人教版高中化学选修4导学案22 影响化学反应速率的因素 含答案.docx

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人教版高中化学选修4导学案22影响化学反应速率的因素含答案

第二节　影响化学反应速率的因素

　1.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率的影响。

　2.了解催化剂在生产、生活和科研领域中的重大作用。

　3.知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。

　4.了解通过改变外界条件改变化学反应速率的方法和意义。

　浓度、压强对化学反应速率的影响

一、活化分子与有效碰撞（绪言）

1．有效碰撞

（1）反应物分子间能发生反应的碰撞。

（2）发生条件

2．活化分子与活化能

（1）活化分子：

能够发生有效碰撞的分子。

（2）活化能：

活化分子比普通分子多出的那部分能量。

（3）解释化学反应的过程

二、浓度和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）实验探究

原理

2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O

实验

步骤

实验

现象

KMnO4溶液褪色

KMnO4溶液褪色

褪色

时间

加入0.2mol/LH2C2O4溶液比加入0.1mol/LH2C2O4溶液的试管中溶液褪色时间短

结论

若其他条件相同，H2C2O4浓度越大，KMnO4溶液褪色越快，反应速率也越快；反之，H2C2O4浓度越小，反应速率越慢

（2）规律

反应物浓度增大→反应速率加快；反应物浓度减小→反应速率减慢。

（3）解释

反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞次数增加→反应速率加快。

2．压强对化学反应速率的影响

（1）影响规律

对于有气体参与的反应，在相同温度下，

（2）微观解释

对于有气体参与的反应，在相同温度下，增大压强→反应物浓度增大→反应速率加快；反之，减小压强→反应速率减慢。

对于无气体参与的化学反应，改变压强对反应速率的影响可以忽略不计。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时，才能发生化学反应。

（　　）

（2）发生有效碰撞的分子一定是活化分子。

（　　）

（3）活化分子间的碰撞一定是有效碰撞。

（　　）

（4）活化分子间每次碰撞都发生化学反应。

（　　）

（5）能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量。

（　　）

（6）化学反应的实质是原子的重新组合。

（　　）

（7）活化能指活化分子多出反应物分子平均能量的那部分能量。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√　（6）√　（7）√

2．把下列4种X的溶液分别加入到4个盛有10mL2mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50mL，此时X与盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最大的是（　　）

A．20mL　3mol·L－1　B．20mL　2mol·L－1

C．10mL　4mol·L－1D．10mL　2mol·L－1

解析：

选A。

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。

3．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C的量

B．将容器的容积缩小一半

C．保持容积不变，充入H2O（g）使体系压强增大

D．保持压强不变，充入Ne使容器容积增大

解析：

选A。

A项中C为固态反应物，增加固体的量对反应速率无影响；B项将容器的容积缩小一半，压强增大，反应速率加快；C项中充入H2O（g），使体系压强增大，反应物浓度增大，反应速率加快；D项中保持恒压充入Ne，使容器的容积增大，参加反应的各种气体的浓度减小，反应速率减慢。

浓度和压强对化学反应速率影响的理解

1．浓度

（1）固体或纯液体的浓度为常数，所以增加其用量时，化学反应速率不变。

（2）增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂，能增大化学反应速率。

（3）增大反应物浓度，即增大了单位体积内活化分子的数目，但活化分子的百分数不变。

2．压强

压强对反应速率的影响，是通过改变气体的浓度来实现的，故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。

（1）对无气体参加的化学反应，改变压强时，化学反应速率基本不变。

如MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。

（2）对有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解如下：

压强改变→

常见的形式有以下几种情况：

①恒温时

增大压强

体积缩小

反应速率增大。

②恒温恒容时

充入反应气体

该物质浓度增大

反应速率迅速增大；

充入“无关气体”（如He、Ne、Ar等不参与本反应也不干扰本反应的气体，下同）

总压强增大，但反应混合物中各组分浓度没有改变，反应速率不变。

　（2017·贵阳高二检测）在一密闭容器中充入1molH2和1molI2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：

