2.1.2 影响化学反应速率的因素　活化能(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

第2课时　影响化学反应速率的因素　活化能 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.通过实验，从宏观上认识温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。 2.能从定性与定量结合的角度，用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。 （见学生用书P26） 1　影响化学反应速率的因素 1.化学反应速率首先是由反应物的组成、　􀀁结构　和　􀀂性质　等因素决定的。　􀀃浓度、压强、温度　及催化剂等因素也会影响反应速率。 2.化学反应速率的影响因素 （1）实验探究定性与定量影响反应速率的因素 实验原理：①硫代硫酸钠与稀硫酸的反应方程式：Na2S2O3＋H2SO4Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O； ②双氧水的分解方程式：　􀀄2H2O22H2O＋O2↑　； ③锌与稀硫酸的反应方程式：　􀀅Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑　。 实验探究Ⅰ：浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响 影响因素 实验装置 实验步骤 实验现象比较 结论 浓 度 在试管壁外侧贴“＋”字标签，向两支试管中先后滴加指定浓度的Na2S2O3、H2SO4溶液，从试管另一侧观察，以“＋”字消失为标准，记录浑浊的时间 后者出现浑浊的时间短 其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率　􀀆增大　 温 度 将如图所示的试管放在热水、冷水中至恒温，取出试管，分别在盛有Na2S2O3的试管壁外侧贴“＋”字标签，冷水和热水的试管分别混合并搅拌后，从试管另一侧观察，以“＋”字消失为标准，记录浑浊的时间 后者出现浑浊的时间　􀀇较短　 其他条件相同时，降低温度，化学反应速率　􀀈减小　 催 化 剂 开始加入5％H2O2溶液，观察带余烬的木条变化，经漏斗加入FeCl3溶液后再次观察 开始带余烬的木条无明显变化，加入FeCl3溶液后锥形瓶内迅速产生大量气泡，带余烬的木条复燃 其他条件相同时，加入催化剂，化学反应速率　􀀉增大　 实验探究Ⅱ：测定并比较化学反应速率 实验装置 实验步骤 实验现象比较 实验结论 ①在锥形瓶内放入2 g锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 1 mol/LH2SO4溶液，测量并记录收集10 mL H2所用的时间。 ②用4 mol/L H2SO4溶液代替 1 mol/L H2SO4溶液重复上述实验 4 mol/L H2SO4比1 mol/L H2SO4所用时间较短 其他条件不变，增大反应物浓度，化学反应速率 　⑩增大　 （2）外界条件对化学反应速率的影响规律，在一般情况下，当其他条件相同时： ①浓度：　⑪增大　反应物浓度，化学反应速率增大；　⑫降低　反应物浓度，化学反应速率减小。 ②温度：　⑬升高　温度，化学反应速率增大；　⑭降低　温度，化学反应速率减小。 ③催化剂：催化剂可以　⑮改变　化学反应速率。 ④压强：对于有气体参加的化学反应，改变压强同样可以　⑯改变　化学反应速率。 2　活化能 1.基元反应与反应历程 （1）大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过　⑰多个　反应步骤才能实现，例如，2HIH2＋I2实际上是经过两步反应完成的：　⑱2HIH2＋2I·　；　⑲2I·I2　。　⑳每一步　反应都称为基元反应。 （2）先后进行的　㉑基元　反应反映了反应历程，反应历程又称　㉒反应机理　。 2.有效碰撞理论 （1）有效碰撞 （2）活化能和活化分子 ①活化分子：能够发生　㉕有效碰撞　的分子。 ②活化能：活化分子具有的　㉖平均　能量与反应物分子具有的　㉗平均　能量之差。 3.有效碰撞理论对影响化学反应速率的因素的解释 （1）浓度的影响，当其他条件相同时： 反应物浓 度增大反应速 率增大 同理，降低反应物浓度会使化学反应速率　㉝减小　。 （2）温度的影响，当其他条件相同时： 温度 升高反应物分子能量　㉞增加　反应速率 　㊲增大　 同理，降低温度会使化学反应速率　㊳减小　。 （3）催化剂的影响 催化剂（正催化剂）改变反应　㊴历程　，反应 速率 　㊷增大　 （4）其他影响 光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。总之，向反应体系　㊸输入　能量，都有可能　㊹改变　化学反应速率。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）在锌与稀硫酸反应体系中加入稀K2SO4溶液，对化学反应速率无影响。（　×　） （2）碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体的量，可以加快反应速率。（　×　） （3）对于正反应吸热的可逆反应，升高温度，正反应速率增大、逆反应速率减小。（　×　） （4）增大压强，一定会使活化分子的浓度增大，从而增大化学反应速率。