2019-2020年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第二节影响化学反应速率的因素学案新人教版.doc

2019-2020年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第二节影响化学反应速率的因素学案新人教版诱学导入点拨材料1：北京的故宫是世界著名的古建筑群，是世界珍贵的文化遗产。在保和殿后，有一块巨大的“云龙陛石”，上面雕有精美的蟠龙图案（如图）。但是，近些年浮雕已开始受损，一些细小的花纹已变得模糊不清。在太和殿周围的汉白玉护栏的蟠龙柱以及吐水龙头上的花纹也不同程度地受到腐蚀。材料2：我们知道，鲜牛奶放入冰箱内可以存放46天，而在常温下只能保存48小时左右。问题设置：石雕的腐蚀和牛奶变质，都属于化学反应，上述信息说明不同条件下化学反应速率不同了。请思考：化学反应受哪些因素的影响？外界条件是如何改变化学反应的速率的？导入点拨：分析近年来与过去几百年环境条件的变化，结合已经学习过的环境保护和酸雨知识，考虑上述问题如何解答；冰箱内与冰箱外的区别在于温度条件的差异，冰箱保鲜的原因在于温度远低于常温。这就是我们要探讨和研究的外界条件对化学反应速率的影响。知识巧学升华一、发生化学反应的前提化学反应能发生的先决条件是：反应物分子(离子)之间发生碰撞。但是并不是每次碰撞都能发生化学反应，只有具备一定能量的分子(离子)相互碰撞才可能发生反应。1.有效碰撞（1）能够发生化学反应的一类碰撞叫做有效碰撞。(2)活化分子：能量较高的、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。(3)活化分子百分数：活化分子百分数=（活化分子数/反应物分子数）100%要点提示 分子间发生碰撞的次数非常大，但这些碰撞绝大多数是不发生反应的。活化分子在碰撞时必须要有合适的取向才能发生有效碰撞。只有活化分子间的强烈的对心正碰才是有效碰撞，即能够发生反应的碰撞。活化分子数目的多少决定了有效碰撞发生的次数。因此，在分子数确定时，活化分子百分数增大，有效碰撞的次数增多，反应速率加快。活化分子在反应物分子中所占的百分数叫做活化分子百分数。当温度一定时，对某一反应而言，活化分子百分数是一定的。活化分子百分数越大，活化分子数越多，有效碰撞次数越多。二、影响化学反应速率的因素不同的化学反应具有不同的反应速率，影响反应速率的主要因素是内因，即参加反应的物质的性质。1.内因：反应物的性质决定化学反应的快慢。例如：对于氢氧爆鸣气的爆炸、炸药爆炸、酸碱中和反应等在瞬间完成；而煤和石油的形成则需要数十甚至上百万年。这种差别是物质的性质所决定的，而与外界条件无关。即内因对化学反应速率的大小起决定作用。2.外部因素：当物质确定时（即内因固定），在同一反应中，影响反应速率的因素是外因，即外界条件，主要有温度、浓度、压强、催化剂等。（还有像反应颗粒（固体）的大小、光、波等对化学反应速率也有影响）三、浓度对化学反应速率的影响1.实验探究:浓度对化学反应速率的影响加入试剂0.2 molL-1 H2C2O40.01 molL-1 KMnO40.2 molL-1 H2C2O40.01 molL-1 KMnO4实验现象紫红色逐渐褪去紫红色逐渐褪去褪色时间30 s47 s结论褪色较快褪色慢2.规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应的速率。3.理论解释：在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子百分数是一定的，即单位体积内的活化分子数与反应物的浓度成正比。所以当反应物的浓度增大时，单位体积内的分子数增多，活化分子数也相应的增多，反应速率也必然增大。要点提示 上述规律只适用于有气体或溶液参加的反应，因为只有气体或溶液的浓度是变化的；对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量，浓度不会改变，也就不会改变化学反应速率。化学反应若是可逆反应，反应物或生成物的浓度改变，其正反应速率和逆反应速率的改变也符合上述规律。四、压强对反应速率的影响1.影响对象：压强只影响有气体参与的反应。对于没有气体参与的反应，压强对其反应速率没有任何影响。2.