选择性必修1第一节 化学反应速率精品作业课件ppt

第2课时　影响化学反应速率的因素

一、影响化学反应速率的因素

1．定性研究影响化学反应速率的因素

(1)探究浓度对反应速率的影响

(2)探究温度对化学反应速率的影响

(3)探究催化剂对化学反应速率的影响

2.定量研究影响化学反应速率的因素

设计实验测定锌与稀硫酸反应的速率，按下列实验步骤完成实验：

①按下图所示安装装置，加入锌粒，然后快速加入40 mL 1 mol·L－1的稀硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。

②按图示再安装一套装置，加入与前一套装置相同的锌粒，然后再快速加入40 mL 4 mol·L－1的稀硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。

回答下列问题：

(1)实验所用仪器有哪些？

提示：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表。

(2)观察到的现象是什么？

提示：锌与稀硫酸反应产生气泡；收集10 mL气体②所用时间比①所用时间短。

(3)你能得出的实验结论是什么？

提示：4 mol·L－1的硫酸与锌反应比1 mol·L－1的稀硫酸与锌反应快。

(4)该实验中的注意事项有哪些？

提示：①锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同。

②40 mL的稀硫酸溶液要迅速加入。

③装置气密性要好，且计时要迅速、准确。

微点拨：测量锌与稀硫酸反应速率的实验设计思路

二、活化能

1．活化能与简单碰撞理论

(1)基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须互相接触发生碰撞。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。能量较高，能够发生有效碰撞的反应物分子叫做活化分子。

(2)化学反应一般需要一个活化的过程，即能发生反应的分子，必须是先吸收能量后形成活化分子。

(3)活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。

(4)解释化学反应的过程

2．利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响

活化能大小主要是由反应物自身的性质决定的(改变外界条件也可以改变反应的活化能，如加入催化剂)，即反应物自身的性质影响着化学反应所需的活化能，从而影响化学反应速率的大小。例如：活化能小→普通分子容易变成活化分子→活化分子百分数大→单位体积内活化分子数多→单位时间、单位体积内有效碰撞次数多→化学反应速率大(内因对化学反应速率的影响)。

　活化分子间的碰撞一定能发生化学反应吗？

提示：不一定。活化分子需要在合适的取向上碰撞才能发生化学反应。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)升高温度时，不论正反应是吸热还是放热，正、逆反应的速率都增大。

  (√)

(2)可逆反应中减小生成物的浓度可增大正反应的速率。 (×)

(3)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。 (√)

(4)增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分含量，所以反应速率增大。  (×)

2．NO和CO都是汽车尾气里的有毒气体，它们之间能缓慢反应生成N2和CO2，对于该反应的下列说法不正确的是(　　)

A．增大压强能增大反应速率

B．使用适当催化剂可增大反应速率

C．升高温度能增大反应速率

D．增大压强(体积减小)对该反应速率无影响

D　[对于气体之间的反应，增大压强(体积减小)、使用催化剂和升高温度均能增大反应速率，A、B、C均正确，选D。]

3．在一个容积可变的密闭容器中发生反应：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。

回答下列问题：

(1)增加Fe的量，正反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”，下同)。

(2)将容器容积缩小一半，正反应速率________，逆反应速率________。

(3)保持容器容积不变，充入N2使体系压强增大，正反应速率________，逆反应速率________。

(4)保持压强不变，充入N2使容器容积增大，正反应速率________，逆反应速率________。

[解析]　(1)Fe为固体，因此增加Fe的量，反应速率不变。(2)将容器容积缩小一半，体系中各气态物质的浓度均增大，正反应速率和逆反应速率都增大。(3)保持容器容积不变，充入N2使体系压强增大，体系中各物质的浓度不变，正反应速率和逆反应速率均不变。(4)保持压强不变，充入N2使容器容积增大，体系中各气态物质的浓度均减小，正反应速率和逆反应速率均减小。

[答案]　(1)不变　(2)增大　增大　(3)不变　不变　(4)减小　减小

在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞。

[问题1]　向下压缩活塞，使容器的压强增大，反应速率如何变化？

提示：压缩体积，增大压强，反应物的浓度增大，反应速率增大。

[问题2]　保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？

提示：充入氦气，尽管压强增大，但反应物的浓度不变，反应速率不变。

[问题3]　保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？

提示：充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减小。

[问题4]　用有效碰撞理论解释为什么升高温度就可以增大化学反应速率？化学反应分为吸热反应和放热反应，升高温度，放热反应速率加快，吸热反应速率减慢吗？

提示：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，从而增加了反应物分子中活化分子的百分数，使得单位时间内有效碰撞的次数增加，反应速率增大。升高温度，不论是放热反应，还是吸热反应，都能增大化学反应速率。

[问题5]　用有效碰撞理论解释为什么使用合适的催化剂能增大化学反应速率？催化剂对正、逆反应的反应速率的改变程度是否相同？

提示：使用合适的催化剂，能降低反应的活化能，使更多的反应物分子变成活化分子，从而增大了单位体积内反应物分子中活化分子的数目，有效碰撞次数增多，反应速率增大。催化剂能同等程度地改变正、逆反应的反应速率。

