学年高中化学第二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课时导学案1鲁科版选修4docWord文档下载推荐.docx
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(1)当c(H2O2)恒定时,随c(HI)增大,其反应速率v的变化趋势是________,若c(HI)增大1倍,其反应速率v的变化是____________。
同理,当c(HI)恒定时,反应速率v与c(H2O2)之间有类似的变化规律。
(2)由以上分析可知,其反应速率与c(H2O2),c(HI)成________,上述反应在不同浓度时的反应速率的数学表达式是________________________。
2.化学反应速率与反应物浓度的关系
(1)速率方程
对于任意一个化学反应aA+bB===cC+dD,其反应速率方程为v=kcm(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。
(2)反应速率常数
速率方程中的比例系数k称为反应速率常数,它表示________________________________,具备以下特点:
①与浓度无关,但受______________________________________等因素的影响。
温度升高,k值通常________。
②通常情况下,k值越大,反应进行得________。
3.压强对化学反应速率的影响
对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强成反比。
如图所示,
结论:
增大压强,气体体积________,浓度________,化学反应速率________。
(1)由于固体、液体粒子间的________很小,增大压强几乎不能改变它们的________,因此对只有固体或液体参加的反应,压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。
(2)对于反应N2+3H2
2NH3,不同条件下,压强对化学反应速率的影响
①恒温恒容密闭容器中
a.充入N2,压强________,c(N2)________,化学反应速率________。
b.充入He(He与反应无关),压强________,但c(N2)、c(H2)、c(NH3)都________,化学反应速率________。
②恒温恒压密闭容器中
充入He,体积______,c(N2)、c(H2)、c(NH3)都______,化学反应速率________。
【归纳总结】
浓度、压强对化学反应速率的影响
(1)改变浓度对可逆反应速率的影响规律为增大反应物浓度,____________速率增大,在瞬间内,生成物浓度可认为不变,__________________不变。
但随着反应的进行,反应物浓度减小,生成物的浓度逐渐增大,故__________________逐渐减小,__________速率逐渐增大,直到两者________。
(2)固体或纯液体的浓度可视为常数,则固体量的增多________反应速率,反应速率还与固体________的大小和生成物________的速率有关。
(3)压强对反应速率的影响是通过改变气体浓度实现的,故一般意义上增大气体压强是指压缩气体体积;
对于有气体参加的化学反应,温度一定时:
压强改变—
【活学活用】
1.反应3Fe(s)+4H2O(g)
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,其反应速率_______________________________________。
(3)保持体积不变,充入N2使体系压强增大,其反应速率________。
(4)保持压强不变,充入N2使容器的体积增大,其反应速率________。
二 、温度对化学反应速率的影响
【新知导学】
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。
(1)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________能量后形成活化分子。
(2)普通反应物分子形成活化分子所吸收的________叫活化能(Ea)。
对基元反应而言,其活化能是活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量的________。
(3)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________进行,反应速率常数________。
可见,活化能是决定化学反应速率的内因。
2.温度会影响反应速率常数,从而影响化学反应速率,下表列出了几个反应在298K和308K时的反应速率常数之比。
序号
化学反应
A
NO+O3===NO2+O2
1.15
B
H2+I2===2HI(气体反应)
8.99
C
NH4CNO===(NH2)2CO
3.58
请根据表中数据进行讨论:
(1)温度对化学反应速率有怎样的影响?
(2)升高相同温度,对不同化学反应的反应速率的影响程度一样吗?
为什么?
(3)对于B反应:
H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<
0,则升高温度时,v正和v逆应如何变化?
平衡如何移动?
