第2章 第1节 第2课时 影响化学反应速率的因素-【精彩三年】2024-2025学年高中化学选择性必修1课程探究与巩固Word教参（人教版2019）

第2课时　影响化学反应速率的因素 学习目标 评价目标 1．能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响，能用一定理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响 2．通过实验探究了解温度、压强和催化剂对化学反应速率的影响 1．通过实验，从宏观上认识外界因素影响化学反应速率的规律 2．建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型 3．通过定性与定量研究影响化学反应速率的因素，提高学生设计探究方案、进行实验探究的能力 知识点一　实验探究影响化学反应速率的外界因素 在相同条件下，不同的化学反应会有不同的速率，这表明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__、__温度__、__压强__及催化剂等因素也会影响反应速率，实验中可以通过定性观察的方法来比较化学反应速率的大小，也可通过实验进行定量测定。 1. 定性研究影响化学反应速率的因素 (1)实验原理 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 2H2O22H2O＋O2↑ (2)实验方案设计 影响因素 浓度 温度 催化剂 实验步骤 3 min后分别混合并振荡 实验现象 均出现__浑浊__，但后者__出现浑浊更快__ 混合后均出现__浑浊__，但70 ℃热水一组__首先出现浑浊__ 前者__无明显现象__，后者__出现大量气泡__ 实验结论 增大反应物浓度，化学反应速率__增大__ 升高温度，化学反应速率__增大__ 催化剂能__改变__化学反应速率 2. 定量研究影响化学反应速率的因素 (1)实验操作：按如图所示组装两套装置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 H2SO4溶液和40 mL 4 mol·L-1 H2SO4溶液。 (2)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“大” 或“小”) 结论 1 mol·L-1 H2SO4溶液 __长__ __小__ 可以根据产生相同体积的氢气所需要的__时间__来判断化学反应速率的大小 4 mol·L-1 H2SO4溶液 __短__ __大__ 知识点二　外界因素对化学反应速率的影响规律 外界 因素 对化学反应 速率的影响 注意事项 浓度 其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率__增大__；减小反应物的浓度，化学反应速率__减小__ ①此规律只适用于__气体或溶液__的反应，对于固体或纯液体的反应物，其浓度可视为是常数，改变它们的量一般不会改变化学反应速率 ②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 压强 对于有气体参加的化学反应，在温度一定的条件下，增大压强(减小容器容积)，反应物的浓度__增大__，化学反应速率__增大__；减小压强(增大容器容积)，反应物的浓度__减小__，化学反应速率__减小__ ①压强只对有__气体__参加的反应的速率有影响 ②压强对反应速率的影响是通过__浓度__对反应的影响实现的 ③恒容条件下，通过加入惰性气体增大体系压强对化学反应速率无影响 温度 其他条件不变时，升高温度，化学反应速率__增大__；降低温度，化学反应速率__减小__ ①温度对反应速率影响的规律，对__吸热__反应、__放热__反应都适用 ②若是可逆反应，升高温度，正、逆反应速率均__增大__，反之均__减小__ 催化剂 催化剂改变化学反应速率 同等程度地影响正、逆反应速率 其他 因素 接触面积、溶剂的性质、光、超声波、磁场等均能影响化学反应速率 探本思辨 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)任何化学反应都可以通过反应现象判断化学反应的快慢。(　×　) (2)可用装置测定过氧化氢分解的化学反应速率。(　×　) (3)可以用比色的方法通过测定溶液颜色的深浅比较反应速率的大小。(　√　) (4)恒温恒容密闭容器中发生全为气体的反应，若容器总压强增大，则反应速率一定增大。(　×　) (5)升高温度，吸热反应速率会增大而放热反应速率会减小。(　×　) (6)100 mL 2 mol·L-1的盐酸与锌粒反应，加入适量的NaCl溶液，反应速率不变。(　×　) 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__①＞②＝③＞④__。 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 【解析】 混合后氢离子浓度相同，四种溶液中c(HCO)的大小决定产生CO2速率的大小。混合后HCO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，c(HCO)越大，反应速率越大。 3．对于反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)。 (1)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氮气，反应速率__增大__(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，原因是__增大反应物的浓度，化学反应速率增大__。 (2)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氦气，反应速率__不变__，原因是__恒容条件下，充入氦气，反应物和生成物的浓度不变，化学反应速率不变__。 (3)恒温恒压条件下，向反应体系中充入氦气，反应速率__减小__，原因是__压强不变，充入氦气，容器容积增大，氮气、氢气和氨气的浓度减小，化学反应速率减小__。 