H2（g）＋I2（g）2HI（g）　ΔH＜0。

下列说法正确的是（　　）

A．保持容器容积不变，向其中充入1molH2（g），反应速率一定加快

B．保持容器容积不变，向其中充入1molN2（N2不参加反应），反应速率一定加快

C．保持容器内气体压强不变，向其中充入1molN2（N2不参加反应），反应速率一定加快

D．保持容器内气体压强不变，向其中充入1molH2（g）和1molI2（g），反应速率一定加快

[解析]　增大氢气的物质的量且保持容器容积不变，氢气的浓度增大，反应速率加快，A项正确；保持容器容积不变，向其中充入1molN2（N2不参加反应），反应混合物中各组分的浓度不变，反应速率不变，B项错误；保持容器内气体压强不变，向其中充入1molN2（N2不参加反应），容器容积增大，各组分的浓度减小，反应速率减慢，C项错误；保持容器内气体压强不变，向其中充入1molH2（g）和1molI2（g），因容器的容积变为原来的2倍，起始物质的量变为原来的2倍，则浓度不变，反应速率不变，D项错误。

[答案]　A

（1）压强对化学反应速率是否产生影响，取决于是否改变反应物、生成物的浓度。

（2）增加物质的量不等同于增加物质的浓度。

　浓度对化学反应速率的影响

1．100mL6mol/L的H2SO4溶液与足量的锌粉反应，在一定温度下，加入下列物质，试将对v（H2）和n（H2）的影响填入下表中：

加入物质

v（H2）

n（H2）

Na2CO3固体

K2SO4溶液

NaNO3固体

通入一定量HCl气体

解析：

解答此题的关键是要弄清反应的实质以及影响v（H2）的因素。

具体分析如下：

H2SO4和Zn反应的离子方程式为2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑，H＋浓度的变化影响反应速率，产生H2的物质的量受参加反应的H＋的物质的量影响。

加入Na2CO3固体时，消耗部分H2SO4，减小了H＋的物质的量和浓度；加入K2SO4溶液时，相当于加水稀释，H＋的物质的量不变，但浓度减小；加入NaNO3固体时，引入NO

，NO

在H＋的存在下与Zn反应不生成H2；通入HCl时，HCl===H＋＋Cl－，增大了H＋的物质的量和浓度。

答案：

加入物质

v（H2）

n（H2）

Na2CO3固体

减小

减小

K2SO4溶液

减小

不变

NaNO3固体

减小

减小

通入一定量HCl气体

增大

增大

2.某学生做浓度对化学反应速率的影响的实验时，将3支试管编号为①、②、③，并按下表中物质的量进行实验，记录下的时间数据为16s、28s、33s。

（1）请将3个数据填入下表的适当位置。

试管编号

加入3%Na2S2O3溶液

加H2O

加H2SO4溶液

出现浑浊时间

①

3mL

3mL

5滴

②

4mL

2mL

5滴

③

5mL

1mL

5滴

（2）实验结论为____________________________________。

（3）反应的化学方程式为____________________________________。

解析：

（1）试管①②③所用H2SO4溶液的浓度、体积相同，所加Na2S2O3溶液与H2O的体积之比分别为1∶1、2∶1、5∶1，故参加反应的Na2S2O3的浓度由大到小的顺序为③>②>①，反应速率：

③>②>①，故出现浑浊的时间：

③<②<①。

（2）实验结论为反应物浓度越大，反应速率越快，完成反应所用时间越短。

（3）反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。

答案：

（1）33s　28s　16s　

（2）反应物浓度越大，反应速率越快　（3）Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O

　压强对化学反应速率的影响

3．（2017·三门峡高二检测）在一定条件下的密闭容器中存在下列四个平衡体系，增大容器的体积对化学反应速率没有影响的是（　　）

A．2SO2＋O22SO3

B．CO＋H2O（g）CO2＋H2

C．CO2＋H2OH2CO3

D．Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3

解析：

选D。

增大容器的体积相当于减小压强，压强只对有气体参加或生成的反应的反应速率有影响，对于没有气体参加或生成的反应的反应速率无影响，D项正确。

4．（2017·大同高二测试）对于反应：

N2＋O22NO，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是（　　）

A．增大体积使压强减小

B．体积不变充入N2使压强增大

C．体积不变充入氦气使压强增大

D．使总压强不变，充入氖气

解析：

选B。

增大体积引起浓度减小，反应速率减慢；体积不变充入N2，N2的浓度增大，反应速率加快；体积不变，充入氦气，各反应物的浓度并没有改变，反应速率不变；总压不变，充入氖气，体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢。