温度对化学反应速率的影响
(1)一定条件下的化学反应,升高温度,可________化学反应速率,降低温度,可________化学反应速率。
(2)经验规律
对于在________中发生的反应,温度每升高10K,反应速率增加到原来的________倍。
此近似规律只对一些反应的化学反应速率做粗略估计。
(3)经验公式(阿伦尼乌斯公式)
k=________________。
Ea为________,单位为J·
mol-1或kJ·
mol-1。
当Ea>
0时,升高温度,反应速率常数________,化学反应速率________。
(4)升高温度,v正、v逆一般均加快,吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数。
降低温度,v正、v逆一般均减小,且吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数。
2.对于反应M+N===P,如果温度每升高10℃,反应速率增加为原来的3倍。
在10℃时完成反应的10%需要54min,将温度提度到40℃完成反应的10%,需要的时间为( )
A.2minB.3minC.6minD.9min
三 、催化剂对化学反应速率的影响
1.根据表中实验操作要求完成实验,观察实验现象,填写下表:
实验原理
2H2O2
2H2O+O2↑
实验操作
在试管中先加入2mL5%的H2O2,再加入1mL0.1mol·
L-1FeCl3溶液
L-1CuSO4溶液
实验现象
实验结论
2.某些反应使用催化剂前后的活化能及反应速率常数之比如下表所示:
催化剂
Ea/kJ·
mol-1
无催化剂
有催化剂
2HI===H2+I2
金
184
105
1.6×
108(503K)
CH3CHO===CH4+CO
碘
210
136
7.5×
104(793K)
2H2O2===2H2O+O2
过氧化氢酶
75
25
5.8×
108(298K)
(1)使用催化剂,其反应的活化能有何变化?
反应速率常数有何变化?
(2)使用催化剂对其化学反应速率有怎样的影响?
(3)与其他因素(如浓度、温度等)相比较,催化剂对化学反应速率的影响程度如何?
(1)催化剂能改变化学反应速率,但反应前后催化剂本身的________和________________不变。
催化剂通过参与化学反应改变反应历程降低反应的__________来提高反应速率。
(2)使用催化剂→降低反应活化能→更多的反应物分子成为________________→大大增加单位体积内的________________百分数→成千成万倍地增大化学反应速率。
(3)催化剂________________地改变正、逆反应速率。
但催化剂________引起平衡移动,不改变化学平衡常数,不改变平衡转化率。
(4)催化剂具有__________。
某反应中的催化剂不一定适用于其他反应,故工业生产中,常需要选取特定的催化剂来提高生产效率。
导学案参考答案
一、
新知导学
1.
(1)增大 增大1倍
(2)正比 v=kc(H2O2)c(HI)
2.
(2)单位浓度下的化学反应速率 ①温度、催化剂、固体表面性质
增大 ②越快
3.缩小 增大 加快
(1)空隙 浓度
(2)①a.增大 增大 加快
b.增大 不变 不变 ②增大 减小 减小
归纳总结
(1)正反应 逆反应速率 正反应速率 逆反应 相等
(2)不影响 表面积 扩散 (3)改变 不变
活学活用
1.
(1)不变
(2)增大 (3)不变 (4)减小
解析
(1)由于Fe是固体,改变Fe的量,反应物浓度不变,故反应速率不变。
(2)将容器体积缩小一半,则反应物浓度增大,故反应速率增大。
(3)容器体积不变,充入N2,反应物浓度不变,故反应速率不变。
(4)保持容器内压强不变,充入N2相当于减小压强,即反应物和生成物浓度均减小,故反应速率减小。
二
1.
(1)吸收
(2)能量 差值 (3)越难 越小
2.
(1)升高温度,反应速率常数增大,化学反应速率增大。
(2)不一样。
不同的反应,活化能差值很大。
活化能越大,改变温度对反应速率的影响程度就越大。
因此,升高相同温度时,对不同化学反应速率影响就不一样。
(3)升高温度,v正和v逆均增大;
平衡向逆反应方向移动。
(1)加快 减慢
(2)溶液 2~4 (3)
活化能 增大 增大
2.A
三
1.产生气泡比较快 产生气泡比较慢 Fe3+、Cu2+对H2O2的分解都有催化作用,但Fe3+催化作用强
2.
