高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 化学反应速率第二课时导学案及答案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 化学反应速率第二课时导学案及答案，共9页。

1．了解反应活化能的概念，了解有效碰撞理论。
2．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，认识其一般规律。
3．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
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。
图说考点
必备基础——自学·尝试
[新知预习]
一、有效碰撞理论
1．基元反应与反应历程
(1)基元反应：一个化学反应往往经历________反应步骤才能实现，________反应都称为基元反应。
(2)反应历程：与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程，反应历程又称________。
2．有效碰撞：
3．活化分子和活化能：
(1)活化分子：发生________的分子必须具有足够的能量。
(2)活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差。
(3)化学反应的过程中的活化能
(反应物、生成物的能量与活化能的关系)
4．化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系
活化分子的百分数越大，单位体积内________越多，单位时间内________________越多，化学反应速率________。
二、影响化学反应速率的因素
1．内因——反应物的性质：影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。例如金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。
2．外因——外界因素：
(1)浓度
①规律：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率________；反之，反应速率________。
②解释：
(2)压强
①规律：对于有气体参加的化学反应，当其他条件不变时，增大压强，反应速率________；反之，反应速率________。
②解释：
压强增大→→反应速率________
如下图所示：
(3)温度
①规律：当其他条件不变时，升高温度，反应速率________；反之，反应速率________。
②解释：
(4)催化剂。
①规律：当其他条件不变时，使用催化剂，反应速率________。
②解释：
催化剂→→反应速率
(5)其他因素对化学反应速率的影响。
如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、增大反应物________等，均会对化学反应速率产生影响。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体的量，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率。( )
(2)增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增加。( )
(3)增大压强一定能增大化学反应速率。( )
(4)对于有气体参加的化学反应，若增大压强(即减小反应容器的体积)，可增大单位体积内活化分子数，从而使反应速率加快。( )
(5)反应N2＋O2⇌2NO在体积不变的密闭容器中进行，若向容器中充入He使气体压强增大，但反应速率不变。( )
(6)升高温度使反应速率增大的主要原因是增加了活化分子的百分数。( )
(7)对于正反应吸热的可逆反应，其他条件不变，升高温度，其正、逆反应速率均加快。( )
(8)X和Y两种物质混合后发生反应：X＋Y===Z，Y＋Z===W＋X＋V，则Z是催化剂。( )
(9)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。( )
(10)催化剂能改变化学反应速率，但不能改变反应的反应热、活化能。( )
2．在气体反应中，能使反应物活化分子百分数增大的方法是( )
①增大反应物的浓度 ②增大压强 ③升高温度
④移去生成物 ⑤加入催化剂
A．①③④B．③⑤
C．②③⑤ D．①②⑤
3．对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，科学家提出如下反应历程：
第一步 N2O5⇌NO3＋NO2快速平衡
第二步 NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2慢反应
第三步 NO＋NO3―→2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是( )
A．v(第一步的逆反应)B．反应的中间产物只有NO3
C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D．第三步反应活化能较高
4．某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．该反应为放热反应
B．催化剂能改变该反应的焓变
C．催化剂能降低该反应的活化能
D．逆反应的活化能大于正反应的活化能
5．反应A(g)＋B(s)⇌C(g) ΔH<0，在其他条件不变时，改变其中一个条件，则生成C的速率(横线上填“加快”“减慢”或“不变”)：
(1)升温________；
(2)加正催化剂________；
(3)增大容器容积________；
(4)恒容条件下加入A________；
(5)恒容条件下加入B________。
核心素养——探究·分享
提升点一 化学反应速率的影响因素
比较时，先保证其它因素相同，只比较一个变量因素。
例1 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10 ml反应
