鲁科版高中化学选择性必修第一册第2章第3节第2课时影响化学反应速率的因素基础课课件

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第2课时　影响化学反应速率的因素(基础课)第2章　化学反应的方向、限度与速率第3节　化学反应的速率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，认识其一般规律。2．通过对化学反应历程的认知，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。3．通过 “外界条件对化学反应速率的影响 ”等实验活动，形成并发展控制变量法的实验思想。影响化学反应速率的因素1．内因：主要取决于物质本身的内在性质。2．外因：除浓度、温度、接触面积、催化剂外，还有压强(对于一些有气态物质参加的反应)、溶剂、光波、电磁波、超声波等。3．充入非反应气体对化学反应速率的影响(1)恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。(2)恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。一、浓度、压强对化学反应速率的影响1．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______；减小反应物的浓度，反应速率______。必备知识　自主预习加快减慢(2)反应速率与反应物浓度的定量关系①速率方程：对于反应H2O2＋2HI===2H2O＋I2，其反应速率与反应物浓度间的关系v＝________________，其中，k为反应速率常数。②反应速率常数(k)：k越大，反应进行得越____。k与______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的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。kc(H2O2)·c(HI)快浓度2．压强对化学反应速率的影响想一想　增大压强，化学反应速率一定增大吗？提示：不一定，对于只涉及固体和液体的反应，压强的改变对化学反应速率几乎没有影响。二、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。利用这个经验规律，可以对一些化学反应的速率做粗略的估计，但这个规律适用范围有限。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：________的能量与________的平均能量之间的差值。②符号：Ea。③单位：kJ·mol-1或J·mol-1。4．解释：升高温度可以提高反应物分子的能量，增大反应物之间的__________，增大反应物分子形成________的比例，故升高温度可以______化学反应的速率。旧键新键过渡态反应物碰撞频率过渡态提高判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)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。 (　　)(2)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，滴入少量硫酸铜与醋酸钠溶液均能够提高反应速率。 (　　)××三、催化剂及其他因素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．催化原理：通过参与反应改变__________、改变反应的________来改变化学反应速率。改变质量和化学性质反应历程活化能3．催化剂的特点4．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、增大反应物__________等，均会对化学反应速率产生影响。活化能接触面积判一判　(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。 (　　)×××关键能力　情境探究以下是投篮球的三种情况：第一种，能量不够；第二种，方向不合适；第三种，足够的能量和合适的方向。化学反应也有类似的情况，碰撞理论认为改变外界条件可使单位体积内的活化分子数改变，从而使反应速率改变。外界条件对化学反应速率的影响1．为什么增大反应物的浓度会影响化学反应速率呢？提示：其他条件不变，当增大反应物的浓度时，单位体积中活化分子的数量增加，有效碰撞的频率增大，导致化学反应速率增大。2．如何理解“改变体系压强可改变反应速率”？提示：改变了压强，导致反应物浓度改变时，才能改变化学反应速率。3．为什么温度的变化会影响化学反应速率？提示：在其他条件不变时，升高温度，可以使反应物分子能量增大，一部分原来能量较低的普通分子变成活化分子，使活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多，化学反应速率增大。4．催化剂对化学反应速率的影响有何特点？提示：不同的催化剂对化学反应速率的催化效果不同。外界条件对反应速率的影响【例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CO的用量B．保持体积不变，充入N2使体系压强增大C．升高体系的反应温度D．将容器的体积缩小一半√B　[增大反应产物的浓度，反应速率增大，A项不符合题意；体积不变，充入N2使体系压强增大，但反应体系中的各物质的浓度不变，反应速率不变，B项符合题意；保持体积不变，升高温度，反应速率加快，C项不符合题意；将容器的体积缩小一半，压强增大，各物质的浓度增大，反应速率加快，D项不符合题意。] 1．(双选)下列有关反应速率的说法不正确的是(　　)A．用铁片和稀硫酸反应制氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快反应速率B．升高温度和使用催化剂都可以使反应速率加快C．在碳酸钙和稀盐酸的反应中，加多些碳酸钙可使反应速率明显加快D．如图是室温下H2O2溶液中，H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小√√AC　[常温下铁遇浓硫酸钝化，故A项错误；升高温度和使用催化剂都可以使反应速率加快，故B项正确；碳酸钙是固体，碳酸钙和稀盐酸的化学反应速率快慢与碳酸钙的多少无关，故C项错误；反应物浓度越大，反应速率越大，根据图知，随着反应的进行，H2O2溶液浓度逐渐降低，则随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小，故D项正确。]2．已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是(　　)A．加入催化剂，该反应的反应热ΔH将减小B．每形成2 mol A－B键，将放出b kJ能量C．该反应的活化能为(a－b) kJ·mol-1D．ΔH＜0，降低温度，反应速率会加快√B　[加入催化剂，能降低反应的活化能，但不能改变反应的始态和终态，即反应热不变，A错误；由图可知，每形成2 mol A－B键，将释放b kJ能量，B正确；图中a值为反应的活化能，b值为逆反应的活化能，(a－b)kJ·mol-1为反应的反应热，C错误；该反应的a＞b，则为吸热反应，ΔH＞0，降低温度，反应速率会减慢，D错误。][教材　追根寻源]汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下[Pt(s)表示催化剂，右上角带“*”表示吸附状态]：Ⅰ．NO＋Pt(s)===NO* Ⅱ．CO＋Pt(s)===CO*Ⅲ．NO*===N*＋O* Ⅳ．CO*＋O*===CO2＋Pt(s)Ⅴ．N*＋ N*===N2＋Pt(s) Ⅵ．NO*＋N*===N2O＋Pt(s)经测定汽车尾气中反应物浓度及反应产物浓度随温度变化关系如图1和图2所示。