(1)使用催化剂,反应的活化能大幅度降低,反应速率常数变大。
(2)化学反应速率增大。
(3)比温度、压强、浓度对化学反应速率影响程度都要大,加快的速率可达几千倍;
催化剂可以较大幅度地降低反应的活化能。
(1)质量 化学性质 活化能
(2)活化分子 活化分子 (3)同等倍数 不能 (4)选择性
四、检测题
1下列说法正确的是()
A.可逆反应的特征是正反应速率和逆反应速率相等
B.在其他条件不变时,使用催化剂只能改变反应速率,而不能改变化学平衡状态
C.在其他条件不变时,升高温度可以使化学平衡向吸热反应方向移动
D.在其他条件不变时,增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态
2.可逆反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)ΔH<
0在一定条件下达到平衡状态,t1时刻改变条件,反应速率与时间关系如右图,下列说法正确的是()
A.维持温度不变,t1时扩大容积
B.维持压强不变,t1时升高温度
C.维持温度和压强不变,t1时充入SO3(g)
D.维持温度与容积不变,t1时充入SO3(g)
3.在密闭容器中,一定条件下进行如下反应:
NO(g)+CO(g)
N2(g)+CO2(g)△H=-373.2kJ/mol达到平衡后,为提高该反应的速率和NO的转化率,采取的正确措施是()
A.加催化剂同时升高温度B.加催化剂同时增大压强
C.升高温度同时充入N2D.降低温度同时增大压强
4.用2g块状大理石与30mL3mol/L盐酸反应制取CO2气体.若要增大反应速率,可采取的措施是()
①再加入30mL3mol/L盐酸②改用30mL6mol/L盐酸
③改用2g粉末状大理石④适当升高温度
A.①②④B.②③④C.①③④D.①②③
5.已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快,其能量随反应进程的变化如下图所示。
下列说法正确的是()
A.加入催化剂,减小了反应的热效应
B.加入催化剂,可提高H2O2的平衡转化率
C.H2O2分解的热化学方程式:
H2O2→H2O+O2+Q
D.反应物的总能量高于生成物的总能量
6.对于反应mA+nB==pC,下列说法正确的是()
A.某温度时,化学反应速率无论用A、B、C何种物质表示,其数值是相同的
B.其他条件不变,增大压强,反应速率加快
C.若增加或减小B的物质的量,则反应速率一定会发生明显的变化
D.其他条件不变,升高温度,反应速率加快
7.下列叙述正确的是()
A.增大反应物浓度能增大有效碰撞的几率
B.增加压强能增大反应物活化分子的百分数
C.增加反应物浓度能增大反应物活化分子的百分数
D.分解反应都是吸热反应
8.下列观点正确的是()
A.催化剂是影响化学反应速率的主要因素
B.化学反应的反应热与反应途径无关
C.增大压强一定能增大化学反应速率
D.反应物分子间发生碰撞即可发生化学反应
参考答案
1.【答案】B
【解析】A.可逆反应的特征是在相同条件下反应既可以向正反应方向进行,也可以向逆反应方向进行,A错误;
B.在其他条件不变时,使用催化剂只能改变反应速率,由于对正反应、逆反应的速率影响情况相同,因而不能改变化学平衡状态,B正确;
C.由于温度对吸热反应影响更大,所以在其他条件不变时,升高温度可以使平衡向吸热反应方向移动,C错误;
D.若反应是反应前后气体体积不变的反应,在其他条件不变时,增大压强一定不会破坏气体反应的平衡状态,D错误。
答案选B。
易错选项是D,注意压强对反应速率和平衡状态的影响。
(1)由于压强的变化对非气态物质的浓度基本无影响,因此,当反应混合物中不存在气态物质时,压强的变化不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动。
(2)气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似。
(3)对于反应前后气体分子数无变化的反应,压强的变化对其平衡无影响。
这是因为,在这种情况下,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的,故平衡不移动。
(4)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度,应视为压强对平衡的影响,如某合成氨平衡体系中,c(N2)=0.1mol·
L-1、c(H2)=0.3mol·
L-1、c(NH3)=0.2mol·
L-1,当浓度同时增大一倍时,即让c(N2)=0.2mol·
L-1、c(H2)=0.6mol·
L-1、c(NH3)=0.4mol·
L-1,此时相当于压强增大一倍,平衡向生成NH3的方向移动。