1．浓度对化学反应速率的影响

(1)规律：其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大，减小反应物浓度，反应速率减小。此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或纯液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。但固体反应物表面积越大，反应速率越大。

(2)原因分析：

①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→反应速率增大；

②减小反应物浓度→单位体积内活化分子数减少→有效碰撞次数减少→反应速率减小。

2．压强对化学反应速率的影响(适用范围：有气体参与的化学反应)

(1)对于固体或液体，压强的变化，基本不影响其浓度，也不影响其反应速率。

(2)恒容时充入“无关气体”，容器总压强增大，但各反应物的浓度不变，反应速率不变。

(3)恒压时充入“无关气体”，引起体积增大，各反应物浓度减小，反应速率减慢。

(4)原因分析：

①增大压强→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；

②减小压强→单位体积内活化分子数减少→有效碰撞次数减少→反应速率减慢。

3．温度对化学反应速率的影响

温度升高反应速率增大；温度降低反应速率减小。原因是升高温度→活化分子百分数提高→有效碰撞的次数增加→化学反应速率加快。

4．催化剂对反应速率的影响

加入合适的催化剂→使发生反应所需的活化能降低(如图所示，图中实线和虚线分别表示无催化剂和有催化剂的反应过程，反应物和生成物的能量与活化能的关系)→反应体系中含有的活化分子百分数提高→有效碰撞次数增加→反应速率增大。

1．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋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．增加C的量

B．将容器的体积缩小一半

C．保持体积不变，充入H2O(g)使体系压强增大

D．保持压强不变，充入N2使容器体积变大

A　[C为固态反应物，增加其用量对反应速率几乎没有影响，A项符合题意；容器体积缩小一半相当于压强增大一倍，浓度增大，反应速率增大，B项不符合；充入H2O(g)，体积不变，H2O的浓度增大，反应速率加快，C项不符合；压强不变，充入N2，体积增大，气体的浓度变小，反应速率减小，D项不符合。]

2．已知CO2＋C===2CO是吸热反应，反应速率为v1；N2＋3H2===2NH3是放热反应，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

A　[升高温度能加快反应速率，与反应的热效应无关。]

3．对于在一密闭容器中进行的反应：C(s)＋O2(g)CO2(g)，下列说法中错误的是(　　)

A．将木炭粉碎成粉末状可以加快化学反应速率

B．升高温度可以加快化学反应速率

C．用空气代替O2可以加快化学反应速率

D．增加木炭的量不能加快化学反应速率

C　[A项，粉碎木炭增加了表面积，可增大反应速率；B项，升高温度，反应速率增大；C项，空气代替O2，使O2浓度变小，反应速率变小；D项，固体物质在参加反应时，其浓度可看作一定值，故加入木炭对反应速率无影响。]

4．一种“松果结构”铂金属催化剂，可用于电解法制备氢气，在制氢效果不变的情况下，将铂金属的用量降低到传统商业催化剂的约，下列说法错误的是(　　)

A．使用催化剂可以增加活化分子的百分数

B．催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应的焓变

C．该研究深化了催化剂的效果与结构之间的关系

D．催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应速率

B　[催化剂可降低反应的活化能，所以使用催化剂可以增加活化分子的百分数， A正确；使用催化剂不能改变反应的焓变， B错误；使用催化剂加快化学反应速率，结构决定性质，所以深化了催化剂的效果与结构之间的关系， C正确；增大接触面积可加快反应速率，所以催化剂与反应物接触面积的大小会影响反应速率， D正确。]

化学反应速率图像是将化学反应速率变化的情况在直角坐标系中以图的形式表达的结果，是化学反应速率变化规律的反映。在认识和应用化学反应速率图像时，要立足于化学方程式，应用化学反应速率变化的规律，分析直角坐标系及其图像的含义。

此类问题主要包括反应速率与反应物浓度、气体压强、反应温度、催化剂等外界条件的关系以及反应过程中的速率变化等定性关系。

1．定性图像

(1)全程速率—时间图：

如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化如图1所示。

图1

AB段：Zn与盐酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，化学反应速率逐渐增大；BC段：随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小。

(2)速率—温度图：

其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大；其他条件一定，反应速率随着温度的降低而减小，如图2 A所示。

A　　　　　　B

图2

(3)速率—压强图：

其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大；其他条件一定，减小气态反应物的压强(增大容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小，如图2 B所示。

2．定量图像

如图3所示，定量图像主要是指反应物或生成物的物质的量(或物质的量浓度)与反应时间t的定量关系。

图3

5．已知某可逆反应在密闭容器中进行：A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(s)　ΔH<0，如图中曲线b代表一定条件下该反应的进程。α(A)代表A的转化率，若使曲线b变为曲线a，可采取的措施是(　　)