规律：对于有气体参加的反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。3.原因：对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积内反应物的物质的量，即增加了反应物的浓度，因而可以增大化学反应的速率。4.本质：压强对化学反应速率的影响，归根结底是影响了参与反应的气体的浓度。五、温度对反应速率的影响1.实验探究：温度对反应速率的影响试剂种类及用量0.1 molL-1 Na2S2O3 5 mL0.1 molL-1 H2SO4 5 mL0.1 molL-1 Na2S2O3 5 mL0.1 molL-1 H2SO4 5 mL实验温度常温下（25 ）65 出现浑浊时间16 s2 s结论反应较慢反应较快2.规律：其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率，降低温度，可以减慢反应速率。3.解释：温度升高，使得整个体系中分子的能量升高，活化分子的百分比增大，分子运动速率加快，碰撞次数增多。有效碰撞的次数也大大增加，故反应加快；反之，降低温度，反应速率减小。知识拓展 一般情况下，温度每升高10 ，化学反应速率增大24倍。即升高温度后化学反应速率v=2n4n，n=。如果温度降低，也可以适用这条规律。六、催化剂对反应速率的影响1.催化剂可以改变化学反应的速率。在不加说明时，催化剂一般指使反应速率加快的正催化剂。在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加活化分子百分数，因而使反应速率加快。即：(1)改变了反应历程，反应易于发生，使反应速率增大。(2)催化剂降低了活化能，使一部分原先的非活化分子变为活化分子，提高了活化分子百分数，从而使得有效碰撞的次数和化学反应速率大大提高。要点提示 凡是能改变反应速率而自身在化学变化前后化学性质和质量没有发生变化的物质叫催化剂。同一催化剂能同等程度地改变化学反应的速率。催化剂中毒：催化剂的活性因接触少量的杂质而明显下降甚至遭到破坏，这种现象叫催化剂中毒。2.催化剂的本质特点催化剂参与到化学反应中去，但最后又被还原成本身。3.催化剂的应用催化剂在现代化学和化工生产中占有极为重要的地位。大约85%的反应需要催化剂。尤其是现代大型化工业、石油工业中，很多反应还必须使用性能良好的催化剂。例如：接触法制硫酸工业；工业合成氨。 知识拓展 催化剂的分类正催化剂：能够加快反应速率的催化剂。负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂。如不特意说明，指正催化剂。七、影响化学反应速率的其他因素其他如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响。问题思路探究问题1 为什么把一定量的铜片投入到盛有稀硝酸溶液的试管中，反应速率变化趋势常常是：较慢逐渐加快突然剧烈加快逐渐变慢？试分析原因。导思:刚开始反应时，硝酸的浓度处于最大值，但此时反应速率却不是最大。这是分析本题的一个关键点。当浓度降低到一定程度时，化学反应速率却最大了。因此，对于该反应的影响因素，绝对不只是一个浓度因素。结合“金属与酸反应是放热反应”这一事实，考虑温度对化学反应速率的影响。探究:开始时反应速率主要取决于浓度；该反应是放热反应，温度升高，反应速率的改变主要受温度影响（浓度减小反应速率减小，但温度是决定性因素），所以随着反应进行，反应加快；随着温度的迅速升高，速率会突然加快；随着浓度减小，温度升高变慢，浓度逐渐在反应速率的变化中占据主导位置。所以最后反应速率逐渐减慢。问题2 温度升高，反应速率增大，其实质体现在哪些方面?关系是什么?导思:化学反应的基础是活化分子间的有效碰撞。研究温度对化学反应速率影响的关键是考虑温度是如何影响反应物的活化分子和有效碰撞次数的。只要改变了有效碰撞的次数，就改变了化学反应速率。探究:反应物温度的升高，提高了物质的整体能量。物质能量的整体提高，造成了物质活化分子百分数的大大提高。从而使分子碰撞的次数和有效碰撞的次数均增加，导致化学反应速率加快。