　温度和催化剂对化学反应速率的影响

1．温度对化学反应速率的影响

（1）实验

原理

Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O

实验

操作

实验

现象

混合后，两组均出现浑浊，但加热的一组首先出现浑浊

结论

当其他条件相同时，升高温度反应速率增大，降低温度反应速率减小

（2）规律

升高温度，反应速率增大；降低温度，反应速率减小。

（3）解释

升高温度→活化分子百分数提高，活化分子间的碰撞频率提高→化学反应速率增大。

2．催化剂对化学反应速率的影响

（1）实验

原理

2H2O2

2H2O＋O2↑

实验

操作

实现

现象

①未加入MnO2时，带余烬的木条无明显变化

②加入MnO2后，锥形瓶内立即产生大量气泡，并且带余烬的木条复燃

结论

MnO2能加快H2O2的分解

（2）规律

使用合适的催化剂，可加快化学反应速率。

（3）解释

使用合适的催化剂→降低反应所需的活化能→活化分子百分数提高→有效碰撞次数增加→化学反应速率加快。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）升高温度，单位体积内活化分子数目增加，故反应速率增大。

（　　）

（2）温度和催化剂都能增大活化分子百分数，故能加快反应速率。

（　　）

（3）升高温度，吸热反应和放热反应的速率都加快。

（　　）

（4）催化剂能加快化学反应速率，是因为其能够降低反应的活化能。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）√

2．对于反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），当其他条件不变时，只改变一个反应条件，将生成SO3的反应速率的变化填入下表空格内（填“增大”“减小”或“不变”）。

编号

改变的条件

生成SO3的反应速率

①

降低温度

②

压缩体积

③

增大氧气的浓度

④

使用催化剂

答案：

减小　增大　增大　增大

温度和催化剂对化学反应速率影响的理解

1．温度

（1）温度对反应速率的影响规律对吸热反应、放热反应都适用，且不受反应物状态的限制。

升温时，化学反应速率增大；降温时，化学反应速率减小。

（2）对于可逆反应来说，升高温度，正、逆反应速率均增大，只是增大的程度不同；同理，降低温度，正、逆反应速率均减小，只是减小的程度不同。

（3）许多实验表明：

温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2～4倍。

2．催化剂

（1）催化剂有正、负之分，正催化剂能加快反应速率，负催化剂能减慢反应速率，不特别指明的条件下，均指正催化剂。

（2）催化剂只有在一定温度下，才能最大限度地发挥其催化作用。

（3）在可逆反应中，催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率。

　向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小顺序排列正确的是（　　）

甲：

在500℃时，SO2和O2各10mol反应

乙：

在500℃时，用V2O5作催化剂，10molSO2和5molO2反应

丙：

在450℃时，8molSO2和5molO2反应

丁：

在500℃时，8molSO2和5molO2反应

A．甲、乙、丙、丁　　　　　B．乙、甲、丙、丁

C．乙、甲、丁、丙　　　　　D．丁、丙、乙、甲

[解析]　催化剂、温度对化学反应速率影响程度较大，其中催化剂影响最大，浓度、压强影响程度相对较小，同温时乙中反应速率最快，同时无催化剂时，甲中浓度大于丁中浓度，故甲>丁，丙中温度最低，反应速率最慢，故C正确。

[答案]　C

（1）可逆反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH<0，温度升高对该反应的正、逆反应速率影响程度相同吗？

