鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 化学反应的速率学案设计

课时2 外界条件对化学反应速率的影响

自主学习·必备知识

知识点一 浓度对化学反应速率的影响自主学习·必备知识

1.基本规律

2.化学反应速率与反应物浓度的定量关系

（1）反应速率方程

.意义：表示化学反应速率与反应物浓度的关系式。

.实例：对于反应 其反应速率方程为 ,表示该反应的反应速率与反应物 的浓度①      成正比     。

c.化学反应速率与参与反应的物质浓度的关系式是实验测定的结果,不能随意根据反应的化学方程式直接写出。

（2）反应速率常数

②       单位浓度       ③        增大      ④        越快    

3.压强对反应速率的影响

（1）基本规律（对于有气体参与的反应）

（2）解释:压强的改变导致气体⑤      浓度      的改变,从而对反应速率产生影响。

⑥       减小       ⑦     增大         ⑧      增大      

反之,压强减小,化学反应速率⑨      减小     。

想一想  改变压强,化学反应速率一定会改变吗？

答案：不一定。对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强物质的浓度变化很小,可忽略改变压强对化学反应速率的影响。

判一判

1.决定化学反应速率的主要因素是反应物的性质(   √   )

2.对反应 ,增加铁的量,可增大反应速率(   ×   )

3.对于有气体消耗和生成的可逆反应,增大压强(体积缩小) 一定增大,但增大的倍数可能不同(   √   )

知识点二 温度对化学反应速率的影响

1.基本规律

2.经验规律——范托夫规律

对于在溶液中发生的反应,温度每升高 ,反应速率提高到原来的 倍。这个经验规律可以对一些化学反应的速率做粗略的估计,但适用范围有限。

3.过渡态及活化能

（1）过渡态：一种①      旧键       没有完全断裂、②      新键       没有完全形成的高能量的中间状态。

（2）活化能

.定义：③      过渡态       能量与④      反应物       的平均能量之差。

.符号： 。

.单位： 。

4.解释

（1）升高温度可以提高反应物分子的能量,增大反应物之间的⑤      碰撞频率     ,增大反应物分子形成⑥      过渡态     的比例,故升高温度可以⑦      提高       化学反应的速率。

（2）由于反应的⑧      活化能       不同,所以温度对不同反应的反应速率的影响不同。活化能越高,反应越难发生。

想一想  合成氨反应为 。其他条件不变的情况下,升高温度,正、逆反应速率如何变化？变化程度是否一样？

答案：升高温度,正、逆反应速率均增大,但逆反应速率增大程度大于正反应速率,所以平衡向逆反应方向移动。

知识点三 催化剂对化学反应速率的影响

1.催化剂

（1）概念：能改变化学反应速率而在反应前后本身的①      质量和化学性质       不变的物质。

（2）影响因素：催化剂的活性除了与②      自身成分       有关外,还受到③      粒径、合成方法       等因素以及反应④      温度、压强       等条件的影响。

（3）催化剂中毒：有些物质使催化剂明显⑤      失效       的现象。

2.催化原理:通过参与反应改变⑥      反应历程     、改变反应的⑦      活化能       来改变化学反应速率。

3.催化剂的特点

⑧      活化能      

想一想  汽车尾气中的一氧化碳和一氧化氮在常温下就能反应,为什么还要在处理器中加上催化剂？

答案：加上催化剂主要作用是加快反应速率,加快有害气体的转化。

互动探究·关键能力

探究点一 外界条件对化学反应速率的影响

情境探究

以下是投篮球的三种情况：第一种,能量不够;第二种,方向不合适;第三种,足够的能量和合适的方向。化学反应也有类似的情况,碰撞理论认为改变外界条件可使单位体积内的活化分子数改变,从而使化学反应速率改变。

问题1：为什么增大反应物的浓度会影响化学反应速率？

答案：提示  其他条件不变,当增大反应物的浓度时,单位体积中活化分子的数量增加,有效碰撞的频率增大,导致化学反应速率增大。

问题2：增大压强一定能增大化学反应速率,减小压强一定能减小化学反应速率吗？为什么？如何理解“改变体系压强可改变化学反应速率”？

答案：提示  其他条件不变时,增大压强不一定增大反应物的浓度,单位体积中活化分子的数量不一定增加,有效碰撞的频率不一定增大,反应速率不一定增大。其他条件不变时,减小压强不一定减小反应物的浓度,单位体积中活化分子的数量不一定减少,有效碰撞的频率不一定减小,反应速率不一定减小。所以,只有改变了压强,导致反应物浓度改变时,才能改变化学反应速率。

问题3：为什么改变温度会影响化学反应速率？

答案：提示  在其他条件不变时,升高温度,可以使反应物分子能量增大,一部分原来能量较低的普通分子变成活化分子,使活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,化学反应速率增大。

