2.1.2 影响化学反应速率的因素(一)-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 苏教版（2019）

优化探究 专题2　化学反应速率与化学平衡 第一单元　化学反应速率 第2课时　影响化学反应速率的因素(一) [课程标准要求]　1.通过实验,从宏观上认识外界因素(浓度)影响化学反应速率的规律,并能从活化分子的有效碰撞等微观的角度进行分析解释。2.建立分析探究外界因素(浓度)影响化学反应速率的思维模型,即“实验现象→影响规律→理论解释”,促进“证据推理”核心素养的发展。 任务一　碰撞理论 任务二　浓度对化学反应速率的影响 课时作业　巩固提升 任务一　碰撞理论 1.碰撞理论 反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应,反应速率的大小与单位时间内反应物分子间的碰撞次数成　　比。  (1)反应物分子 间的碰撞— 正 能发生反应 不能发生反应 (2)发生有效碰撞的条件 ①发生碰撞的分子具有　　　　的能量。  ②分子在　　　　　　　发生碰撞。  足够高 一定的方向上 2.活化分子和活化能 活化 分子 化学反应中,能量　　　、　　　发生有效碰撞的分子  活化能 　　　　的平均能量与　　　　的平均能量之差(或过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差)  较高 有可能　 活化分子 所有分子 活化能与 反应热   Ea——正反应的活化能 E'a——逆反应的活化能 Ea-E'a——反应热(即ΔH) 活化能与反应速率的关系 反应的活化能越大,活化分子所占比例越　　,有效碰撞的比例也就越　　,化学反应速率越　　  小　 小 小 3.基元反应 (1)定义:化学反应发生时,反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应,称为基元反应。 (2)特点:反应过程中没有任何中间产物生成。 研究发现,大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成,需经过多个基元反应才能实现。 (3)过渡态理论:过渡态理论认为,反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物,而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态,并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。这与爬山类似,山的最高点便是过渡态。 4.复杂反应 由多个基元反应组成的化学反应叫做复杂反应。绝大多数化学反应的反应物要经历若干步骤(基元反应)才能转变为产物,这一类反应都是复杂反应。如H2+I2===2HI,该反应并不是H2和I2分子通过碰撞,一步就转化为两个HI。而是通过两步反应完成:I2===2I,H2+2I===2HI。 反应历程指每一个化学反应自开始后所经历的过程。可以用先后发生的基元反应来描述。上面的两个基元反应就描述了H2+I2===2HI的反应历程。 例如下图所示反应过程 图中表示CH4与Cl2生成CH3Cl的反应过程中各物质的能量变化,Ea1表示第一步反应的活化能,Ea2表示第二步反应的活化能,ΔH是CH4与Cl2反应生成CH3Cl两步总反应的反应热。基元反应的活化能越大,反应物到达过渡态就越不容易,该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率取决于速率最　　的基元反应。  慢 (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更高的能量。(　　) (4)活化能越大,反应速率越大,化学反应的实质是原子的重新组成。 (　　) (5)化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞。(　　) × × × × √ 1.下列说法正确的是(　　) A.活化分子具有的能量是活化能 B.活化分子的总数越多,反应速率越大 C.某一反应的活化分子的百分数是个定值 D.单位时间内有效碰撞次数越多,反应速率越大 D 单位体积内活化分子总数越多,有效碰撞概率越大,反应速率越大,B错误;只有在一定条件下,活化分子在反应物中所占百分数才是定值,C错误。 2.氧化亚氮在碘蒸气存在时的热分解反应:2N2O―→2N2+O2,其反应机理包含以下步骤: 第一步:I2(g)⥫⥬2I(g)(快反应); 第二步:I(g)+N2O(g)―→N2(g)+IO(g)(慢反应); 第三步:IO(g)+N2O(g)―→N2(g)+O2(g)+I(g)(快反应)。 下列说法错误的是(　　) A.第二步对分解反应速率起决定作用 B.I2的浓度与N2O的分解速率无关 C.慢反应的活化能高于快反应的活化能 D.第二步反应中I(g)作还原剂 B 反应的快慢取决于慢反应,则第二步对分解反应速率起决定作用,故A正确;N2O分解反应中,I2是反应物,碘蒸气的浓度与N2O的分解速率有关,故B错误;活化能越大反应速率越慢,则慢反应的活化能高于快反应的活化能,故C正确;第二步反应中I(g)―→IO(g),I元素化合价升高,作还原剂,故D正确。 