2.1.2影响化学反应速率的因素 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

延时符 第一节 化学反应速率 第二章 化学反应速率与化学平衡 　第二课时 影响化学反应速率的因素 1 1906年，哈伯在600℃高温、200MPa高压条件下，用锇作催化剂，以氢气和大气中的氮为原料，成功发明氨平衡浓度为6%~8%的合成氨反应。 1913年9月，BASF的第一座合成氨工厂在奥堡建成投 产了。哈伯的发明震动了全球化学界， 并产生划时代效应。 为什么哈伯要选择600℃高温和200个大气压？催化剂如何神奇地加速反应？这些条件选择的背后，隐藏着影响反应速率的关键因素，今天我们将一一解密。 化学史 德国的一家化工企业 巴斯夫股份公司（BASF SE），缩写BASF，是由以前的全名Badische Anilin-und-Soda-Fabrik（巴登苯胺苏打厂）而来，是一家德国的化工企业。 巴斯夫集团在欧洲、亚洲、南北美洲的41个国家拥有超过160家全资子公司或者合资公司。总部 … 2018年7月19日，《财富》世界500强排行榜发布，巴斯夫位列第112位。 2 问题1：影响化学反应速率的因素有哪些？具体是如何影响的？ (2)外因：外界条件 (1)内因：反应物本身的性质（决定性因素） 温度、浓度、催化剂、压强、表面积、等…… 一、影响化学反应速率因素 不可改变 可以改变 问题2：如何设计实验证明这些因素对反应速率的影响？ 二、研究方法 1.定性观察 浓度、压强、温度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 选择实验现象明显的化学反应。通过观察冒气泡快慢；颜色变化；固体量减少；浑浊程度；温度变化等。 第 ‹#› 页 方法导引 科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常常采用只改变其中的某一个因素，控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。 控制变量法 烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表。 0.1mol/LNa2S2O3溶液、 0.1mol/LH2SO4溶液、 0.5mol/LH2SO4溶液、5%H2O2溶液、 1 mol/LFeCl3溶液、蒸馏水、热水 实验用品 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 浓度 温度 催化剂 Na2S2O3＋H2SO4==Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O SO2易溶于水，观察不到气泡产生 2H2O2 2H2O＋O2↑ 催化剂 第 ‹#› 页 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 浓度 除此之外，还有别的设计方案吗？ 在两支大小相同的试管中均加入2 mL 0.1 mol/L Na2S2O3溶液 ，向第一支试管加入2mL 0.1 mol/L H2SO4溶液，第二支试管加入2mL 0.5 mol/L H2SO4溶液，观察现象并进行对比 均出现浑浊。但第二支试管中出现浑浊快 浓度大，反应速率快 第 ‹#› 页 第 ‹#› 页 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 浓度 在两支大小相同的试管中均加入2 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液 ，向第一支试管加入2mL 0.1 mol/L Na2S2O3溶液，第二支试管加入1mL 0.1 mol/L Na2S2O3 溶液和1mL蒸馏水。观察现象并进行对比 均出现浑浊。但第一支试管中出现浑浊快 浓度大，反应速率快 第 ‹#› 页 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 浓度 取两支大小相同的试管，向第一支试管中加入5 mL 5% H2O2溶液，向第二支试管中加入1 mL 5% H2O2溶液和4mL蒸馏水。 同时向两支试管中滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液。观察现象并进行对比。 第一支试管中产生气泡速率快 浓度大，反应速率快 方案不唯一，所以要学会多角度思考问题 第 ‹#› 页 10 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 温度 在两支大小相同的试管中均加入2 mL 5% H2O2溶液，同时滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比 热水试管中产生气泡速率快 温度高，反应速率快 第 ‹#› 页 第 ‹#› 页 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 温度 在两支大小相同的试管中均加入2 mL 0.1 mol/L Na2S2O3溶液 和2 mL 0.5 mol/L H2SO4溶液 ，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比 温度高，反应速率快 也可以选用0.1 mol/L H2SO4溶液 均出现浑浊。