(1)图1中温度从Ta ℃升至Tb ℃的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是________________________________________________。(2)图2中T2 ℃时反应Ⅴ的活化能_____(填“”或“＝”)反应Ⅵ的活化能；T3 ℃时发生的主要反应为反应______(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)。温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快>Ⅳ[解析]　(1)由图1可知，温度升高，反应物的消耗量增大，说明催化剂的活性增强，反应速率加快。(2)由图2可知，T2 ℃时，N2的浓度小于N2O的浓度，说明反应Ⅴ的反应速率小于反应Ⅵ的反应速率，则反应Ⅴ的活化能大于反应Ⅵ的活化能；T3 ℃时，反应产物中二氧化碳的浓度最大，说明发生的主要反应为反应Ⅳ。合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol-1达到平衡后，某一时刻改变条件：1．画出t1时刻加入少量N2(容积不变)，再次达到平衡时的v-t图像。可逆反应的速率－时间(v-t)图像提示： 2．画出t2时刻升高温度(其他条件不变)时的v-t图像。提示： 3．画出t3时刻缩小容器体积时的v-t图像。提示： 【例2】　已知反应X(g)＋Y(g)⥫⥬nZ(g)　ΔH>0，将X和Y以一定比例混合通入密闭容器中进行反应，各物质的浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．10 min时，曲线发生变化的原因是升高温度B．10 min时，曲线发生变化的原因是增大压强C．反应方程式中n＝1D．0～5 min内，用X表示的反应速率为v(X)＝0.08 mol·L-1·min-1√ 方法点拨(1)条件增强，曲线在原图像的上方；条件减弱，曲线在原图像的下方。(2)浓度改变时，图像曲线一条无断点，一条有断点；其他条件改变时，图像曲线均有断点。1．一定条件下进行反应2X(g)＋Y(g)⥫⥬Z(s)＋3W(g)　ΔH第②步正反应活化能Ea2，所以反应速率：①v(第二步反应)B．反应的中间产物只有NO3C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D．第三步反应活化能较高1314√√题号135246879101112AC　[结合第一步是快速平衡，第二步是慢反应可知，第一步的逆反应速率大于第二步反应速率，故A项正确；中间产物有NO3和NO，故B项错误；第二步是慢反应，根据碰撞理论可知并非每次反应物分子之间发生碰撞均能发生化学反应，故C项正确；第三步是快反应，说明反应活化能较低，故D项错误。]1314题号13524687910111211．丙酮的碘代反应CH3COCH3＋I2―→CH3COCH2I＋HI的速率方程为v＝kcm(CH3COCH3)cn(I2)，其半衰期(当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为0.7/k。改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示。1314题号135246879101112下列说法正确的是(　　)A．速率方程中的m＝1、n＝0B．该反应的速率常数k＝2.8×10-3 min-1C．增大I2的浓度，反应的瞬时速率加快D．在过量的I2存在时，反应掉87.5%的CH3COCH3所需的时间是375 min1314√√题号135246879101112 1314题号13524687910111212．反应X===2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．a为c(X)随t的变化曲线 B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)√1314题号135246879101112D　[由题图知，a起始浓度最大，在整个反应过程中浓度一直减小，所以a代表c(X)随t的变化曲线，A说法正确；t1时，三条曲线相交，三种物质的浓度相等，B说法正确；结合题给反应判断，先增加后减小的是c(Y)随t变化的曲线，一直增大的是c(Z)随t变化的曲线，t2时，c(Y)在减小，说明Y的消耗速率大于生成速率，C说法正确；由题图知，t3后，X反应完全，X转化为Y的浓度为c0，Y的剩余浓度为c(Y)，则生成Z的消耗量为c0－c(Y)，生成Z的量为c(Z)＝2c0－2c(Y)，D说法错误。]1314题号13524687910111213．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(　　)1314题号135246879101112A．实验①中0～15 min内M的降解速率约为 1.33×10-5 mol·L-1·min-1B．若其他条件相同，则实验①②说明升高温度，M的降解速率增大C．若其他条件相同，则实验①③说明pH越大，越不利于M的降解D．若其他条件相同，则实验①④说明M的浓度越小，降解的速率越大1314√题号135246879101112 1314题号13524687910111214．某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：【实验原理】2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O1314题号1352468791011121314【实验内容及记录】题号135246879101112请回答下列问题：(1)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是____________________________________________________________________________。(2)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+)随时间变化的趋势如图甲所示，但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2+)随时间变化的实际趋势如图乙所示。该小组同学根据图乙所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。1314其他条件不变，增大H2C2O4浓度(或增大反应物浓度)，化学反应速率增大题号135246879101112①该小组同学提出的假设是____________________________________________________________________________________________。②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。1314反应产物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化作用)3.0题号135246879101112③若该小组同学提出的假设成立，则t________(填“大于”“小于”或“等于”)1.5。1314[解析]　(1)三个实验中改变的是H2C2O4溶液浓度(同一浓度的H2C2O4溶液体积不同，但反应时溶液的总体积均为10 mL)，其他条件不变，H2C2O4溶液浓度越大，溶液褪至无色所需时间越短，反应速率越大。(2)①根据乙中图像可知，反应速率先加快后减慢，提出的假设为反应生成的MnSO4对反应起到催化作用。②进行实验时应注意其他条件不变，所以溶液总体积应该为10 mL，故应加入3.0 mL H2C2O4溶液。③催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，溶液褪至无色所需时间变短。小于