乙：在500 ℃时，用V2O5作催化剂，10 ml SO2和5 ml O2起反应
丙：在450 ℃时，8 ml SO2和5 ml O2反应
丁：在500 ℃时，8 ml SO2和5 ml O2反应
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁
C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲
[提升1] 已知①N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH<0，反应速率为v1；②2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g) ΔH>0，反应速率为v2。对于上述两个可逆反应，当改变条件时，试判断v1、v2的变化(填“增大”“减小”或“不变”)
(1)保持体积不变，反应①通入N2，反应②分离出I2(g)，v1________，v2________。
(2)保持压强不变，反应①②通入“He”气，
v1________，v2________。
(3)反应①、反应②均压缩体积
v1________，v2________。
(4)保持体积不变，反应①②通入“He”气
v1________，v2________。
(5)其他条件不变，反应①②均升温
v1________，v2________。
(6)其他条件不变，反应①②均加入正催化剂
v1________，v2________。
状元随笔 恒温恒压和恒温恒容时，通入“无关气体”对速率的影响关键看是否改变了物质的浓度。
保持体积不变，通入He虽然容器内压强变大，但各反应物的浓度不变，所以速率不变。
保持压强不变时，通入He容器的容积要变大，因此，反应体系各物质浓度减少，故速率减小。
关键能力
不同的外界条件对化学反应速率影响的注意点
1．浓度：增大浓度、速率增大；减少浓度、速率减小；改变纯固体或纯液体的量对化学反应速率没有影响。
2．压强：①必须有气体参加；②压强的改变实质是改变浓度。
3．温度：无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，速率增大，降低温度，速率减小。
4．催化剂：催化剂只改变反应速率，不改变反应的方向，也不改变反应热的大小，若是可逆反应，则同等程度改变正、逆反应速率。
提升点二 探究化学反应速率的影响因素
例2 为探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，某同学分别设计了图1、图2所示的实验。下列叙述不正确的是( )
A．图2中的A为分液漏斗
B．图2实验可通过测定相同状况下产生相同的气体体积所用的时间来比较反应速率
C．图1实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率
D．若图1实验中反应速率为①>②，则Fe3＋对H2O2分解的催化效果一定比Cu2＋好
状元随笔 一个化学反应同时受多个因素影响时，可控制多个变量不变，只改变某一变量来设置对比实验，通过实验现象及数据来分析该单一变量对化学反应的影响。
[提升2] 某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“反应条件对化学反应速率的影响”。
(1)向酸性KMnO4溶液中加入一定量的H2C2O4溶液，当溶液中的KMnO4耗尽时，溶液紫色将褪去。为确保能观察到紫色褪去，初始H2C2O4与KMnO4的物质的量需要满足关系n(H2C2O4)/n(KMnO4)________。
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，该小组设计了如下实验方案：
表中x＝________，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知(2)中实验①的c(H2C2O4)随反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在图中画出50 ℃时c(H2C2O4)随t的变化曲线。
关键能力
利用“控制变量法”的解题策略
素养形成——自测·自评
1.下列有关化学反应速率的说法正确的是 ( )
A．C与CO2反应生成CO时，增加C的量能使反应速率增大
B．等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率相等
C．SO2的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减小
D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，使用催化剂可以增大该化学反应的速率
2．反应3Fe(s)＋4H2O(g)⇌Fe3O4(s)＋4H2(g)在一体积可调的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
A．增加Fe的表面积
B．保持容器体积不变，充入Ne使体系压强增大
C．将容器的体积缩小一半
D．保持总压强不变，充入Ne使容器的体积增大
3．下表中是各组反应的反应物和温度，反应刚开始时，放出H2速率最快的是( )
4.已知可逆反应：A(g)＋2B(g)⇌3C(g)。当其他条件不变时，B的体积分数与压强(p)的关系如图所示。下列结论正确的是( )
A．p1B．p1>p2
C．p1＝p2
D．无法判断p1与p2的相对大小
5．人们把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子，同时把活化分子比普通反应物分子所多出的那部分能量称作活化能。某反应过程如下图所示。则该反应的活化能为__________，反应为________(填“放热”或“吸热”)反应，ΔH＝______。
6．在一密闭容器中充入1 ml H2和1 ml I2，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。