任务二　浓度对化学反应速率的影响 1.内因 在相同条件下,不同化学反应的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。 2.实验探究浓度对化学反应速率的影响 实验操作   实验现象 均出现浑浊,先后顺序为A、B、C 实验结论 c(Na2S2O3)增大,产生浑浊的速率加快 规律总结 其他条件相同时,增大反应物的浓度,反应速率　　　; 减小反应物的浓度,反应速率　　　  增大　 减小 3.浓度对化学反应速率影响的微观解释 反应物浓度增大→单位体积内活化分子数　　　→单位时间内有效碰撞次数　　　→反应速率　　　;反应物浓度减小,则与之相反(注意:浓度改变引起了活化分子浓度的改变,而活化分子百分数不变)。  增多　 增加　 增大 (1)减小反应物的浓度,可降低单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数减少。(　　) (2)增加固体反应物的质量,化学反应速率增大。(　　) (3)100 mL 2 mol·L-1盐酸与锌片反应,加入适量的NaCl溶液,反应速率不变。(　　) × × × 1.已知反应:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O。下列各组反应是在相同温度下发生的,则最快产生浑浊的是(　　) D 选项 反应物 硫代硫酸钠溶液 硫酸溶液 A 0.2 mol·L-1,20 mL 0.2 mol·L-1,20 mL B 0.5 mol·L-1,20 mL 0.5 mol·L-1,20 mL C 1.0 mol·L-1,20 mL 1.0 mol·L-1,20 mL D 1.0 mol·L-1,20 mL 1.2 mol·L-1,20 mL 反应物浓度越大,反应速率越快,则越快产生浑浊,D项中Na2S2O3和H2SO4的浓度最大,则反应速率最快,最先出现浑浊。 2.相同温度条件下,将下列4种不同浓度的NaHCO3溶液,分别加入4个盛有20 mL 0.06 mol·L-1盐酸的烧杯中,并加水稀释至50 mL,NaHCO3溶液与盐酸反应产生CO2的速率由大到小的顺序是　　　　　　　　。  ①20 mL,0.03 mol·L-1 ②20 mL,0.02 mol·L-1 ③10 mL,0.04 mol·L-1 ④10 mL,0.02 mol·L-1 ①>②=③>④ 混合后氢离子浓度相同,四种溶液中c(HC)的大小决定产生CO2的速率大小。混合后HC的浓度分别为①0.012 mol·L-1、②0.008 mol·L-1、③0.008 mol·L-1、④0.004 mol·L-1。 3.为探究锌与稀硫酸的反应速率以v(H2)表示,向反应混合液中加入某些物质,下列判断正确的是(　　) A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变 B.加入少量硫酸钠固体,v(H2)减小 C.加入少量水,v(H2)减小 D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小 C A项,加入NH4HSO4固体,电离出H+,c(H+)增大,v(H2)增大;B项,加入Na2SO4固体,c(H+)不变,v(H2)不变;D项,滴加少量CuSO4溶液,构成原电池,v(H2)增大。 4.已知反应2NO+2H2===N2+2H2O的速率方程为v=kc2(NO)·c(H2)(k为反应速率常数),其反应历程如下: ①2NO+H2―→N2+H2O2　慢 ②H2O2+H2―→2H2O　快 下列说法错误的是(　　) A.增大c(NO),可提高总反应的反应速率 B.c(NO)、c(H2)增大相同的倍数,对总反应的反应速率的影响程度相同 C.该反应的快慢主要取决于反应① D.减小c(H2),可降低总反应的反应速率 B 根据速率方程v=kc2(NO)·c(H2)知,增大c(NO),可提高总反应的反应速率,减小c(H2),可降低总反应的反应速率,故A、D项正确;根据速率方程v=kc2(NO)·c(H2)知,c(NO)、c(H2)增大相同的倍数,对总反应的反应速率的影响程度不同,如c(NO)增大为原来的2倍,v增大为原来的4倍,c(H2)增大为原来的2倍,v增大为原来的2倍,故B项错误;反应速率由最慢的一步决定,该反应的快慢主要取决于反应①,故C项正确。 浓度对化学反应速率的影响注意事项 (1)对于固体或纯液体,其浓度可视为常数,其质量改变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,颗粒越细,表面积越大,反应速率就越快。 (3)对于离子反应,只有实际参加反应的各离子浓度发生变化,才会引起化学反应速率的改变。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　碰撞理论 1.有效碰撞是指(　　) A.反应物分子间的碰撞 B.反应物活化分子间的碰撞 C.能发生化学反应的碰撞 D.