问题4：催化剂改变化学反应速率时是否改变化学反应的焓变和化学平衡常数？

答案：提示  催化剂通过改变化学反应的活化能改变化学反应的反应速率,但不能改变化学反应的焓变和化学平衡常数。

探究归纳

1.纯液体和固体的反应速率的影响因素分析

纯液体和固体的浓度视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率,但固体颗粒的大小影响接触面积的大小,故影响反应速率。

2.压强对化学反应速率影响的分析

（1）恒温时

增大压强 体积缩小 气体浓度增大 化学反应速率增大。

（2）恒温恒容时

①充入反应气体 该物质浓度增大 化学反应速率增大。

②充入“无关气体”(如 等不参与原反应也不干扰原反应的气体,下同) 总压强增大,但反应混合物的各组分浓度没有改变,化学反应速率不变。

（3）恒温恒压时

充入“无关气体” 体积增大 反应混合物各组分的浓度减小 化学反应速率减小。

3.温度对化学反应速率影响的分析

升高温度,可以增加分子能量,增大活化分子百分数,且加快分子运动,增大分子的碰撞频率,因此升高温度可以加快化学反应的速率。反之,降低温度可以减小化学反应速率。

4.催化剂对化学反应速率影响的分析

（1）催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,故能改变反应达到平衡的时间,但催化剂不能改变反应物的浓度和反应的平衡常数,所以催化剂不能使化学平衡发生移动,不能改变反应物的转化率。

（2）理论解释：使用催化剂→降低反应所需的能量→更多的反应物分子成为活化分子→大大增加单位体积内的活化分子百分数→成千成万倍地增大化学反应速率。

（3）催化剂只有在适宜的温度下活性才能达到最大,反应速率才能达到最大,故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。

探究应用

例 （2021江苏镇江高二月考）不足量的锌粉与 的稀硫酸反应,反应速率太小。为了增大此反应速率而不改变 的产量,可以使用如下方法中的(     )

①加   ②加 固体  ③滴入几滴浓盐酸  ④加 固体  ⑤加 溶液  ⑥滴入几滴硫酸铜溶液  ⑦升高温度  ⑧改用 硫酸

A.①②⑥⑦B.③⑤⑧

C.③⑦⑧D.④⑤⑦⑧

答案：

解析：根据题意可知,要增大化学反应速率但不能改变 的产量,即与稀硫酸反应的锌的量不能改变,故排除⑥;从影响化学反应速率的外界因素考虑,升高温度和增大 的浓度,都能增大该反应的速率,③⑦⑧正确,而①②④⑤均是减小硫酸的浓度,故选项C正确。

解题感悟

外界条件对化学反应速率影响的理论解释

影响化学反应速率的外界条件主要有温度、浓度、压强和催化剂,它们的影响归纳如下：

迁移应用

1.（2021安徽滁州高二月考）如图是 时 与 反应过程中能量变化的曲线图,下列叙述正确的是(     )

A.该反应的热化学方程式为

B. 曲线是加入催化剂时的能量变化曲线

C.加入催化剂,该化学反应的反应热改变

D.升高温度,反应速率加快

答案：

解析：应标明物质的聚集状态,故A项错误;加入催化剂,降低活化能,但不改变反应热,故B项、C项错误。

2.(★)（2021河南郑州高二月考）实验室通常用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取少量二氧化碳气体。下列措施对改变该反应的速率几乎没有影响的是(     )

A.用相同浓度但温度较高的盐酸代替常温下的盐酸

B.增大反应体系的压强或减小反应体系的压强

C.用相同质量但为粉末状的碳酸钙代替块状碳酸钙

D.改用与原盐酸 浓度相同的稀硫酸

答案：

解析：根据题意可知,温度高的盐酸,反应速率快,故A错误;压强是通过改变气体的浓度来改变化学反应速率的,而该反应为固体碳酸钙与液体盐酸的反应,反应物中没有气体,故改变压强对该反应的速率几乎没有影响,故B正确;粉末状的固体表面积大,反应速率快,故C错误;虽然 浓度相同,但硫酸与碳酸钙反应生成的 微溶,覆盖在碳酸钙表面,从而使碳酸钙与 的接触面积减小,导致反应速率变慢,故D错误。

探究点二 化学反应速率图像问题

知识深化

1.可逆反应的速率—时间图像

2.解图像题“三部曲”：“一看”“二想”“三判断”

（1）“一看”——看图像

①看面：弄清纵、横坐标的含义。

②看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。

③看点：弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。

④看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。

⑤看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。

（2）“二想”——想规律

看完线后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。

（3）“三判断”

通过对比分析,作出正确判断。

题组过关

1.（2021山东济南高二月考）向某密闭容器中加入 和一定量的 三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图甲所示[ 阶段 未画出]。图乙为 时刻后改变条件平衡体系中化学反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件并且改变的条件均不同。已知 阶段为使用催化剂。下列说法正确的是(     )