（2）催化剂V2O5对可逆反应2SO2＋O22SO3的正、逆反应速率影响程度是否相同？

答案：

（1）不同，逆反应速率比正反应速率增大的程度大。

（2）相同，因为催化剂对化学反应速率的影响的实质是降低反应的活化能，增加有效碰撞次数，所以对正、逆反应的影响程度是相同的。

　温度和催化剂对反应速率的影响

1．20℃时，将10mL0.10mol/LNa2S2O3溶液和10mL0.10mol/LH2SO4溶液混合，2min后溶液中明显出现浑浊。

已知温度每升高10℃，化学反应速率增大到原来的2倍，那么50℃时，同样的反应要明显出现浑浊，所需的时间是（　　）

A．40s　　　B．15s

C．48s　　　　D．20s

解析：

选B。

设原来的反应速率为v，温度从20℃升高到50℃，共升高了三个10℃，所以50℃时的反应速率为23v，反应速率越大，则反应出现浑浊所需的时间越短。

所以50℃时，此反应出现浑浊所需的时间为2min×

＝0.25min＝15s。

2．（2017·北京西城区高二测试）在相同条件下，做H2O2分解对比实验时，其中

（1）加入MnO2催化，

（2）不加MnO2催化。

如图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是（　　）

解析：

选A。

由图像知，横坐标为时间，纵坐标为V（O2），只要H2O2的量相同，两种情况下最终产生O2的体积相同，

（1）中加入MnO2作催化剂，加快了H2O2的分解速率，在相同时间内产生O2的体积比

（2）大，反应结束时所用时间短，故选A。

　有关化学反应速率的图表、图像及实验

3．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，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H2SO4

H2O

V/mL

c/（mol·L－1）

V/mL

c/（mol·L－1）

V/mL

A

25

5

0.1

10

0.1

5

B

25

5

0.2

5

0.2

10

C

35

5

0.1

10

0.1

5

D

35

5

0.2

5

0.2

10

解析：

选D。

反应的温度越高，反应速率越快；反应物的浓度越大，反应速率越快。

反应速率越快，出现的反应现象就越快。

D组实验的反应温度最高，且c（Na2S2O3）最大。

4.把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL0.5mol·L－1稀硫酸的烧杯中，该铝片与稀硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如图所示的曲线来表示，回答下列问题：

（1）曲线由O→a段不产生氢气的原因是________________________，有关的化学方程式为____________________________________。

（2）曲线由a→c段，产生氢气的速率增大的主要原因是_________________________。

（3）曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐减小的主要原因是_______________________。

解析：

（1）在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜，因此，稀硫酸首先和氧化铝反应，不产生氢气；

（2）a→c段，虽然稀硫酸的浓度减小，但是该反应是放热反应，随着反应的进行使溶液温度升高，且温度升高起主导作用，故化学反应速率增大；（3）曲线由c以后，稀硫酸的浓度减小，成为影响化学反应速率的主要因素，因此化学反应速率逐渐减小。

答案：

（1）久置的铝片表面有氧化铝薄膜　Al2O3＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2O

（2）该反应是放热反应，随着反应的进行使溶液温度升高，化学反应速率增大

（3）硫酸的浓度减小，化学反应速率逐渐减小

解答化学反应速率图像题的方法

重难易错提炼

1.影响反应速率的因素

影响因素

口诀记忆方法：

要想反应快加速，增浓加压升高温度；催化增大表面积，反应也可加速度。

2．外界条件对反应速率的影响

条件变化

微观因素变化

化学反应

速率变化

分子

总数

活化分子百分数

活化分

子数目

分子平均运动速率

单位体积

内活化分

子数目

有效

碰撞

次数

浓度

增大

增加

不变

增加

不变

增加

增加

加快

压强

增大

不变

不变

不变

不变

增加

增加

加快

温度

升高

不变

增加

增加

增大

增加

增加

加快

催化剂

使用

不变

增加

增加

不变

增加

增加

加快

课后达标检测

[基础巩固]