但第二支试管中出现浑浊快 第 ‹#› 页 13 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 催化剂 催化剂能加快反应速率快 在两支大小相同的试管中均加入2 mL 5% H2O2溶液，向第一支试管中滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液，向第二支试管中滴入2滴蒸馏水。观察现象并进行对比 第一支试管中产生气泡速率快 第 ‹#› 页 14 第 ‹#› 页 温度(℃) 反应物浓度（mol/L） 反应时间(s) 反应速率 v [mol/(L·s)] 速率倍数关系 20 Na₂S₂O₃: 0.1, H₂SO₄: 0.1 300 0.00033 — 30 Na₂S₂O₃: 0.1, H₂SO₄: 0.1 180 0.00055 约1.7倍↑ 40 Na₂S₂O₃: 0.1, H₂SO₄: 0.1 120 0.00083 约1.5倍↑ 50 Na₂S₂O₃: 0.1, H₂SO₄: 0.1 60 0.0017 约2.0倍↑ 60 Na₂S₂O₃: 0.1, H₂SO₄: 0.1 30 0.0033 约2.0倍↑ 升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。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 第 ‹#› 页 在一般情况下，当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；降低反应物浓度，化学反应速率减小。催化剂也可以改变化学反应速率。对于有气体参加的化学反应，改变压强同样可以改变化学反应速率。 问题3：在刚才的实验探究中，你用到了哪些科学方法？ 变量控制法 实验对照法 科学归纳法 定性观察法 定量测定法 第 ‹#› 页 安装尾气净化器，尾气净化器中装有多孔催化剂，可催化CO和NO快速反应生成无污染的CO2和N2。 1 增大接触面积 2 高效催化剂 多孔催 化剂 1.燃油汽车会产生大量的CO、NO，CO和NO会反应生成CO2和N2，由于尾气流速太快，导致CO和NO反应不充分，可以从哪些角度来调控呢？ 应用 2.某同学探究影响硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应速率的因素时，设计如下系列实验: 实验序号 反应温度/℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL ① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 ② 40 V1 0.10 V2 0.50 V3 ③ 20 V4 0.10 4.0 0.50 V5 该实验①②可探究_________对反应速率的影响，因此V3=_______;实验①③可 探究____________________对反应速率的影响，因此V5=_________。  温度 0 稀H2SO4的浓度 6.0 19 定量研究： 选择合适实验装置准确测量时间、气体体积、压强、pH等的变化。 2.定量测定 体系的压强 颜色的深浅 导电能力 光的吸收 第 ‹#› 页 通过实验测定并比较下列化学反应的速率。 （1）按图 2-1 所示组装实验装置。在锥形瓶内放入2g锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 1 mol/L H2SO4 溶液，测量并记录收集 10 mL H2所用时间。 （2）如果用 4 mol/L H2SO4 溶液代替 1 mol/L H2SO4溶液重复上述实验，所用时间会增加还是减少？请通过实验验证，并解释原因。 将测定结果填入下表，计算并比较化学反应速率。 试剂 反应时间/s 反应速率/( mL·s-1) 结论 试剂 反应时间/s 反应速率/( mL·s-1) 结论 1 mol/L H2SO4 4 mol/L H2SO4 其他条件相同，4mol/L H2SO4 硫酸溶液比1mol/L H2SO4 硫酸溶液化学反应速率大 171 97 10 171 10 97 你还能根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应的反应速率？ 思考与交流 23 1、测量溶液中的H+的浓度的变化 2、测量溶液中的Zn2+的浓度变化 3、测量氢气的体积或氢气的质量的变化 4、测量体系的压强的变化 5、测量锌粒的质量的变化 6、测量溶液的导电能力的变化 7、测量反应体系的热量变化 8、测量相同时间内收集H2的体积 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 1.在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2 溶液发生催化分解，不同时刻测得生成的 O2 的体积(已折算为标准状况)如下表(溶液体积变化忽略不计)。