2018-2019版高中化学 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 第2课时学案 鲁科版选修4.doc

第2课时外界因素对化学反应速率的影响学习目标定位1.理解浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响，掌握其一般规律。2.知道反应速率常数、活化能的含义，能够根据相应规律解决有关问题。 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)一般规律其他条件不变，增大反应物浓度可以增大化学反应速率；减小反应物浓度可以减小化学反应速率。(2)定量关系反应速率方程对于任意一个化学反应aAbB=cCdD，其反应速率方程为vkcm(A)cn(B)，式子中m、n、k都是由实验测得，与化学方程式中的系数无关。反应速率常数(k)含义表示单位浓度下的化学反应速率单位不同反应速率方程中k的单位不同意义通常反应速率常数k越大，反应进行得越快影响因素与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面积性质等因素的影响2.压强对化学反应速率的影响(1)一般规律对于气体反应，其他条件不变时，压强与浓度成正比，增大压强，化学反应速率增大，减小压强，化学反应速率减小。(2)对于只有固体和液体参加的反应，压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。 (1)对于固体或纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变固体或纯液体物质的用量对化学反应速率无影响。(2)固体反应物的颗粒大小对固体表面积的影响很大，固体颗粒越细，表面积越大，反应速率越大。(3)压强对反应速率的影响是通过改变气体浓度实现的。对于密闭容器中有气体参加的化学反应，温度一定时： 例1 反应3Fe(s)4H2O(g)高温Fe3O4(s)4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，试回答：(1)增加Fe的量，其反应速率_(填“增大”“不变”或“减小”，下同)。(2)将容器的体积缩小一半，正反应速率_，逆反应速率_。(3)保持体积不变，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使容器的体积增大，正反应速率_，逆反应速率_。答案(1)不变(2)增大增大(3)不变不变(4)减小减小解析(1)Fe为固体，因此增加Fe的量，反应速率不变。(2)将容器的容积缩小一半，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)保持容器的容积不变，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使容器的容积增大，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。考点影响化学反应速率的因素题点浓度和压强对化学反应速率的影响规律总结常见的几种压强改变形式(1)恒温缩小(或增大)容器体积引起压强增大(或减小)引起反应速率增大(或减小)。(2)恒温恒容充入反应气体引起该物质浓度增大引起反应速率增大。(3)恒温恒容充入“无关气体”引起容器总压增大，但反应混合物的各组分浓度不变，反应速率不变。(4)恒温恒压充入“无关气体”引起体积增大引起反应混合物各组分的浓度减小引起反应速率减小。 例2 把下列4种X的溶液，分别加入到4个盛有10 mL 2 molL1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 mL3 molL1 B.20 mL2 molL1C.10 mL4 molL1 D.10 mL2 molL1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。考点影响化学反应速率的因素题点浓度对化学反应速率的影响易错警示(1)分析两溶液混合后反应物浓度对反应速率的影响时，应根据混合后溶液中反应物的浓度，而不是混合前溶液的浓度。(2)分析溶液中进行的离子反应浓度对反应速率的影响时，应注意离子浓度改变的方式，加入无关的离子，不影响反应速率。二、温度对化学反应速率的影响1.一般规律当其他条件不变时，升高温度，化学反应速率增大，降低温度，化学反应速率减小。2.经验规律范托夫近似规律：对于在溶液中发生的反应，温度每升高10 K，反应速率增加到原来的24倍。利用此经验规律可以对一些反应的化学反应速率做粗略估计。3.理论解释(1)根据基元反应碰撞理论，能量较高，相互之间发生碰撞，能够引发化学反应发生的反应物分子叫做活化分子。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。普通反应物分子形成活化分子所吸收的能量叫活化能(Ea)。由阿伦尼乌斯公式k (k为反应速率常数，A为比例系数，e为自然对数的底，R为摩尔气体常量，Ea为活化能)知：活化能越高，反应速率常数越小，反应速率越小。(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，反应速率增大。 (1)温度对化学反应速率的影响规律对于吸热、放热反应都适用。(2)对于可逆反应：升高温度，正、逆反应速率均增大，但增大的程度不同；降低温度，正、逆反应速率均减小，但减小的程度不同。 例3 设C(s)CO2(g)2CO(g)H0，反应速率为v1，N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，反应速率为v2，对上述反应，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增大答案A解析温度对化学反应速率的影响适用于任何反应，升高温度反应速率增大，降低温度反应速率减小。