反应物分子间有合适取向的碰撞 9 10 C 11 12 13 当分子成为活化分子,且活化分子之间发生合适取向的碰撞时,才发生化学反应,此时的碰撞为有效碰撞。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 2.下列反应属于基元反应的是(　　) A.2H2+O22H2O B.H2(g)+I2(g)===2HI(g) C.H++OH-===H2O D.2O323O2 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 氢气和氧气的反应要经过多步反应才能完成,不属于基元反应,A项错误;H+和OH-的中和反应是基元反应,C项正确;O3转化为O2的反应是总反应,要经过几步反应才能完成,不属于基元反应,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 3.某反应的ΔH=100 kJ·mol-1,下列有关该反应的叙述正确的是(　　) A.正反应活化能小于100 kJ·mol-1 B.逆反应活化能一定小于100 kJ·mol-1 C.正反应活化能大于100 kJ·mol-1 D.正反应活化能比逆反应活化能小100 kJ·mol-1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 某反应的ΔH=100 kJ·mol-1,说明该反应的正反应为吸热反应,且正反应的活化能比逆反应的活化能大100 kJ·mol-1,正反应的活化能应大于100 kJ·mol-1,无法确定逆反应的活化能大小。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 题组二　浓度对化学反应速率的影响 4.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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 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,该化学反应的速率和生成物的浓度无关。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 5.将盐酸滴到碳酸钠粉末上,能使反应的最初速率加快的是(　　) A.盐酸浓度不变,使用量增大一倍 B.盐酸浓度增加一倍,用量减至一半 C.增大Na2CO3粉末的量 D.把盐酸换为浓硫酸 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 Na2CO3粉末为固体,改变固体的量不影响反应速率,需要改变盐酸的浓度等。浓硫酸中c(H+)非常小,与Na2CO3粉末反应非常慢。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 6.对反应A+B⥫⥬AB来说,常温下按以下情况进行反应: ①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol ②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol ③0.1 mol·L-1的A、B溶液各10 mL混合 ④0.5 mol·L-1的A、B溶液各50 mL混合 四者反应速率的大小关系是(　　) A.②>①>④>③ B.④>③>②>① C.①>②>④>③ D.①>②>③>④ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 反应物的浓度越大,反应速率越大。①A、B的浓度各为0.5 mol·L-1;②A、B的浓度各为1 mol·L-1;③A、B的浓度各为0.05 mol·L-1;④A、B的浓度各为0.25 mol·L-1;所以四者反应速率的大小关系是②>①>④>③。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 7.少量铁粉与100 mL 0.01 mol·L-1的稀盐酸反应,反应速率较慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量,可以使用如下方法中的(　　) ①加水　②加NaOH固体　③滴入几滴浓盐酸　④加CuO固体　⑤加NaCl溶液　⑥滴加几滴硫酸铜溶液　⑦升高温度(不考虑盐酸挥发) A.①⑤⑦ B.②④⑥ C.③⑦ D.③⑥⑦ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 ①加水,稀释了盐酸,反应速率变慢;②加入NaOH会消耗HCl,盐酸浓度降低,与金属铁反应速率减慢;③加浓盐酸,盐酸浓度增大,反应速率加快,且不改变H2的产量;④加CuO固体会消耗HCl,盐酸浓度降低,与金属铁反应速率减慢;⑤加NaCl溶液,稀释了盐酸,反应速率变慢;⑥滴加硫酸铜溶液,铁把铜置换出来,形成原电池,故反应速率加快,但与盐酸反应的铁减少,故氢气的产量减少;⑦升高温度,反应速率加快,且不改变H2的产量。