错误；Na和水反应放热，广口瓶内气体受热膨胀，U形管左侧液面下降，右侧液面上升，所以装置③能达到目的，C正确；装置④中物质的浓度、温度都不同，无法判断温度对反应速率的影响，D错误。
2．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。实验②的反应物应为( )
A.5 mL 2% H2O2溶液 B．10 mL 2% H2O2溶液
C．10 mL 5% H2O2溶液 D．5 mL 10% H2O2溶液
答案 C
解析 本实验的目的是运用控制变量法，探究浓度、催化剂对反应速率的影响，表中已有数据中，①和③两组实验有两个反应条件不同，二者无法达到实验目的；实验②和③中，应是探究催化剂对反应速率的影响，所以实验②中双氧水浓度和体积必须与③相同，即反应物为10 mL 5% H2O2溶液；实验①和②中都没有使用催化剂，可以探究双氧水浓度对反应速率的影响，实验②的反应物为10 mL 5% H2O2溶液时符合条件，C正确。
3．某实验小组利用0.1 ml·L－1Na2S2O3溶液与0.2 ml·L－1H2SO4溶液反应研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如表：
下列说法不正确的是( )
A．实验②中a＝5.0
B．t2>t1>t3
C．实验①、②、③均应先将溶液混合好后再置于不同温度的水浴中
D．实验探究了浓度和温度对化学反应速率的影响
答案 C
解析 由控制变量法可知，溶液总体积相同，则实验②中加入H2O的体积为5.0 mL，才能保持c(Na2S2O3)与实验①一致，故A正确；温度越高、浓度越大，反应速率越快，实验①中硫酸的浓度大，实验③中的温度又比①高，因此反应速率③＞①＞②，则出现浑浊需要的时间t2＞t1＞t3，故B正确；由控制变量法可知，实验①、②、③中需要将各组实验H2SO4溶液和Na2S2O3溶液置于一定温度的水浴中，再将H2SO4溶液迅速滴入Na2S2O3溶液中实验，故C错误；实验①②中硫酸浓度不同，实验①③中温度不同，可以探究温度和浓度对化学反应速率的影响，故D正确。
4．实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素，有关说法不正确的是( )
A.a＝25
B．实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响
C．实验中需记录溶液颜色变化所需时间
D．若b＝25，c＝4 mL 0.02 ml·L－1，则实验①④也可用于化学反应速率影响因素的探究
答案 D
解析 ①与②相比，CH3CHO的浓度不同，则温度应相同；①与③相比，两种反应物的浓度相同，则温度不同；①与④相比，其他条件相同，KMnO4的浓度应不同。由分析知，①与②相比，CH3CHO的浓度不同，温度应相同，则a＝25，A正确；实验①③两种反应物的浓度都相同，则探究的是温度对化学反应速率的影响，B正确；外界条件已经确定，比较反应速率的快慢，应通过时间来判断，所以实验中需记录溶液颜色变化所需时间，C正确；若b＝25，c＝4 mL 0.02 ml·L－1，则实验①④的温度相同、CH3CHO的体积和浓度相同，KMnO4的浓度不同，但KMnO4过量，溶液颜色不发生明显变化，所以不能用于化学反应速率影响因素的探究，D不正确。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
反应物本身的性质
食物真空保存变质慢
反应物的浓度
夏天食物变质快
温度
向H2O2中加入MnO2后会迅速分解产生气泡
催化剂
将等质量的铁片与铁粉放入稀硫酸中，铁粉产生气泡较快
接触面积
影响因素
实验步骤
实验现象
实验结论
浓度
均出现浑浊，但后者出现浑浊更快
增大反应物浓度，化学反应速率增大
温度
混合后均出现浑浊，但70 ℃热水一组首先出现浑浊
升高温度，化学反应速率增大
催化剂
前者无明显现象，后者出现大量气泡
催化剂能加快化学反应速率
加入试剂
反应时间
(填“长”或“短”)
反应速率
(填“快”或“慢”)
结论
1 ml·L－1 H2SO4溶液
长
慢
增大反应物浓度，化学反应速率增大
4 ml·L－1 H2SO4溶液
短
快
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
实验编号
温度/℃
pH
①
25
1
②
45
1
③
25
7
④
25
1
实验编号
反应物
催化剂
①
10 mL 2% H2O2溶液
无
②
无
③
10 mL 5% H2O2溶液
MnO2固体
实验编号
温度/℃
V(Na2S2O3)/mL
V(H2SO4)/mL
V(H2O)/mL
出现浑浊时间/s
①
20
5.0
10.0
0
t1
②
20
5.0
5.0
a
t2
③
50
5.0
10.0
0
t3
实验编号
温度/℃
酸性KMnO4溶液
乙醛(CH3CHO)溶液
①
25
4 mL 0.01 ml·L－1
2 mL 0.01 ml·L－1
②
a
4 mL 0.01 ml·L－1
2 mL 0.02 ml·L－1
③
50
4 mL 0.01 ml·L－1
2 mL 0.01 ml·L－1
④
b
c
2 mL 0.01 ml·L－1