(1)保持容器容积不变，向其中加入1 ml H2，反应速率________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)保持容器容积不变，向其中加入1 ml N2(N2不参加反应)，反应速率________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)保持容器内气体压强不变，向其中加入1 ml N2(N2不参加反应)，反应速率________，理由是
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)保持容器内气体压强不变，向其中加入1 ml H2 (g)和1 ml I2(g)，反应速率________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)提高起始的反应温度，反应速率________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
练后感悟
1．分清不同的条件改变时，活化分子数和活化分子百分数的区别，浓度和压强变化时单位体积活化分子百分数没变，温度和催化剂是改变了单位体积活化分子百分数。
2．对于有固体参加的反应，改变其物质的量对速率无影响，可以改变其表面积，颗粒越小、表面积越大，反应速率越快。
第2课时 影响化学反应速率的因素 活化能
必备基础
新知预习
一、
1．(1)多个 每一步
(2)反应机理
2．能量 取向 越快
3．(1)有效碰撞 (3)活化能 放出的能量 反应热
4．活化分子数 有效碰撞的次数 越快
二、
2．(1)①加快 减慢 ②增多 增加 加快 (2)①加快 减慢 ②减小 增大 加快 (3)①加快 减慢 ②提高 增多 加快 (4)①加快 ②活化能 活化分子 加快
(5)接触面积
即学即练
1．答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√
(7)√ (8)× (9)× (10)×
2．解析：增大反应物的浓度，单位体积内活化分子数增加，但活化分子百分数不变，①错误；增大压强相当于增大反应物浓度，活化分子百分数不变，②错误；升高温度，单位体积内分子数目不变，活化分子百分数增大，③正确；移去生成物，减小生成物的浓度，活化分子数目减小，④错误；⑤加入催化剂，活化分子百分数增大，⑤正确。
答案：B
3．解析：第一步反应是快速平衡，第二步反应是慢反应，则有v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)，A错误；由总反应可知，N2O5是反应物，NO2和O2是生成物，则NO、NO3都是中间产物，B错误；第二步是慢反应，说明NO2与NO3之间的碰撞大部分是无效碰撞，仅部分有效，C正确；第三步是快反应，说明该步反应的活化能较低，D错误。
答案：C
4．解析：由题图可知，反应物的总能量比生成物的总能量低，故该反应为吸热反应，A项错误；催化剂不能改变反应的焓变，B项错误；催化剂能降低该反应的活化能，C项正确；逆反应的活化能小于正反应的活化能，D项错误。
答案：C
5．解析：(1)升高温度生成C的速率一定加快；(2)加正催化剂生成C的速率一定加快；(3)增大容器容积，气体浓度减小，生成C的速率减慢；(4)恒容条件下加入A，增大A的浓度，生成C的速率加快；(5)恒容条件下加入B，B是固体，对反应速率没有影响。
答案：(1)加快 (2)加快 (3)减慢 (4)加快 (5)不变
核心素养
例1 解析：影响化学反应速率的各因素，对反应速率影响程度大小的一般规律为：催化剂>温度>浓度，即有催化剂V2O5，温度高的化学反应速率快，所以反应速率由大到小顺序排列为乙、甲、丁、丙，故C项正确。
答案：C
提升1 答案：(1)增大 减小 (2)减小 减小 (3)增大 增大 (4)不变 不变 (5)增大 增大 (6)增大 增大
例2 解析：因为氯化铁、硫酸铜中的阴离子不同，若图1实验中反应速率为①>②，不能说明Fe3＋对H2O2分解的催化效果一定比Cu2＋好，D项错误。
答案：D
提升2 解析： (3)温度越高，反应速率越快，KMnO4反应完所需的时间越短。
答案：(1)≥2.5 (2)2.0 保证其他条件不变，只改变反应物H2C2O4溶液的浓度，才能达到实验目的
(3)
素养形成
1．答案：D
2．解析：增加Fe的表面积，增大了与水蒸气的接触面积，化学反应速率加快，A项错误；保持容器体积不变充入Ne增大压强，对c(H2O)、c(H2)无影响，化学反应速率不变，B项正确；容器体积缩小一半，c(H2O)、c(H2)均增大为原来的2倍，化学反应速率加快，C项错误；压强不变，充入Ne使容器体积增大，c(H2O)、c(H2)减小，反应速率减小，D项错误。
答案：B
3．解析：A项中HNO3具有强氧化性，与金属反应时不产生H2，B、C、D三项中温度相同，由于Mg比Fe活泼，且D项中c(H＋)＝6 ml·L－1大于B项中c(H＋)，故反应开始时产生H2速率最快的是D项。
答案：D
4．解析：由题图可知，反应在p2下比在p1下先达到平衡，结合压强对化学反应速率的影响可知p1答案：A
5．解析：E2>E1，反应放热，ΔH＝(E1－E2) kJ·ml－1。
答案：E1 放热 E1－E2
6．答案：(1)增大 增大反应物氢气的浓度，反应速率增大
(2)不变 反应物的浓度不变，反应速率不变
(3)减小 保持压强不变，向其中充入N2，体积变大，反应物浓度减小，反应速率减小
(4)不变 保持压强不变，向其中充入1 ml H2和1 ml I2，反应物浓度不变，反应速率不变
(5)增大 升高温度，提高活化分子百分数，反应速率增大
实验
序号
反应
温度/℃
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
水
V/mL
c/(ml·L－1)
V/mL
c/
(ml·L－1)
V/mL
①
25
8.0
0.20
5.0
0.010
0
②
25
6.0
0.20
5.0
0.010
x
编号
金属(粉末状)
(ml)
酸的浓度及体积
反应温度(℃)
A
Mg，0.1
6 ml·L－1硝酸10 mL
80
B
Mg，0.1
3 ml·L－1盐酸10 mL
60
C
Fe，0.1
3 ml·L－1盐酸10 mL
60
D
Mg，0.1
3 ml·L－1硫酸10 mL
60