A.若 ,生成物 在 时间段的反应速率为

B. 阶段改变的条件为降低反应温度

C. 的起始物质的量为

D. 阶段可能是增大压强

答案：

解析：温度对化学反应速率的影响图像是断开的,浓度的影响是连续的。 ,A正确;

在 阶段,平衡没有移动,反应速率减小,则是减小了压强,B错误;由题图可知反应的化学方程式是 ,再由化学计量数之比等于 之比,求出 ,则 的起始浓度为 ,由加入的 为 , 的起始浓度为 可求出容器体积为 ,则 的起始物质的量为 错误; 阶段改变的条件应是升高温度,D错误。

2.(★)（2021河北石家庄高二月考）已知图1表示的是可逆反应 的化学反应速率 与时间 的关系,图2表示的是可逆反应 的浓度 随时间变化情况。下列说法中正确的是(      )

A.图1中 时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

B.若图1中 时改变的条件是增大压强,则反应的 增大

C.图2中 时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

D.若图2中 时改变的条件是增大压强,则混合气体的平均相对分子质量将减小

答案：

解析：由题图1可知 时正、逆反应速率均加快,且化学平衡正向移动,可能是升高了温度或增大了压强,根据 所表示的意义,不管平衡如何移动, 不变,故A正确、B错误;由题图2可知 时改变平衡条件的瞬间, 和 的浓度均增大,改变的条件可能是给体系增加压强,但不可能是由温度改变引起的,故C错误;若增大压强,平衡正向移动, 的体积分数增大,因此混合气体的平均相对分子质量增大,故D错误。

评价检测·素养提升

课堂检测

1.下列说法正确的是(     )

A.医药用品应该一直在高温下保存

B.向一堆篝火中“鼓风”,有利于它燃烧下去

C.压强越大反应速率越大

D.二氧化锰在过氧化氢的分解前后质量减少

答案：

解析：医药用品应该在低温、干燥的环境下密封保存,故A不正确;向篝火中鼓风,主要是增加了氧气的浓度,所以有利于它燃烧下去,故B正确;压强的变化只有引起浓度的变化才会对反应速率产生影响,故C不正确;二氧化锰在过氧化氢的分解中只是起催化剂的作用,反应前后质量不会发生变化,故D不正确。

2.在恒温、恒容条件下,能使 正反应速率增大的措施是(     )

A.减小 或 的浓度B.再加入一定量

C.减小 的浓度D.增大 或 的浓度

答案：

解析： 为固体,减小 的量或增加D的量,对化学反应速率无影响,故A、B错误;减小B的浓度,正反应速率减小,C错误;增大A或 的浓度,都可以增大正反应速率,D正确。

3.把久置镁条直接投入到盛有盐酸的敞口容器里,产生 的速率如图所示。在下列因素中,影响反应速率的因素是(     )

①盐酸的浓度②镁条的表面积

③溶液的温度④ 的浓度

A.①②③④B.①②④

C.①②③D.②③④

答案：

解析：镁条和盐酸反应产生 的离子方程式为 ,是镁与 的反应，与 无关,镁条的表面有一层氧化膜,把镁条投入盐酸中时,随着氧化膜的不断溶解,镁与盐酸的接触面积不断增大,产生 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,则反应速率会逐渐加快,但随着反应的进行盐酸的浓度逐渐减小,故到一定程度时反应速率又逐渐降低。

4.盐酸与碳酸钙反应时,下列措施能使最初的反应速率明显加快的是(     )

A.增加碳酸钙的量

B.盐酸的用量增加一倍

C.盐酸用量减半,浓度加倍

D.增大体系压强

答案：

解析：增加固体的量不能改变化学反应速率,盐酸用量的多少与反应速率无关,盐酸浓度加倍能加快反应速率。

素养视角

1.某实验小组以 分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。

（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是  。

（2）实验①和实验②的目的是  。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论,资料显示,通常条件下 较稳定,不易分解,为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是  。

（3）实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。

分析上图能够得出什么实验结论？

答案：（1）降低了反应的活化能

（2）探究浓度对反应速率的影响 ; 向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管同时放入同一热水浴中）

（3）碱性环境能增大 分解的速率,酸性环境能减小 分解的速率。

解析：（1）加入催化剂能使化学反应速率加快,其原因是催化剂降低了反应的活化能,使更多的普通分子变为活化分子,增大了活化分子的碰撞频率,使活化分子的有效碰撞增多。

（2）实验①和实验②的区别是实验①中 的浓度小,实验②中 的浓度大,所以实验①和实验②的目的是探究浓度对反应速率的影响。为了能够通过实验①和实验②探究浓度对反应速率的影响,对原实验方案进行改进,可向反应物中加入等量同种催化剂或将盛有反应物的试管同时放入同一热水浴中观察实验现象。

（3）由题图可知实验⑤反应速率最快,实验④反应速率最慢,说明碱性环境能增大 分解的速率,酸性环境能减小 分解的速率。