考点影响化学反应速率的因素题点温度对化学反应速率的影响易错警示升高温度，放热反应和吸热反应的反应速率都增大，降低温度，放热反应和吸热反应的反应速率都减小。 例4 反应A(g)3B(g)2C(g)H乙丙丁 B.乙甲丙丁C.乙甲丁丙 D.丁丙乙甲答案C解析比较同一个化学反应在不同条件下的反应速率大小时，催化剂、温度对反应的影响程度较大，温度相同时，反应物的浓度越大，反应速率就越大。考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率影响因素的综合应用5.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O2 B.增大容器容积C.移去部分SO3 D.降低体系温度答案A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。考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率影响因素的综合应用6.Na2S2O3溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()实验反应温度/ Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/molL1V/mLc/molL1V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210答案D考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率影响因素的综合应用7.在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)。 (1)降低温度，化学反应速率_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)600 时，在一容积为2 L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至10 min和20 min时，分别改变了影响反应的一个条件，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如上图所示，前10 min正反应速率变化趋势是逐渐_(填“增大”“减小”或“不变”)；前15 min内用SO3表示平均反应速率为_。(3)图中反应进程，表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是_。(4)根据图中判断，10 min时改变的条件可能是_；20 min时改变的反应条件可能是_。a.加入催化剂 b.缩小容器容积c.降低温度 d.增加O2的物质的量答案(1)减小(2)减小1.33103molL1min1(3)1520 min,2530 min(4)abd解析(1)降低温度，化学反应速率减小。(2)前10 min随着反应的不断进行，反应物SO2和O2的浓度不断减小，正反应速率变化趋势是逐渐减小，前15 min内用SO3表示的平均反应速率为0.04 mol2 L15 min1.33103molL1min1。(3)反应过程中SO2、O2、SO3物质的量不随时间变化的时间段，即1520 min和2530 min反应处于平衡状态。(4)1015 min三条曲线的斜率突然增大，说明反应速率突然增大，其原因可能是加入催化剂或缩小容器容积。反应进行至20 min时，O2的物质的量突然增大，平衡发生移动，SO2、SO3的物质的量随之发生变化。考点影响化学反应速率的因素题点影响化学反应速率的图像题 对点训练题组1浓度、压强对化学反应速率的影响1.常温下，反应AB=AB，按以下情况进行：20 mL溶液中含A、B各0.01 mol50 mL溶液中含A、B各0.05 mol0.1 molL1的A、B溶液各10 mL0.5 molL1的A、B溶液各50 mL四者反应速率大小关系是()A. B.C. D.答案A解析中c(A)c(B)0.01 mol0.02 L0.5 molL1；中c(A)c(B)0.05 mol0.05 L1 molL1；中c(A)c(B)0.1 molL10.01 L0.01 L0.01 L0.05 molL1；中c(A)c(B)0.5 molL10.05 L0.05 L0.05 L0.25 molL1；在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为。考点影响化学反应速率的因素题点浓度对化学反应速率的影响2.对已达化学平衡的如下反应：2X(g)Y(g)2Z(g)，减小压强时，对该反应产生的影响是()A.逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动B.逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动C.正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动D.正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动答案C解析减小压强，平衡向气体总体积增大的方向移动，即平衡向逆反应方向移动；减小压强，正、逆反应速率都减小，只是减小的程度不一样。考点影响化学反应速率的因素题点压强对化学反应速率的影响3.反应N2(g)O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施能使该反应的反应速率加快的是()缩小体积使压强增大压强不变充入He使体积增大体积不变充入He使压强增大体积不变充入NO使压强增大A. B.C. D.