第2章 第1节 第2课时 影响化学反应速率的因素 （Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年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 [学习目标] 1．了解外界条件(浓度、压强、温度和催化剂等)对化学反应速率的影响。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。 知识点一　实验探究影响化学反应速率的外界因素 一、定性研究影响化学反应速率的因素 1．科学研究的基本步骤 提出问题→收集化学事实与信息→提出假设→设计实验方案→实验探究→得出结论 化学事实和信息 提出假设——反应速率的影响因素 Na与水的反应比Mg与水的反应剧烈 __反应物本身的性质__ 食物真空保存变质慢 __反应物的浓度__ 夏天食物变质快 __温度__ 向H2O2中加入MnO2后会迅速分解产生气泡 __催化剂__ 将等质量的铁片与铁粉放入稀硫酸中，铁粉产生气泡较快 __接触面积__ 2．化学反应速率的定性描述 能体现化学反应速率的反应现象有：颜色__变化__快慢，产生气泡__快慢__，产生浑浊快慢，固体减少快慢等。 3．影响化学反应速率因素的实验 (1)实验原理 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 2H2O22H2O＋O2↑ (2)实验方案设计 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 浓度 均出现__浑浊__，但后者__出现浑浊更快__ 增大反应物浓度，化学反应速率__增大__ 温度 混合后均出现__浑浊__，但70 ℃热水一组__首先出现浑浊__ 升高温度，化学反应速率__增大__ 催化剂 前者__无明显现象__，后者__出现大量气泡__ 催化剂能__加快__化学反应速率 二、定量研究影响化学反应速率的因素 1．原理：Zn ＋ H2SO4===ZnSO4 ＋ H2↑ 2．实验操作：按如图所示安装两套装置A、B，在锥形瓶内各盛大小相同的2 g锌粒，通过分液漏斗分别加入40 mL 1 mol·L－1和40 mL 4 mol·L－1的硫酸溶液。 3．实验记录及结论(记录收集10 mL H2所用的时间) 加入试剂 反应时间(填 “长”或“短”) 反应速率(填 “快”或“慢”) 结论 1 mol·L－1 H2SO4溶液 __长__ __慢__ 增大反应物浓度，化学反应速率__增大__ 4 mol·L－1 H2SO4溶液 __短__ __快__ 在用上述实验测定锌与硫酸反应的速率时： (1)为确保测定的准确性，应注意哪些事项？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)用上述装置测定化学反应速率时，操作、药品无误，结果测定速率偏大，从装置缺陷的角度分析可能的原因是_______________________________________。 (3)除了测定氢气的体积外，你还能设计哪些方案测定锌与稀硫酸反应的速率？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 提示　(1)锌的颗粒(即比表面积)大小基本相同；稀硫酸要迅速加入；装置气密性良好，且计时要迅速准确。 (2)忽视加入稀硫酸排出气体的体积 (3)在恒容反应装置中，测定一段时间内压强的变化；测定一段时间内H＋的浓度变化；测定一段时间内锌粒的质量变化等。 1．(1)亚氯酸盐(如NaClO2)可用作漂白剂，在常温，不见光时可保存一年，但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解：5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O，分解时刚加入硫酸反应缓慢，随后突然反应释放出大量ClO2，这是因为________________________________________。 (2)H2O2分解制O2的实验中，在10% H2O2溶液中未加催化剂，试管口带火星的木条没有明显变化。加入MnO2粉末，溶液中迅速产生大量气泡，木条立刻复燃；若加入1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，溶液中产生气泡比较快，木条复燃；若加入1 mL 0.1 mol·L－1 CuCl2溶液，溶液中产生气泡比较慢，一段时间后木条复燃。由此可知催化剂的催化效果：________________________________________________________________________。 解析　(1)由题给信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后突然反应加快，这说明分解生成的产物中某种物质起了催化剂的作用且该物质反应前不存在。 答案　(1)溶液中的 Cl－ 起催化作用　 (2)MnO2>Fe3＋>Cu2＋ 2．用酸性KMnO4和H2C2O4反应研究影响反应速率的因素。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如图1(KMnO4溶液已酸化)： 实验序号 A溶液 B溶液 ① 20 mL 0.1 mol·L－1H2C2O4溶液 30 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液 ② 20 mL 0.2 mol·L－1H2C2O4溶液 30 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液 (1)该反应的离子方程式为________________________。 (2)该实验探究的是________________对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是________(用实验序号填空)。 (3)小组同学发现反应速率总是如图2，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 解析　(1)MnO中Mn元素化合价从＋7价降低到＋2价的Mn2＋，H2C2O4中C元素化合价从＋3价升高到＋4价的CO2，并根据元素守恒进行配平，故离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O；(2)对比①②实验，根据单一变量原则可知，该实验探究的是草酸浓度对化学反应速率的影响，两组实验溶液总体积一样，②中A溶液的草酸浓度比①中大，化学反应速率大，所得CO2的体积大。 (3)催化剂能加快化学反应的速率，产物Mn2＋(或MnSO4)是反应的催化剂，此外反应释放热量，也可以使化学反应速率加快。 答案　(1)2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O　(2)草酸浓度　②>①　(3)①该反应为放热反应　②产物Mn2＋(或MnSO4)是反应的催化剂 知识点二　 外界因素对化学反应速率的影响 1．浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率__加快__；减小反应物的浓度，化学反应速率__减慢__。 注意　①浓度对速率的影响适用于气体或溶液参与的反应，固体和纯液体的浓度视为常数。②对于离子反应，实际参加反应的离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。 2．压强 增大压强，引起气体反应物浓度__增大__，化学反应速率__加快__；减小压强，引起气体反应物浓度__减小__，化学反应速率__减慢__。 注意　压强对速率的影响适用于有气体参与的反应，且通过浓度对反应速率的影响实现。 3．温度 升高温度，化学反应速率__加快__； 降低温度，化学反应速率__减慢__。 4．催化剂 催化剂同等程度的影响正、逆反应速率，正催化剂__加快__化学反应速率，逆催化剂__减慢__化学反应速率。 5．其他因素 接触面积、溶剂的性质、光、超声波、磁场、形成原电池等均能影响化学反应速率。 注意　实际生产生活中，影响一个化学反应速率的因素可能是多方面的。 1．用3 g块状大理石与30 mL 3 mol·L－1盐酸反应制取CO2气体。 (1)若改用3 g粉末状大理石，产生CO2的速率______，原因是________________________________________________________________________。 (2)a.再加入30 mL 3 mol·L－1盐酸，b.改用30 mL 6 mol·L－1盐酸，可以加快反应速率的是________，由此得出结论：溶液改变反应速率，应增大溶液的________，而不是增大溶液的________。 提示　(1)增大　增大了固体的表面积(与溶液的接触面积) (2)b　浓度　体积 2．在一密闭容器中充入2 mol H2和2 mol I2，压强为p，在一定温度下发生H2(g)＋I2(g)2HI(g)的反应： (1)恒容条件下，向其中加入1 mol H2，反应速率_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (2)恒容条件下，向其中加入1 mol Ar，反应速率________。 (3)恒压条件下，向其中加入1 mol Ar，反应速率________。 提示　(1)增大　(2)不变　(3)减小 3．20 ℃时，将0.10 mol·L－1 Na2S2O3溶液10 mL和0.10 mol·L－1 H2SO4溶液10 mL混合，2 min后溶液中出现明显的浑浊。已知温度每升高10 ℃，化学反应速率增大到原来的2倍，那么50 ℃时，同样的反应要明显地出现浑浊，所需的时间是________。 提示　设20 ℃时的反应速率为v，温度升高到50 ℃时，则反应速率变为23v。出现同样明显的浑浊，即反应物的浓度变化相同。故反应速率与时间成反比，50 ℃时出现浑浊所需的时间为2 min×＝0.25 min＝15 s。 4. (1)反应速率：①＞②＞③，说明了_______________________________________。 (2)有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是________________________________________________________________________。 提示　(1)Cu2＋、Fe3＋对H2O2分解都有催化作用，但Fe3＋催化作用较强 (2)消除阴离子不同对实验的影响 1．压强对化学反应速率的影响 对有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解如下： 压强改变→ 2．催化剂对化学反应速率的影响 (1)催化剂具有选择性和高效性。 (2)催化剂参与反应，反应前后质量和性质不变。催化剂的活性受温度的影响。 1．下列关于反应速率与参与反应物质的浓度的关系式v＝k·ca(A)·cb(B)的叙述中，正确的是(　　) A．对于所有的化学方程式中，k是数值和单位都不变的常数 B．a、b是化学方程式中A和B的系数 C．对于某个特定的化学反应，k与所有外界条件都无关 D．v＝k·ca(A)·cb(B)需要通过实验来确定，不能随意根据化学方程式直接写出 解析　D　在反应速率与参与反应物质的浓度的关系式中，k是反应速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面积等因素的影响。通常，反应速率常数越大，反应进行得越快。对于很多反应，这种关系式中浓度的方次与化学方程式中的系数并无确定关系。由此可见，A、B、C项均错误。 2．四个试管中都装有5 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，分别在不同温度下加入0.1 mol·L－1硫酸和一定量水，最先出现浑浊的是(　　) A．20 ℃，10 mL硫酸 B．20 ℃，5 mL硫酸和5 mL水 C．30 ℃，10 mL硫酸 D．