2.【答案】C
【解析】A.维持温度不变,t1时扩大容积,正逆反应速率瞬间均减小,故A错误;
B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度,正逆反应速率都增大,不符合,故B错误;
C.维持温度、压强不变,t1时充入SO3,该时刻生成物三氧化硫的浓度增大,则逆反应速率增大,但是压强不变,所以体积增加,反应物二氧化硫和氧气的浓度减小,正反应速率减小,故C正确;
D.维持温度、反应体系体积不变,t1时充入SO3,此时正逆反应速率均增大,故D错误;
故选C。
3.【答案】B
【解析】A.加催化剂同时升高温度,反应速率增大,因正反应为放热反应,则平衡逆向移动,NO转化率降低,故A错误;
B.加入催化剂同时增大压强,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,NO的转化率增大,故B正确;
C.升高温度同时充入N2,平衡向逆反应方向移动,NO的转化率降低,故C错误;
D.降低温度同时增大压强,反应速率不一定增大,可能减小,故D错误;
故选B。
侧重于基本理论知识的考查,注意把握反应的特点为解题关键,,也是易错点,为提高该反应的反应速率,可增大浓度、压强或加入催化剂、升高温度,提高NO的转化率,应使平衡向正反应方向移动,以此解答该题。
4.【答案】B
【解析】①改用60mL3mol/L盐酸,体积增大,但浓度不变,反应速率不变,故错误;
②改用30mL6mol/L盐酸,浓度增大,反应速率增大,故正确;
③改用3g粉末状大理石,固体表面积增大,反应速率增大,故正确;
④适当升高温度,活化分子百分数增大,反应速率增大,故正确;
反应为CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O,影响化学反应速率的因素有温度、浓度、压强、催化剂、x射线、固体物质的表面积等.增加反应物浓度,使反应速率加快;
升高温度,使反应速率加快;
对于有气体参与的化学反应,增大压强,使反应速率加快;
增大接触面积,反应速率加快;
使用正催化剂,使反应物速率加快,以此解答该题。
5.【答案】D
【解析】A、催化剂只通过改变活化能来改变反应速率,不改变反应的热效应;
故A错误;
B、催化剂只改变反应速率不改变化学平衡,反应体系中加入催化剂不改变H2O2的平衡转化率,故B错误;
C、图象分析判断反应是放热反应,热化学方程式要注明状态,所以H2O2分解的热化学方程式:
H2O2(l)=H2O(l)+
O2(g)△H<0,故C错误;
D、图象分析反应是放热反应,所以反应物的总能量高于生成物的总能量,故D正确;
故选D。
6.【答案】D
【解析】A.速率之比等于对应物质的化学计量数之比,其数值与计量数有关,A错误;
B.压强的改变只对有气体参加的反应,若反应中没有气体参加,则增大压强对反应速率无影响,B错误;
C.如果B是固体物质,增加或减小B的物质的量,B的浓度不变,反应速率不变,C错误;
D.温度越高反应速率越快,D正确;
答案选D。
7.【答案】A
【解析】A.由于增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子数,从而使有效碰撞次数增多,A正确;
B.增大压强(即缩小反应容器的体积),增大了反应物、生成物的浓度,增大了单位体积内活化分子数,但是活化分子百分数不变,B错误;
C.增加反应物浓度只能增大单位体积内活化分子数,不能增大反应物活化分子的百分数,C错误;
D.大多数的分解反应是吸热反应,D错误;
答案选A。
活化分子、有效碰撞与反应速率的关系:
项目
条件
改变
活化能
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大浓度
不变
增加
增大
增大压强
升高温度
加催化剂
减小
8.【答案】B
【解析】A.影响化学反应速率的因素有内因和外因,内因是物质本身的性质,是主要因素,外因是浓度、温度、压强、催化剂等,A错误;
B.化学反应的反应热与反应物的总能量和生成物的总能量有关,与反应途径无关,B正确;
C.若在恒容容器中加入无关气体,各物质的浓度不变,此时压强虽然增大,但化学反应速率不变,C错误;
D.在化学反应中,反应物分子间相互碰撞是反应进行的必要条件,但并不是每次碰撞都能引起化学反应,D错误;
本题考查影响化学反应速率的因素,化学反应中的能量变化等知识。
影响化学反应速率的因素有内因和外因,内因是物质本身的性质,是主要因素,外因是浓度、温度、压强、催化剂等,但如果压强的改变没有影响浓度,化学反应速率不变,改变压强是通过改变浓度来改变化学反应速率的。
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