影响化学反应速率的因素分析 1．内因(决定性因素)——反应物的组成、结构和性质等因素。 2．外界条件(其他条件不变，只改变一个条件) 例题[2023·萧山中学检测]对于可逆反应4NH3＋5O2⥫⥬4NO＋6H2O，下列叙述正确的是　(　D　) A．达到化学平衡时，若增大容器容积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 B．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol He，化学反应速率不变 C．保持容器容积不变，向其中加入1 mol He，化学反应速率增大 D．达到化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO) 【解析】 达到化学平衡时，若增大容器容积，反应物和生成物的浓度均减小，则正逆反应速率均减小，A项错误；保持容器内气体压强不变，加入1 mol He，容器的容积会增大，反应物和生成物的浓度均减小，则正、逆反应速率均减小，B项错误；保持容器容积不变，向其中加入1 mol He，反应物和生成物的浓度都不变，化学反应速率不变，C项错误；4v正(O2)＝5v逆(NO)时，正反应速率和逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D项正确。 [归纳总结] 1. 影响反应速率的常用方法 (1)在工艺流程中，提高矿石酸(碱)浸速率的常见方法 ①将矿石粉碎(或粉碎过筛)；②充分搅拌；③适当升高酸(碱)浸的温度；④适当增大酸(碱)的浓度。 (2)减小反应速率常用的方法 ①减小反应液的浓度；②将装置置于冰水浴中；③减小滴加反应液的速率；④用大颗粒(或块状)物质代替小颗粒(或粉末状)物质反应。 2. 有关反应速率的影响因素 (1)对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变其用量，反应速率不变，但当固体颗粒变小时，其表面积增大，反应速率增大。 (2)合适的催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率。 (3)升高温度，吸热反应和放热反应的反应速率都增大。 (4)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时，要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。 1．对于放热反应：A＋B===C，下列条件的改变一定能使化学反应速率增大的是(　B　) A．增加A的物质的量 B．升高体系温度 C．增大体系压强 D．降低体系温度 【解析】 由于A的状态未知，增加A的物质的量，不能确定反应速率一定增大，A错误；升高体系温度，反应速率一定增大，B正确；不能确定反应体系中的物质是否含有气体，增大体系压强，反应速率不一定增大，C错误；降低体系温度，反应速率减小，D错误。 2．亚氯酸盐(如NaClO2)可用作漂白剂，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(　C　) A．硫酸使亚氯酸的氧化性增强 B．溶液中的H＋起催化作用 C．溶液中的Cl－起催化作用 D．逸出的ClO2使生成物的浓度降低 【解析】 由题目信息可知，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，故选C。 3．[2023·宁波中学检测]某同学利用浊度计探究一定条件下反应物浓度对硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液与硫酸溶液反应速率的影响。已知：浊度计用于测量浑浊度的变化。产生的沉淀越多，浑浊度(单位为NTU)值越大。 图1 用图1所示装置进行如下表所示的5个实验，分别测量混合后溶液达到相同浑浊度的过程中，浑浊度随时间的变化。实验①～⑤所得数据如图2曲线①～⑤所示。 实验 装置 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水 c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL V/mL ① 0.1 1.5 0.1 3.5 10 ② 0.1 2.5 0.1 3.5 9 ③ 0.1 3.5 0.1 3.5 x ④ 0.1 3.5 0.1 2.5 9 ⑤ 0.1 3.5 0.1 1.5 10 图2　溶液的浑浊度随时间的变化 【分析与解释】 (1)实验③中，x＝__8__。 (2)实验①②③的目的是__探究Na2S2O3溶液浓度变化对硫代硫酸钠和硫酸反应速率的影响__。 (3)通过比较Ⅰ组(①②③)与Ⅱ组(③④⑤)两组实验，可推断Na2S2O3溶液浓度的改变对Na2S2O3与硫酸反应的化学反应速率的影响更大。该推断的证据是__从图2可知，两组实验中达到相同浑浊度时，Ⅰ组实验浓度变化对反应时间影响更大，更明显__。 【解析】 (1)由控制变量法可知混合后溶液总体积为15 mL，实验③中，x＝15－3.5－3.5＝8。(2)①②③中硫酸的体积相同，混合溶液的总体积不变，只有加入的Na2S2O3溶液的体积不同，所以实验①②③的目的是探究Na2S2O3溶液浓度变化对硫代硫酸钠和硫酸反应速率的影响。(3)通过比较①②③与③④⑤两组实验，可推断：Na2S2O3溶液浓度的改变对Na2S2O3与硫酸反应的化学反应速率的影响更大，该推断的依据是从图2可知，两组实验中达到相同浑浊度时，Ⅰ组实验浓度变化对反应时间影响更大，更明显。 通过图像分析浓度、温度、压强对化学,反应速率的影响 图像 图像分析 其他反应条件一定，化学反应速率随反应物浓度增大而增大 其他反应条件一定，化学反应速率随温度的升高而增大 有气体参加的反应，化学反应速率随压强的增大而增大 有气体参加的反应，化学反应速率随容器容积的增大而减小 分别在较低温度和较高温度下反应，化学反应速率随着压强的增大及温度的升高而增大 例1 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。