30 ℃，5 mL硫酸和5 mL水 解析　C　溶液混合后总体积相同，从温度角度分析，C、D中温度高，速率快；从浓度角度分析，A、C中浓度大，反应速率快。综合两个角度，反应速率最快的是C。 3．下列说法中正确的是(　　) A．增加水的量，可以加快镁与水反应的反应速率 B．增大硫酸的浓度，一定可以加快锌与硫酸反应制取氢气的速率 C．在反应2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O中，增大压强，可以加快硫析出的速率 D．煅烧硫铁矿时，把硫铁矿粉碎或通入纯O2可加快反应的速率 解析　D　A项，水为纯液体，增加水的量不能改变加快镁和水反应的速率；B项，浓H2SO4与锌反应不会产生氢气；C项，反应物中没有气体，增大压强，不会加快硫析出的速率；D项，把硫铁矿粉碎，增大了反应物的接触面积，通入纯O2增大了反应物的浓度，均可加快反应速率。 1．在室温下，同种规格的铝片分别与下列物质混合，化学反应速率最大的是(　　) A．15 mL 0.1 mol·L－1的盐酸 B．12 mL 0.2 mol·L－1的盐酸 C．8 mL 0.15 mol·L－1的硫酸溶液 D．15 mL 18 mol·L－1的浓硫酸 解析　C　Al与酸反应的实质是2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，影响反应速率大小的因素是H＋的浓度，H＋浓度最大的是0.15 mol·L－1H2SO4溶液。Al遇浓H2SO4发生钝化。 2．(2023·淮安期中)反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　) A．增加固体C的用量 B．压强不变，向容器中充入少量稀有气体Ar C．将容器体积缩小一半 D．升高体系的温度 解析　A　A．增加碳的量，物质的浓度不变，反应速率不变；B.保持压强不变，充入Ar使体系体积增大，反应的气体的浓度减小，反应速率减小；C.将容器体积缩小一半，参加反应的物质的浓度变大，反应速率加快；D.升高体系的温度，反应速率加快。 3．(2023·大连高二期中)用0.65 g锌粒与10 mL 1.0 mol/L硫酸反应制氢气，下列措施能加快反应速率且不改变氢气的产量，下列操作可行的有几项(　　) ①用等质量的锌粉代替锌粒 ②将反应溶液适当加热 ③向反应液中滴入少量CuSO4溶液 ④用10 mL 98%的硫酸代替10 mL 1.0 mol/L的硫酸 ⑤再加入10 mL 2.0 mol/L盐酸 ⑥向反应液中加入少量CH3COONa固体 A．2　　　　　　　 B．3 C．4 D．5 解析　A　①用等质量的锌粉代替锌粒，反应物的接触面积增大，化学反应速率增大，而锌和酸的量均未改变，即H2的量不变，故①符合题意；②将反应溶液适当加热，化学反应速率增大，而锌和酸的量均未改变，即H2的量不变，故②符合题意；③滴入少量CuSO4溶液，形成原电池反应能够加快反应速率，但由于部分锌置换铜，即锌的量减小，则生成的H2的量也减小，③不符合题意；④用10 mL 98%的硫酸代替10 mL 1.0 mol/L的稀硫酸，锌与浓硫酸反应不生成H2，而生成SO2，④不符合题意；⑤再加入10 mL 2.0 mol/L盐酸，溶液中H＋的浓度不变，反应速率不变，⑤不符合题意；⑥加入少量CH3COONa固体，由于CH3COO－结合H＋生成CH3COOH，降低了H＋的浓度，速度减慢，但产生H2总量不变，⑥不符合题意；只有①②符合题意；故选A。 4．中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是(　　) A．使用光催化剂不改变反应速率 B．使用光催化剂降低了反应速率 C．升高温度能加快反应速率 D．改变压强对反应速率无影响 解析　C　使用催化剂能加快反应速率，故A、B错误；D项，对于有气体参加的化学反应，改变压强能改变反应速率，错误。 5．(2023·福州屏东中学高二期中)KI溶液在酸性条件下能被氧气氧化。现有以下实验记录： 实验编号 ① ② ③ ④ ⑤ 温度/℃ 30 40 50 60 70 显色时间/s 160 80 40 20 10 回答下列问题： (1)该反应的离子方程式为____________________。 (2)为了便于观察实验，实验试剂除了1 mol/L KI溶液，0.1 mol/L H2SO4溶液外，还需要的试剂是___________，实验现象为____________。 (3)上述实验操作中除了需要(2)的条件外，还必须控制不变的是__________(填字母)。 a．温度 b．试剂的浓度 c．试剂的用量(体积) d．试剂添加的顺序 (4)由上述实验记录可得出的结论是_____________________________________。 (5)若要进行酸性对反应速率的影响的探究实验，你会采取的措施是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)该反应中碘化合价由－1变为0、氧元素化合价由0变为－2，根据电子守恒可知，离子方程式为4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O； (2)碘单质能使淀粉变蓝色；为测定显色时间，产物中有碘单质生成，还需要的试剂是淀粉溶液，实验现象为无色溶液变蓝色； (3)由题表可知，实验中变量为温度，故除了需要(2)的条件外，还必须控制不变的是试剂的用量(体积)和试剂添加的顺序； (4)分析实验数据可得出的结论是每升高10 ℃，反应速率增大约2倍； (5)若要进行酸性对反应速率的影响的探究实验，实验的变量为溶液的酸性，则采取的措施是保持其他实验条件不变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验。 答案　(1)4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O　 (2)淀粉溶液　无色溶液变蓝色　 (3)cd (4)每升高10 ℃，反应速率增大约2倍　(5)保持其他实验条件不变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验 学科网（北京）股份有限公司 $$