求0～6 min时段的化学反应速率。 ＝ 1.0×10-3 mol Δn(O2)＝ Vm Δ V(O2) 0.0224 L 22.4 L/mol ＝ 1.0×10-3 mol ∆n /(mol) -2.0×10-3 ＝－ Δn(H2O2) V ·Δt Δc(H2O2) Δt υ(H2O2)＝－ 0.01 L×6 min -2.0×10-3 mol ＝－ ≈ 3.3×10-2 mol/(L·min) 2H2O2 2H2O＋O2↑ 催化剂 应用 、 25 2.某温度下按如图装置进行实验，锥形瓶内盛有6.5 g锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L－1的硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为44.8 mL(标况)，在该温度下下列说法不正确的是（ ） A.用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s－1 B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H＋表示的10 s 内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1 C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2＋表示的 10 s内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1 D.用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·s－1 C 26 飞 秒 化 学 1999年度诺贝尔化学奖 “飞秒照相机快门”获得者： Ahmed H.Zewail 1s=10-15fs 科学•技术•社会 1.两套如图所示装置，各盛有3 g大理石(颗粒大小 相同)，分别加入40 mL 1 mol·L-1和40 mL 4 mol·L-1的盐 酸，比较两者收集100 mL CO2时所用的时间。 (1)当收集到100 mL CO2时，哪个实验所耗时间较长?为什么? 　 (2)活塞外移的情况是　 (填字母)。理由是 _______________________________ 　 　 　 。 A.均匀外移 B.先快后慢 C.先慢后快 D.先慢后快然后又逐渐减慢 加入1 mol·L-1盐酸的装置，反应物浓度小，反应速度慢。 D 反应速率加快；随着反应的进行，H+浓度不断减小，反应速率减慢 此反应是放热反应，温度升高， 课堂练习 28 2.下列方法能实现对应化学反应速率测定的是_________(填序号)。   化学反应 一定时间内 ① CO(g)＋H2O(g)==CO2(g)＋H2(g) 用压力传感器测量反应前后体系压强变化 ② Mg＋2HCl==MgCl2＋H2↑ 用分析天平称量镁条反应前后的质量变化 ③ H2O2＋2HI==2H2O＋I2 用比色计测量反应前后颜色深浅 ④ Na2S2O3＋H2SO4==Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 用浊度计测量反应前后浊度变化 ⑤ 2H2O2 2H2O＋O2↑ 用注射器收集反应后气体体积 ②③④⑤ 3.某化学兴趣小组为探究外界条件对化学反应速率的影响，设计以下四组实验。 实验方案 反应温度/℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O V/mL c/(mol·L－1) V/mL c/(mol·L－1) V/mL ① 25 5 0.1 10 0.1 5 ② 25 V1 0.2 5 0.2 10 ③ 35 5 0.1 10 0.1 5 ④ 35 5 0.2 5 0.2 V2 回答下列问题： (1)V1＝ ，V2＝ 。 (2)设计实验方案①和②的目的是： 。 (3)设计实验方案②和④的目的是： 。 (4)各实验方案均需加入一定体积的水的原因： 。 5 10 探究Na2S2O3的浓度对化学反应速率的影响 探究温度对化学反应速率的影响 各实验方案中混合液的体积均相等 4.某同学在实验中发现KMnO4(H＋)与H2C2O4溶液反应时，开始一段时间反应速率较慢，溶液褪色不明显，但不久突然褪色，反应速率明显加快，该同学认为是放热导致溶液温度升高所致。重做此实验，测定溶液不同时间的温度，结果如表： 时间/s 0 5 10 15 20 25 30 温度/℃ 25 26 26 26 26.5 27 27 (1)写出此反应的离子方程式：____________________________________ 。 (2)结合表中数据，反应速率明显加快的原因是：____________________ 。 10CO2↑＋8H2O 反应生成的Mn2＋是该 反应的催化剂 本节课到此结束 Lavf56.40.100 2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋ $