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课时导学案二.docx

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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课时导学案二

第二章第3节化学反应的速率第2课时

【学习目标】

1.理解浓度、压强、温度和催化剂对反应速率的影响。

2.能利用上

述结论

分析具体的化学反应。

3.理解化学平衡与反应速率之间的联系。

【学习过程】

一、外界条件对化学反应速率的影响

1．浓度对化学反应速率的影响

在298K时，实验测得溶液中的反应H2O2＋2HI===2H2O＋I2在不同浓度时的速率如下表所示：

实验编号

1

2

3

4

5

c（HI）/mol·L－1

0.100

0.200

0.300

0.100

0.100

c（H2O2）/mol·L－1

0.100

0.100

0.100

0.200

0.300

v/mol·L－1·s－1

0.00760

0.0153

0.0227

0.0151

0.0228

分析上表数据，回答下列问题：

（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？

【归纳总结】

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。

【活学活用】

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

【新知导学】

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

在试管中先加入2mL5%的H2O2，再加入1mL0.1mol·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：

化学反应

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）

分析上表数据，回答下列问题：

（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？

为什么？

【归纳总结】

（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

新知导学

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。

归纳总结

（1）加快　减慢　

（2）溶液　2～4　（3）

　活化能　增大　增大

活学活用

2．A

三

新知导学

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。

归纳总结

（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；故选B。

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

增加

不变

增加

增大

增大压强

不变

增加

增加

不变

增加

增大

升高温度

不变

不变

增加

增加

增加

增大

加催化剂

减小

不变

增加

增加

增加

增大

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；答案选B。

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。