典题热题新题一、重点：影响化学反应速率的因素例1 反应C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）在一容积可变的密闭容器中进行，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N2使体系压强增大D.保持压强不变，充入N2使容器体积增大解析：A选项中C为固态反应物，增加固体的量对反应速率无影响；B选项将容器的体积缩小一半，压强增大，反应速率加快；C选项中充入N2使体系压强增大，但容器的容积未变，参加反应的各种气体浓度未变，故反应速率不变；D选项中保持恒压，充入N2使容器体积增大，参加反应的各种气体浓度减小，反应速率减小。答案：AC深化升华 改变固体或纯液体的量，对反应速率无影响；改变压强实质是改变反应物的浓度。只有浓度改变，反应速率才改变，不能简单机械地死背结论。例2 一定量的盐酸跟过量铁粉反应时，为了减慢反应速率，且不影响生成H2的总量，可以向盐酸中加入适量的（）A.固体NaOHB.H2OC.CuSO4(s)D.CH3COONa固体解析：加入固体NaOH中和了盐酸，消耗了H+，虽然减慢了反应速率，但影响了H2的总量；加入水，H+浓度降低，反应速率减慢，但溶液中H+的物质的量不变，故生成H2的总量不变；加入CuSO4（s），Fe与CuSO4反应会形成原电池，使反应速率加快；加入CH3COONa固体，CH3COO-与H+结合生成CH3COOH降低了H+浓度，随反应的进行，CH3COOH中的H+又可电离出来，所以既可减慢反应速率，又能使生成H2的总量不变。答案：BD变式训练:如果要提高上述反应速率，且不影响生成H2的总量，可以向盐酸中加入适量的（）A.固体NaOHB.H2OC.CuSO4(s)D.CH3COONa固体解析：在化学反应中，原电池反应速率高于直接的氧化还原反应速率。如果能够构成原电池，则可加快化学反应速率。加入CuSO4(s)，可以使Cu2+与铁粉发生置换反应，置换出来的单质铜可以与铁粉构成原电池，加快反应的速率且不影响氢气的生成量。答案：C二、难点：温度影响反应速率的本质例3 其他条件不变，升高温度能增大反应速率的原因是（）A.单位体积内分子数增多B.单位体积内活化分子数增多C.单位体积内有效碰撞次数增多D.单位体积内有效碰撞次数减少解析：升高温度，压强和浓度不变，单位体积内分子数不变，故A不正确。压强和浓度虽不变，但升高温度使一部分分子获得能量而成为活化分子，所以活化分子百分数增大，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞次数增多，所以B、C正确。答案：BC变式训练：把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 molL-1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是()A.10 20 mL 3 molL-1的X溶液B.20 30 mL 2 molL-1的X溶液C.10 10 mL 4 molL-1的X溶液D.10 10 mL 2 molL-1的X溶液解析：化学反应的速率随浓度的增大而加快，随浓度的降低而减慢。当在其他条件相同的情况下，温度高，化学反应速率快，温度低，化学反应速率慢。分析本题，先比较浓度的大小，但必须是混合后的浓度，由于混合后各烧杯中的盐酸浓度相等，所以只要求出X的浓度是最大者反应最快，然后比较温度的高低。A项中c（X）=1.2 molL-1B项中c（X）=1.2 molL-1C项中c（X）= =0.8 molL-1D项中c（X）=0.4 molL-1由此可见，混合后A、B选项中X的浓度最大，但是二者温度不同。A项中10 ，B项中20 ，故选项B中化学反应的速率最大。答案：B三、疑点：关于化学反应速率的判断和计算例4 对于反应M+NP,如果温度每升高10 ,化学反应速度增加了3倍;在10 时完成某反应的10%需要81 min,若将温度升高到30 ,完成该反应的10%需要时间为（）A.9 minB.27 minC.13.5 minD.3 min解析：由上述规律可知，温度升高了20 ，反应速率变成原来的3n倍， n=2010=2，则反应速率变为原来的9倍。故时间应该是原来的，t=81 min=9 min。答案：A误区警示 这类问题，容易当作倍数关系来处理。每升高10度，反应速率就增加3倍，下一次升高10度增加的倍数是原来的9倍而非6倍。即是3n倍而不是3n倍。