下列能正确表示实验X及Y的结果的是(　A　) 实验 所用盐酸 X 25 mL 0.2 mol·L-1 Y 50 mL 0.1 mol·L-1 　 　 【解析】 由镁和盐酸反应的化学方程式可知，两组实验中镁均过量，n(H＋)相等，故二者产生等量的氢气，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。 例2 [2023·缙云中学检测]已知反应：2X(g)===Y(g)＋Z(g)，为研究影响该反应速率的因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z的起始浓度为0，反应物X的浓度随反应时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　D　) A．若实验②④只改变一个条件，则由实验②④得出结论：升高温度，化学反应速率增大 B．若实验①②只改变一个条件，则由实验①②得出结论：增大反应物浓度，化学反应速率增大 C．若实验②③只改变一个条件，则实验③可能是使用了催化剂 D．0～10 min内，实验③的平均反应速率v(Y)＝0.04 mol·L-1·min-1 【解析】 实验②④起始浓度相同，但温度不同，④反应速率较大，则可得出结论：升高温度，化学反应速率增大，故A正确；实验①②温度相同，但浓度不同，①浓度较大，可得出结论：增大反应物浓度，化学反应速率增大，故B正确；实验②③温度、浓度相同，③反应速率较大，可能是加入了催化剂，故C正确；在0～10 min内，实验③中X的浓度变化量为0.4 mol·L-1，则v(Y)＝v(X)＝×＝0.02 mol·L-1·min-1，故D错误。 1．将镁条(去除氧化膜)投入盛有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率(v)与时间(t)的关系如图所示，下列影响AB段反应速率的主要因素是(　C　) A．H＋的浓度 B．体系的压强 C．溶液的温度 D．Cl－的浓度 【解析】 镁条与盐酸发生反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑，影响产生H2速率的因素主要有两个：一是溶液的温度，反应放出热量，使体系的温度升高，v(H2)增大；二是溶液中的c(H＋)，反应过程中c(H＋)减小，v(H2)减小。题图中AB段v(H2)逐渐增大，说明温度对反应速率的影响大于c(H＋)对反应速率的影响，故影响AB段速率的主要因素是溶液的温度。 2．对水样中影响M分解速率的因素进行研究。在相同温度下，M的物质的量浓度[c(M)]随时间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是(　B　) A．水样pH越大，M的分解速率越大 B．水样中添加Cu2+，能增大M的分解速率 C．由①③得，反应物浓度越大，M的分解速率越小 D．在0～20 min内，②中M的分解速率为0.15 mol·L-1·min-1 【解析】 曲线斜率越大，反应速率越大。pH：①>②，反应物初始浓度相同，斜率：①<②，说明水样pH越大，反应速率越小，故A错误；初始浓度都为0.20 mol·L-1、pH＝4时，③中不加Cu2+，④中加入Cu2+，斜率：③<④，反应速率：③<④，所以水样中添加Cu2+，能增大M的分解速率，故B正确；①③pH相同，初始浓度：①>③，斜率：①>③，速率：①>③，说明反应物浓度越大，M的分解速率越大，故C错误；在0～20 min内，②中M的平均分解速率＝＝ mol·L-1·min-1＝0.015 mol·L-1·min-1，故D错误。 3．(1)某反应在容积为5 L的恒容密闭的绝热容器中进行，各物质的物质的量随时间的变化情况如图所示(已知A、B、C均为气体)。 ①该反应的化学方程式为__2A＋B⥫⥬2C__。 ②反应开始至2 min时，B的平均反应速率为__0.1_mol·L-1·min-1__。 ③平衡时A的转化率为__40%__。 (2)为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，某同学设计了如下一系列实验：将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。 混合溶液 实验 A B C D E F 4 mol·L-1H2SO4溶液/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 ①请完成此实验设计：其中V1＝__30__，V6＝__10__。 ②该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会减小。请分析氢气生成速率减小的主要原因：__当加入的CuSO4溶液超过一定量后，生成的单质Cu沉积在锌粒表面，减小了Zn与H2SO4溶液的接触面积__。 【解析】 (1)①由题图可以看出，A、B的物质的量逐渐减小，则A、B为反应物，C的物质的量逐渐增大，所以C为生成物；当反应进行到2 min时，Δn(A)＝2 mol，Δn(B)＝1 mol，Δn(C)＝2 mol，则Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝2∶1∶2，已知在化学反应中，各物质的物质的量的变化值之比等于其化学计量数之比，且反应结束时，反应物、生成物同时存在，反应为可逆反应，所以该反应的化学方程式为2A＋B⥫⥬2C。②由题图可以看出，反应开始至2 min时，Δn(B)＝1 mol，B的平均反应速率为＝0.1 mol·L-1·min-1。③平衡时A的转化率为×100%＝40%。(2)①要对比实验效果，需要控制单一变量。本题是探究硫酸铜的量对反应的影响，那么每组实验中硫酸的量要相同，六组实验溶液的总体积也应该相同，A组中硫酸溶液的体积为30 mL，那么其他组硫酸溶液的体积也都为30 mL，而硫酸铜溶液和水的总体积应相同，F组中硫酸铜溶液和水的总体积为20 mL，所以V6＝10。②当硫酸铜的量较多时，锌与硫酸铜反应生成的铜附着在锌粒表面，会阻碍锌粒与硫酸继续反应，导致氢气的生成速率减小。 温馨说明：课后请完成高效作业5 学科网（北京）股份有限公司 $$