1．下列说法正确的是（　　）

①升高温度会加快反应速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次数

②增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多

③使用催化剂能提高反应速率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞频率增大

A．①②　　　　　　　　B．①③

C．②③D．①②③

解析：

选A。

使用催化剂改变反应历程，降低反应的活化能，增大活化分子百分数，使有效碰撞频率增大，提高反应速率，③错误。

2．下列关于催化剂的说法中，正确的是（　　）

A．催化剂能使不起反应的物质发生反应

B．催化剂在化学反应前后化学性质和质量都不变是因为催化剂不参与该化学反应

C．催化剂能改变化学反应速率

D．温度越高，催化剂的催化效果越好

解析：

选C。

催化剂能改变化学反应速率的原因是改变了反应历程，降低了反应的活化能。

但经过一系列变化之后，催化剂又重新生成。

催化剂的使用有一定的温度范围，并非温度越高，催化剂的催化效果越好。

3．（2017·宜春高二测试）在气体参与的反应中，能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是（　　）

①增大反应物的浓度　②升高温度　③增大压强

④加入催化剂

A．①②B．②③

C．②④D．③④

解析：

选C。

根据活化分子的概念及影响条件知，①、③能增大活化分子的浓度（单位体积内的活化分子数），加快化学反应速率，但不影响活化分子百分数；而②中分子能量增加，使活化分子百分数增大，活化分子数也同时增加；④中催化剂降低了反应的活化能，使活化分子百分数增大，活化分子数也同时增加。

4．NO和CO都是汽车尾气中的有毒气体，它们之间能缓慢反应生成N2和CO2，下列对于该反应的说法正确的是（　　）

A．减小压强能增大反应速率

B．使用适当催化剂增大反应速率

C．升高温度不能增大反应速率

D．增大压强对该反应速率无影响

解析：

选B。

对于气体之间的反应，增大压强、升高温度和使用催化剂均能增大反应速率。

5．下列说法正确的是（　　）

A．升温能加快吸热反应的速率，减慢放热反应的速率

B．压强对所有化学反应速率都有影响

C．催化剂一定能加快反应速率

D．催化剂能降低反应的活化能，但不影响反应热

解析：

选D。

升温既能加快吸热反应的速率，也能加快放热反应的速率，A错。

压强只对有气体参加或生成的化学反应的速率有影响，B错。

催化剂分为正催化剂和负催化剂，正催化剂加快反应速率，负催化剂减慢反应速率，C错。

催化剂能降低反应的活化能，但不能影响反应物和生成物的能量，所以不影响反应热，D对。

6．已知反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列措施中可使生成CO2的速率加快的是（不考虑CaCO3与HCl接触面积改变的影响）（　　）

A．加大CaCO3的量　　　　B．加大盐酸的浓度

C．加大盐酸的量　　　　　D．减少CaCl2的浓度

解析：

选B。

加大反应物的量不影响化学反应速率，改变浓度才影响化学反应速率，由于给定的反应是不可逆反应，因此，该化学反应的反应速率和生成物的浓度无关。

7．设C＋CO22CO（正反应为吸热反应）的反应速率为v1；N2＋3H22NH3（正反应为放热反应）的反应速率为v2，对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为（　　）

A．都增大B．都减小

C．v1增大，v2减小D．v1减小，v2增大

解析：

选A。

温度升高，吸热反应和放热反应的反应速率均加快，所以v1和v2均增大。

8．为探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两组同学分别设计了如图1、图2所示的实验。

下列叙述中不正确的是（　　）

A．图1实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小

B．若图1所示的实验中反应速率为①>②，则一定说明Fe3＋比Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果好

C．用图2装置比较反应速率，可测定在相同状况下反应产生的气体体积及反应时间

D．为检查图2装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否复原

解析：

选B。

若比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化作用，应选用Fe2（SO4）3（aq）和CuSO4（aq）或FeCl3（aq）和CuCl2（aq）。

如果选用FeCl3（aq）和CuSO4（aq），虽然加入FeCl3（aq）的反应速率快，但两溶液的阴离子不同，不能得出结论。

9.恒温恒容时，NO2和N2O4之间发生反应N2O4（g）2NO2（g），如图所示。

（1）曲线____（填“X”或“Y”）表示NO2的物质的量随时间变化的曲线。

（2）若升高温度，则v（正）___________，v（逆）_____________。

（填“加快”或“减慢”）

（3）若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲容器中v（NO2）＝0.3mol·（L·min）－1，乙容器中v（N2O4）＝0.2