（　×　） （5）增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分数，所以反应速率增大。（　×　） （6）加热使反应速率增大的原因之一是活化分子百分数增大。（　√　） 　 名师提醒 （1）与反应无关的溶液加入，会导致原反应物浓度降低，反应速率降低。 （2）增加固体反应物的量，对化学反应速率无影响，增大固体表面积，能加快反应速率。 （3）温度升高，正、逆反应速率都增大。 （4）增大浓度，单位体积内的活化分子数增多，反应速率才会增大，不会改变活化分子的百分数。 （5）活化分子浓度的增大是反应速率增大的根本原因。 （见学生用书P28） 1　影响化学反应速率的因素 1.针对氮气和氢气生成氨的反应体系，若在恒温恒容条件下分别充入氮气或Ar气，化学反应速率会发生怎样的变化？若是在恒温恒压条件下充入Ar气呢？ 恒温恒容条件下，充入氮气化学反应速率增大，充入Ar气化学反应速率不变；恒温恒压条件下，充入Ar气化学反应速率减小。 2.对于可逆反应来说，加入高效催化剂，正反应速率和逆反应速率会发生怎样的变化？ 正反应速率增大，逆反应速率也增大。 1.浓度对化学反应速率的影响 （1）对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。 （2）固体物质的反应速率与接触面积有关，固体颗粒越细，表面积越大，反应速率越快。块状固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率。 2.压强对有气体参加的化学反应速率的影响 压强改变→物质浓度改变→反应速率改变 （1）恒温时：缩小容器体积，压强增大，反应速率增大。 （2）恒温恒容时 ①充入反应气体，总压强增大，反应物浓度增大，反应速率增大。 ②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），总压强增大，但反应混合物中各组分的浓度不变，反应速率不变。 （3）恒温恒压时 充入“无关气体”，体积增大，各反应物浓度减小，反应速率减小。 3.温度对化学反应速率的影响 （1）大量实验证明，温度每升高10 ℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。该结论对吸热反应和放热反应均适用，且不受反应物状态的限制。 （2）温度对化学反应速率的影响比浓度和压强对化学反应速率的影响要大，也更容易控制。 4.催化剂对化学反应速率的影响 （1）催化剂有正、负之分，一般情况下的催化剂指正催化剂，能加快反应速率。 （2）催化剂有选择性，不同的化学反应，催化剂不同。 （3）催化剂具有一定的活化温度，只有在适宜的温度下才能最大限度地发挥其催化作用。 （4）催化剂对可逆反应的正、逆反应速率的影响相同。 【例题1】对于反应N2＋O22NO，在密闭容器中进行，下列条件能使反应速率减小的是（　　） A.缩小体积，使压强增大 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.总压强不变，充入氖气 思维导引：结合反应特点，先分析所给条件是否“真实”改变了影响反应速率的条件，再判断条件对反应速率的影响是加快还是减慢。 答案　D　 解析　缩小体积，反应物浓度增大，反应速率增大，A项错误；体积不变，充入N2，N2的浓度增大，反应速率增大，B项错误；体积不变，充入氦气，各反应物的浓度不变，反应速率不变，C项错误；总压强不变，充入氖气，体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小，D项正确。 【变式1】下列关于化学反应速率的说法错误的是（　　） A.恒容时，H2（g）＋S（s）H2S（g），向密闭容器内充入He，化学反应速率不变 B.锌与稀硫酸反应时，加入氯化钠溶液，化学反应速率减小 C.制氯气时，增加二氧化锰的用量，能加快反应速率，浓盐酸被完全消耗 D.恒容时，2NO（g）＋O2（g）2NO2（g），升高温度，正逆反应速率都增大 答案　C　 解析　恒容时，向密闭容器内充入He，反应物气体浓度不变，反应速率不变，A项正确；锌与稀硫酸反应时，加入氯化钠溶液，溶液体积增大，氢离子浓度减小，反应速率减小，B项正确；制氯气时，增加二氧化锰的用量，二氧化锰是固体，反应物浓度不变，反应速率不变，C项错误；升高温度，正逆反应速率都增大，D项正确。 5.解答“控制变量”实验题的方法思路 【例题2】以反应5H2C2O4＋2Mn＋6H＋10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O为例探究外界条件对化学反应速率的影响。实验时，分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液，迅速混合并开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。下列说法不正确的是（　　） 编 号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 ① 0.10 2.0 0.010 4.0 25 ② 0.20 2.0 0.010 4.0 25 ③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 A.实验①②③所加的H2C2O4溶液均要过量 B.