答案D考点影响化学反应速率的因素题点压强对化学反应速率的影响4.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答案C解析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。考点影响化学反应速率的因素题点浓度对化学反应速率的影响题组2温度、催化剂对化学反应速率的影响5.下列说法中不正确的是()A.催化剂能改变化学反应速率B.催化剂能降低化学反应的活化能C.反应前后催化剂的质量和化学性质不发生变化D.任何温度下，只要加入正催化剂，反应速率就会加快答案D解析催化剂在一定温度下才能发挥催化作用，在适宜的温度下催化活性最大。考点影响化学反应速率的因素题点催化剂对化学反应速率的影响6.已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2IH2OIO慢H2O2IOH2OO2I快下列有关该反应的说法正确的是()A.反应速率与I的浓度有关B.IO也是该反应的催化剂C.反应活化能等于98 kJmol1D.v(H2O2)v(H2O)v(O2)答案A解析H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的，I浓度越大，反应速率越快，A项正确；根据总反应可确定该反应的催化剂为I，而IO为中间产物，B项错误；根据所给信息无法确定反应活化能，C项错误；反应速率关系为v(H2O2)v(H2O)2v(O2)，D项错误。考点影响化学反应速率的因素题点催化剂对化学反应速率的影响题组3外界条件对化学反应速率影响的综合 7.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器里，产生氢气的速率变化如图所示。下列影响反应的因素有() 盐酸的浓度镁条的表面积溶液的温度Cl的浓度A. B.C. D.答案C解析镁条和盐酸反应产生H2的离子方程式为Mg2H=Mg2H2，是镁与H间的置换反应，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，反应速率也会加快；随着反应的进行，c(H)不断减小，反应速率会逐渐减慢。考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率影响因素的综合应用8.反应2A(g)2B(g)C(g)H0，达平衡时，要使A的浓度增大、v正增大，应采取的措施是()A.降温 B.加催化剂C.升温 D.加压答案D解析降温使正、逆反应速率都减小，升温使正、逆反应速率都增大，A错误；催化剂只改变反应速率，而平衡不移动，B错误；H0，表示正反应为吸热反应，升温使平衡向正反应方向移动，A的浓度减小，C错误；加压能使反应速率加快，该反应为气体体积变大的反应，所以压强变大，平衡逆向移动，A的浓度增大，D正确。考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率影响因素的综合应用9.已知某可逆反应在密闭容器中进行：A(g)2B(g)3C(g)D(s)H0，如图中曲线b代表一定条件下该反应的进程。若使曲线b变为曲线a，可采取的措施是() 增大A的浓度缩小容器的容积增大B的浓度 升高温度加入合适的催化剂A. B.C. D.答案C解析观察图中的曲线a、b，主要看两处：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。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。考点化学反应速率的影响因素题点影响化学反应速率的图像题10.下列各组反应(表中物质均为反应物)中，反应刚开始时，放出氢气的反应速率最大的是()选项金属(块状)酸的浓度及体积反应温度/A0.4 mol Mg6 molL1硝酸10 mL70B0.3 mol Mg3 molL1盐酸40 mL60C0.4 mol Fe3 molL1盐酸50 mL60D0.1 mol Mg3 molL1硫酸10 mL60答案D考点影响化学反应速率的因素题点控制变量法的应用 综合强化11.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右图表示。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答案B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项错误；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项正确；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项错误；保持温度和压强不变，再加入一定量的PCl3，平衡逆向移动，D项错误。考点影响化学反应速率的因素题点影响化学反应速率的图像题12.在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)O2(g)V2O5450 2SO3(g)H”“”或“(4)吸热温度升高，A的浓度降低，说明升温平衡向正反应方向移动，则正反应是吸热反应解析(2)对比实验和实验可知，平衡状态时，A的浓度相同，即平衡未移动，故起始浓度也相同。但实验达到平衡的时间缩短，故在实验中使用了催化剂。(3)对比实验和实验，在相同温度下平衡时A的浓度实验比实验中的大，故实验的起始浓度大于实验，反应速率v3v1。(4)对比实验与实验，在起始浓度相同的条件下，实验平衡时A的浓度小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。考点影响化学反应速率的因素题点化学反应影响因素的综合应用