人教版选修4第二章第二节影响化学反应速率的因素.docx
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人教版选修4第二章第二节影响化学反应速率的因素
第二节影响化学反应速率的因素
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[课标要求]
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,认识其一般规律。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
3.了解通过改变外界条件改变化学反应速率的方法和意义。
1.有效碰撞
2.活化能和活化分子
(1)活化分子:
能够发生有效碰撞的分子。
(2)活化能:
活化分子所多出的那部分能量(或普通分子转化成活化分子所需要的能量)。
3.反应物、生成物的能量与活化能的关系
[特别提醒] 反应的活化能越低,活化分子百分数越大,反应速率越快。
1.下列说法正确的是( )
①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应 ③活化分子比普通分子具有较高的能量 ④化学反应的实质是原子的重新组合 ⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程 ⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞
A.①③④⑤ B.②③⑥
C.④⑤⑥D.②④⑤
解析:
选C 化学反应的分解过程为―→①错误,因为活化分子发生有合适取向、且力度合适的碰撞时,才能发生化学反应;②错误,因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞,因而不会发生化学反应;③指代不明确,即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高,因而是错误的。
2.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。
某反应过程如右图所示。
则该反应的活化能为________,反应为________(填“放热”或“吸热”)反应,ΔH=________kJ·mol-1。
解析:
E2>E1,说明反应放热,ΔH=(E1-E2)kJ·mol-1。
答案:
E1 放热 E1-E2
1.影响化学反应速率的内因——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.浓度对化学反应速率的影响
(1)规律:
当其他条件不变时,增大反应物的浓度,反应速率增大;反之,反应速率减小。
(2)解释:
3.压强对化学反应速率的影响
(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,反应速率加快;反之,反应速率减慢。
(2)解释:
→→
图示如下:
[特别提醒] 压强对化学反应速率影响的实质是通过改变气体的浓度来实现的,若增大压强后,气体的浓度不发生变化,则反应速率不变。
1.浓度对化学反应速率的影响
在温度不变的情况下,0.01mol·L-1KMnO4溶液与不同浓度的H2C2O4(草酸)溶液反应。
实验
原理
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+
2MnSO4+10CO2↑+8H2O
实验
操作
[问题思考]
(1)上述实验的实验现象是什么?
由此实验现象得出的实验结论是什么?
提示:
两试管中KMnO4溶液褪色,但滴加0.2mol·L-1草酸溶液的试管褪色所用的时间短。
由此实验得出的结论是H2C2O4的浓度越大,KMnO4溶液褪色的时间越短,反应速率越快;反之,H2C2O4的浓度越小,反应速率越慢。
(2)用有效碰撞理论解释为什么增大反应物的浓度能影响化学反应速率?
提示:
增大反应物的浓度,即增大了单位体积内活化分子的数目,有效碰撞次数增多,反应速率加快。
2.压强对化学反应速率的影响
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)。
该密闭容器有一个可移动的活塞(如右图)。
[问题思考]
(1)向下压缩活塞,使容器的压强增大,反应速率如何变化?
提示:
压缩体积,增大压强,反应物的浓度增大,反应速率加快。
(2)保持容器的容积不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化?
提示:
充入氦气,尽管压强增大,但反应物的浓度不变,反应速率不变。
(3)保持容器内气体压强不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化?
提示:
充入氦气,尽管压强不变,但容器的体积增大,反应物的浓度减小,反应速率减慢。
1.浓度对化学反应速率的影响
(1)当其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以加快化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减慢化学反应速率。
(2)此规律只适用于气体或溶液的反应,对于纯固体或纯液体的反应物,一般情况下其浓度是常数,改变它们的量不会改变化学反应速率。
但固体反应物表面积越大,反应速率越大。
2.压强对化学反应速率的影响
(1)压强对固体或液体(溶液)间的反应无影响。
(2)压强的改变实质是改变反应物的浓度,判断时看反应物的浓度是否发生改变。
只有浓度改变了反应速率才改变,不能简单机械地使用结论。
(3)对于气体反应有以下几种情况:
①恒温时:
增大压强―→体积减小―→浓度增大―→反应速率增大。
②恒容时:
a.充入气体反应物―→反应物浓度增大―→总压增大―→反应速率增大;