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 [综合强化] 8.下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是(　　) A.大小、形状相同的镁片、铁片,前者与盐酸反应放出H2的速率比后者大 B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快 C.N2与O2在常温、常压下不反应,放电时可反应 D.Cu与浓硫酸能反应,而不与稀硫酸反应 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素,则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项B、D为反应物浓度不同对反应速率的影响,选项C为反应条件不同对反应速率的影响,只有选项A是因Mg、Fe本身性质不同对反应速率产生影响。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 9.用如图所示的实验装置进行实验X及Y时,每隔半分钟分别测定反应放出气体的体积。下列选项能正确表示实验X及Y的结果的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 实验 所用盐酸 X 25 mL 0.2 mol·L-1 Y 50 mL 0.1 mol·L-1 答案:A 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 由镁和盐酸反应的化学方程式知,两组实验中镁均过量,n(H+)相等,故二者最终产生等量的氢气,排除选项C和D;根据其他条件相同时,反应物浓度越大,化学反应速率越大可知,实验X产生氢气的速率大,体现在图像上即实验X对应的曲线的斜率比实验Y的大,结合以上两点可知,选项A符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 10.实验室用Zn与稀硫酸反应来制取H2,常加入少量CuSO4来增大反应速率。为了研究CuSO4的量对H2生成速率的影响,某同学设计了实验方案 (见下表),将表中所给的试剂按一定体积混合后,分别加入四个盛有相同大小的Zn片(过量)的反应容器(甲、乙、丙、丁)中,收集产生的气体,并记录收集相同体积的气体所需的时间。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 试剂 实验 甲 乙 丙 丁 4 mol·L-1 H2SO4溶液/mL 20 V1 V2 V3 饱和CuSO4溶液/mL 0 2.5 V4 10 H2O/mL V5 V6 8 0 收集气体所需时间/s t1 t2 t3 t4 下列说法正确的是(　　) A.t1=t2=t3=t4 B.V4=12 C.V6=7.5 D.V1<V2<V3<20 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 本实验是研究CuSO4的量对H2生成速率的影响,所以应控制H2SO4的浓度不变,即硫酸溶液体积、CuSO4溶液体积及H2O的体积之和应等于30 mL, V5=10;V1=20,V6=7.5;V2=20,V4=2;V3=20,C项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 11.已知反应:2NO(g)+Br2(g)⥫⥬2NOBr(g)　ΔH=-a kJ·mol-1(a>0),其反应机理如下: ①NO(g)+Br2(g)⥫⥬NOBr2(g)　快 ②NO(g)+NOBr2(g)⥫⥬2NOBr(g)　慢 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A.该反应的速率主要取决于②的快慢 B.NOBr2是该反应的催化剂 C.正反应的活化能比逆反应的活化能大a kJ·mol-1 D.增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数,加快反应速率 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 A 反应速率主要取决于慢的一步,所以该反应的速率主要取决于②的快慢,故A项正确;NOBr2是反应过程中的中间产物,不是该反应的催化剂,故B项错误;由于该反应为放热反应,说明反应物总能量高于生成物总能量,所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1,故C项错误;增大Br2(g)的浓度,活化分子百分数不变,但单位体积内的活化分子数目增多,所以能加快反应速率,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 12.