实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响，实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响 C.实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能是生成的Mn2＋对反应起催化作用 D.若实验①测得酸性KMnO4溶液的褪色时间为40 s，则这段时间内平均反应速率v（KMnO4）＝2.5×10－4mol·L－1·s－1 思维导引：根据题给数据确定变量→根据问题定多变一进行数据对比→做出正确判断。 答案　D　 解析　实验①②③均通过测定酸性高锰酸钾溶液褪色所需时间来判断化学反应速率的快慢，需要保证高锰酸钾完全反应，因此所加的H2C2O4溶液均要过量，A项正确；对比实验①②，其他条件完全相同，浓度不同，可探究反应物浓度对化学反应速率的影响，对比实验②③，其他条件完全相同，温度不同，可探究温度对化学反应速率的影响，B项正确；实验①和②起初反应均很慢，一段时间后反应速率突然增大，可能是因为生成的Mn2＋对反应起催化作用，C项正确；由上述分析可知实验①中，H2C2O4过量，KMnO4完全反应，反应掉的Δc（KMnO4）＝＝×0.010 mol·L－1，0～40 s内平均反应速率v（KMnO4）＝＝＝×2.5×10－4 mol·L－1·s－1，D项错误。 【变式2】在不同条件下，用O2氧化一定浓度FeCl2溶液的过程中所测得的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是（　　） A.0～6 h内，Fe2＋的氧化率随时间延长而逐渐增加 B.由曲线②和③可知，pH越大，Fe2＋的氧化速率越快 C.由曲线①和③可知，温度越高，Fe2＋的氧化速率越快 D.氧化过程的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O 答案　B　 解析　由题图中曲线可知，0～6 h内，随着时间的延长，Fe2＋的氧化率逐渐增大，A项正确；由曲线②和③可知，当温度相同时，pH越小，Fe2＋的氧化率越大，相同时间内Fe2＋的氧化速率越快，B项错误；由曲线①和③可知，温度越高，Fe2＋的氧化速率越快，C项正确；氧化过程的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋4Fe3＋＋2H2O，D项正确。 2　利用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素 3.所有活化分子间的碰撞都是有效的吗？ 不一定。有效碰撞的前提有两个，一是分子具有足够的能量（活化分子），二是活化分子间的碰撞具有合适的取向。 4.增大浓度、升高温度、增大压强和加入高效催化剂对化学反应速率的影响，哪些因素是活化分子百分含量不变，增大了活化分子的浓度？哪些因素是增大了活化分子的百分含量？ 增大浓度和增大压强是未改变活化分子百分含量，增大了活化分子浓度；升高温度和加入高效催化剂是增大了活化分子的百分含量，增大了反应速率。 1.外界条件对反应速率影响的微观分析 条件变化 活 化 能 微观因素变化 化学反 应速率 变化 单位体积内 活化分 子百分 数 单位时间 内有效碰 撞的次数 分子 总数 活化分 子数目 浓 度 增大 不变 增多 增多 不变 增多 增大 减小 不变 减少 减少 不变 减少 减小 压 强 加压（减小容器容积） 不变 增多 增多 不变 增多 增大 减压（增大容器容积） 不变 减少 减少 不变 减少 减小 温 度 升高 不变 不变 增多 增大 增多 增大 降低 不变 不变 减少 减小 减少 减小 使用正催化剂 降低 不变 增多 增大 增多 增大 2.外界条件改变与有效碰撞理论的关系 从活化分子和有效碰撞的角度来看，客观因素的改变对化学反应速率的影响存在着如下关系。 【例题3】有关碰撞理论，下列说法不正确的是（　　） A.具有足够能量的分子（活化分子）相互碰撞就一定能发生化学反应 B.增大反应物的浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的概率增大，反应速率增大 C.升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞的概率增大，反应速率增大 D.催化剂能降低反应的活化能，使活化分子百分数增大，有效碰撞的概率增大，反应速率增大 思维导引：从活化分子数和百分含量两个角度，分析条件改变对化学反应速率产生影响的原因。 答案　A　 解析　活化分子发生有效碰撞才能发生化学反应，如果不是有效碰撞，则不能发生反应，A项错误。 【变式3】下列说法错误的是（　　） A.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 B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子 C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 D.活化分子间不是每次碰撞都能发生化学反应 答案　C　 解析　活化分子间的碰撞有适当的取向时，才能发生有效碰撞，C项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$