b.充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)―→引起总压增大,但各反应物的浓度不变―→反应速率不变。
③恒压时:
充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)―→引起体积增大―→各反应物浓度减小―→反应速率减慢。
1.10mL1mol·L-1盐酸与一小块大理石的化学反应:
CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O,下列措施能使化学反应速率提高的是( )
A.加入一定量的CaCl2
B.加入5mL1.5mol·L-1盐酸
C.加入15mL0.5mol·L-1盐酸
D.加入5mLH2O
解析:
选B CaCl2是反应中的生成物,其浓度增大,不能增大反应速率;加入1.5mol·L-1的盐酸可使1mol·L-1的盐酸浓度增大,加快化学反应速率;加入0.5mol·L-1的盐酸可使1mol·L-1的盐酸浓度减小,减慢化学反应速率;加水相当于稀释,使盐酸的浓度减小,从而使反应速率减慢。
2.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( )
①缩小体积使压强增大
②体积不变充入N2使压强增大
③体积不变充入He使气体压强增大
④使总压强不变,充入He
A.①② B.②③
C.③④D.①④
解析:
选A 压强改变,若浓度改变,则速率改变,压强虽变,若浓度不变,则速率不变。
①气体的量不变,仅缩小体积,气体的浓度增大,反应速率增大;②容积不变,充入N2,使反应物N2的浓度增大,速率增大;③容积不变,充入He,虽然反应容器内压强增大,但反应物N2、NO的浓度并没有变化,因此不影响反应速率;④压强不变,充入He,反应容器体积增大,压强不变但N2、O2、NO的浓度减小,反应速率减慢。
1.温度对化学反应速率的影响
(1)规律:
当其他条件不变时,升高温度,反应速率增大;反之反应速率减小。
(2)解释:
[特别提醒] 正反应不论是放热反应还是吸热反应,升高温度,反应速率都要增大。
2.催化剂对化学反应速率的影响
(1)规律:
当其他条件不变时,使用合适的催化剂,反应速率增大。
(2)解释:
催化剂
3.其他因素对化学反应速率的影响
如光辐射、放射线辐射、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、增大反应物接触面积等,均会对化学反应速率产生影响。
1.温度对化学反应速率的影响
实验原理
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O+S↓
实验操作
实验温度
热水
冷水
[问题思考]
(1)上述实验的实验现象是什么?
由此实验现象得出的实验结论是什么?
提示:
放在热水中的试管中先出现黄色浑浊,放在冷水中的试管后出现黄色浑浊。
由此实验得出的结论是:
温度越高,出现黄色浑浊的时间越短,反应速率越快;反之,温度越低,反应速率越慢。
(2)用有效碰撞理论解释为什么升高温度就可以影响化学反应速率?
提示:
升高温度,使更多的分子转化为活化分子,增大了活化分子的百分数,有效碰撞的次数增多,反应速率加快。
2.催化剂对化学反应速率的影响
实验原理
2H2O22H2O+O2↑
实验操作
[问题思考]
(1)上述实验的实验现象是什么?
由此实验现象得出的实验结论是什么?
提示:
未加MnO2时,带余烬的木条不复燃;加入MnO2后,锥形瓶内立即产生气泡,带余烬的木条复燃。
由此实验得出的结论是:
使用合适的催化剂能加快化学反应速率。
(2)用有效碰撞理论解释为什么使用合适的催化剂能影响化学反应速率?
提示:
使用合适的催化剂,能降低反应的活化能,使更多的分子变成活化分子,从而增大了活化分子的百分数,有效碰撞次数增多,反应速率加快。
1.温度对化学反应速率的影响
(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。
升高温度时,化学反应速率增大;降低温度时,化学反应速率减小
(2)对可逆反应来说,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。
2.催化剂对化学反应速率的影响
催化剂能成千成万倍地增大反应速率,但可逆反应的v(正)、v(逆)同时、同倍地增大,它能缩短可逆反应达到化学平衡的时间,但它不会改变化学反应的反应热和平衡状态。
1.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 多个外界条件不同时,要对比找出其他相同条件,然后比较。
影响化学反应速率的因素很多,本题从浓度和温度两个因素考查,结合选项知混合液体都为20mL,根据浓度越大、温度越高,反应速率越快,可以推知D选项正确。
2.2SO2+O22SO3是工业上制造硫酸的重要反应。
下列关于该反应的说法正确的是( )
A.增加O2的浓度能加快反应速率
B.降低体系温度能加快反应速率
C.使用催化剂不影响反应速率
D.一定条件下达到反应限度时SO2全部转化为SO3
解析:
选A 降低体系温度能减慢反应速率;使用催化剂能加快反应速率;一定条件下达到反应限度时,因为是可逆反应,SO2不可能全部转化为SO3。
[三级训练·节节过关]
1.下列措施是为了降低化学反应速率的是( )
A.食品放在冰箱中贮藏
B.用铁粉代替铁钉与稀硫酸反应制取氢气
C.合成氨工业中使用催化剂
D.在试管中进行铝和盐酸反应时,稍微加热
解析:
选A 将食物贮藏在冰箱中,温度降低,能减慢反应速率,A项正确;用铁粉代替铁钉与稀硫酸反应制取氢气,增大反应物的接触面积,可加快化学反应速率,B项错误;合成氨工业中使用催化剂,可降低反应的活化能,加快化学反应速率,C项错误;在试管中进行铝和盐酸反应时,稍微加热,温度升高,可加快化学反应速率,D项错误。
2.下列各组溶液,同时开始反应,出现浑浊最早的是( )
A.20℃时5mL0.
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