某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,向100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如表(累计值,已换算成标准状况下): 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 2~3 min 时间/min 1 2 3 4 5 氢气体积/mL 50 120 232 290 310 (1)0~1 min、1~2 min、2~3 min、3~4 min、4~5 min时间段反应速率最大的时间段是　　　　。  (1)在0~1 min、1~2 min、2~3 min、3~4 min、4~5 min时间段中,产生气体的体积分别为50 mL、70 mL、112 mL、58 mL、20 mL,由此可知反应速率最大的时间段为2~3 min。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 (2)反应速率最小的时间段是　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 4~5 min　 (2)反应速率最小的时间段是4~5 min。 (3)求2~3 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率: 　　　　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 v(HCl)=0.1 mol·L-1·min-1 (3)在2~3 min时间段内,n(H2)==0.005 mol,根据2HCl~H2可知,消耗盐酸的物质的量为0.01 mol,则v(HCl)==0.1 mol·L-1·min-1。 (4)若反应太激烈,为了减缓反应速率而不减少产生氢气的量,该学生在盐酸中分别加入等体积的下列溶液,你认为可行的是　　　　(填字母)。  A.蒸馏水 B.NaCl溶液 C.Na2CO3溶液 D.CuSO4溶液 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 AB (4)加入蒸馏水,H+浓度减小,反应速率减小且不减少产生氢气的量,A正确;加入NaCl溶液,H+浓度减小,反应速率减小且不减少产生氢气的量,B正确;加入Na2CO3溶液,消耗H+,生成CO2气体,影响生成氢气的量,C错误;加入CuSO4溶液,Zn置换出Cu,Zn足量,虽不影响生成氢气的量,但因为形成原电池,反应速率增大,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 13.影响化学反应速率的因素有很多,某校化学小组用实验的方法进行探究。实验药品:铜、铁、镁、0.5 mol·L-1 H2SO4溶液、2 mol·L-1 H2SO4溶液。甲同学的实验报告如表所示: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 实验步骤 实验现象 实验结论 ①分别取等体积的2 mol·L-1 H2SO4溶液于三支试管中; ②　　　　　  反应速率:镁>铁,铜不反应 金属越活泼, 反应速率越大 (1)表中实验步骤②为________________________________________ 　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 向三支试管中分别投入大小、形状相同的 铜、铁、镁 (1)该实验探究的是金属与酸反应生成H2的反应速率,因此从变量控制思想的角度考虑,甲同学的实验步骤②应该是向三支试管中分别投入大小、形状相同的铜、铁、镁。 (2)甲同学的实验目的是　　　　　 　　　　　　　　　　　,  要得出正确的实验结论,还需要控制的实验条件是　　　　　　　　。  乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,利用如图所示装置进行实验。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 探究金属本身的性质对反应速率的影响 温度相同 (2)甲同学的实验目的是探究金属本身的性质对反应速率的影响;该反应的反应速率的影响因素除浓度外,还有温度,故需控制温度相同。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 (3)乙同学在实验中应该测定的数据是______________________________  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 一定时间内产生气体的体积(或 产生一定体积的气体所需的时间)　 (3)分析提供的药品及实验装置图可知,乙同学需要测定一定时间内产生气体的体积或产生一定体积的气体所需的时间。 (4)乙同学完成该实验应选用的实验药品是__________________________  　　　　　　　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 镁(或铁)、0.5 mol·L-1 H2SO4 溶液、2 mol·L-1 H2SO4溶液 (4)乙同学研究浓度对反应速率的影响时,需要的实验药品是一种较活泼金属和不同浓度的H2SO4溶液。 $$