①增大A的浓度　②缩小容器的容积　③增大B的浓度

④升高温度　⑤加入合适的催化剂

A．①　 B．②④　　

C．②⑤　　　 D．②③

C　[观察图中的曲线a、b，主要看两处：①转折点的先后。转折点对应的横坐标代表达到化学平衡状态所需的时间，题图中曲线a比曲线b先转折，说明曲线a表示的化学反应速率比曲线b表示的化学反应速率大，达到化学平衡所需的时间较短。②水平线的高低。图中曲线b和曲线a的水平线相重合，说明A的转化率不变。所以使曲线b变为曲线a，采取的措施只能是使化学反应速率增大，而不能使化学平衡发生移动。因D呈固态，故该反应是化学方程式中气态物质系数不变的反应，所以加入催化剂或增大压强都只能使化学反应速率增大，而不会使化学平衡发生移动。]

6．下列表格中的各种情况，可以用下面对应选项中的图像曲线表示的是(　　)

A　　　　　　B

C　　　　　　D

C　[反应速率与物质本身的性质有关。由于K比Na活泼，故相同大小的K和Na，K的反应速率快，又由于Na、K与H2O反应均为放热反应，随反应进行，放出大量热，反应速率逐渐加快，A图像错误；由于起始时乙中H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲中快，B图像错误；由于甲反应是在热水中反应，温度高，故甲的反应速率高于乙的。随反应进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小，C图像正确；MnO2在H2O2分解过程中起催化作用，故乙中反应速率应大于甲中，D图像错误。]

对于时间—速率图像要注意的3点

(1)看清起点、终点，分清反应物和生成物。

(2)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应，要特别注意分析渐变和突变的原因。

(3)增大反应物浓度的瞬间，v正突变，v逆渐变。升高温度，使用催化剂，v正、v逆均突变。

1．下列说法，不是加快化学反应速率的是(　　)

A．用冰箱保存食物

B．煤气炉边的金属生锈严重

C．制备氢气适当提高硫酸浓度

D．用锌粉代替锌粒制备氢气

A　[将食物贮藏在冰箱中，温度降低，能减慢反应速率， A正确；煤气炉边的金属温度高，电化学腐蚀速度快， B错误；制备氢气适当提高硫酸浓度，增大反应速率， C错误；用锌粉代替锌粒，增大接触面积，加快化学反应的速率， D错误。]

2．一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，一定温度下为减慢反应速率而又不影响生成氢气的量，可向其中加入(　　)

A．KCl固体　　 B．铁粉

C．K2SO4溶液 D．KNO3溶液

C　[A项，加入KCl固体不影响c(H＋)，对反应速率无影响；B项，Fe、Zn形成微电池反应，能加快反应，且Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，影响生成H2的量；C项，对稀硫酸进行稀释，c(H＋)减小，反应速率减慢，n(H＋)不变，故不影响H2的产量；D项，H＋、NO与Zn反应不产生H2。]

3．漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)在常温且黑暗处可保存一年，亚氯酸不稳定可分解，反应的离子方程式为5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O(HClO2为弱酸)。向NaClO2溶液中滴加H2SO4，开始时HClO2分解反应缓慢，随后反应迅速加快，其原因是(　　)

A．溶液中的Cl－起催化作用

B．溶液中的H＋起催化作用

C．ClO2逸出，使反应的生成物浓度降低

D．在酸性条件下，亚氯酸钠的氧化性增强

A　[由题目信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后反应突然加快，这说明分解生成的产物中的某种物质起了催化剂的作用。]

4．对于锌粒与稀硫酸的反应，下列说法中不正确的是(　　)

A．可选用颗粒大小基本相同的锌粒与不同浓度的硫酸反应，比较二者收集10 mL氢气所用的时间，从而计算反应速率并说明浓度对反应速率的影响

B．可记录溶液中氢离子的浓度随时间的变化(用pH计测定溶液的pH)来测量反应速率

C．可记录溶液的温度变化(用温度计来测量温度)来测量反应速率

D．可选用等质量的Zn片和Zn粒与相同浓度的硫酸反应，记录Zn完全消失的时间，从而计算反应速率并说明固体表面积对反应速率的影响

C　[温度变化不能定量反映化学反应速率。]

5．[素养题]“碘钟”实验中，3I－＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃进行实验，得到的数据如下表：

回答下列问题：

(1)该实验的目的是______________________________________________

_______________________________________________________________。

(2)显色时间t1为________。

(3)通过分析比较上述数据，得到的结论是___________________________

_______________________________________________________________。

[解析]　②由数据表容易发现：②④组所用时间相同，③组所用时间为它们的一半，①组所用时间为它们的2倍。进一步分析：②④两组中c(I－)与c(S2O)的乘积相等，③组中乘积为②④组的2倍，①组乘积为其一半。因此可得结论：当c(I－)·c(S2O)相等时，显色时间相等，反应速率相等，显色时间与反应速率成反比，即t与c(I－)·c(S2O)成反比。＝，得t1＝≈29.3。

[答案]　 (1)研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响　(2)(或29.3)　(3)化学反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)