第二章 第一节 第2课时 影响化学反应速率的因素（Word教参）-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修1学习笔记（人教版）

本高中化学讲义聚焦影响化学反应速率的因素，先阐述内因（反应物性质），再通过定性实验（硫代硫酸钠与硫酸反应、过氧化氢分解）探究浓度、温度、催化剂的影响，结合定量研究（量气法测氢气生成速率），最终总结外因影响规律，构建从实验到规律的学习支架。 该资料以实验探究为主线，设计四组对比实验落实变量控制，借助思维流程图梳理探究思路，培养科学思维与科学探究能力。课中辅助教师开展实验教学，课后通过习题辨析（如压强对速率影响误区）帮助学生查漏补缺，强化对知识的理解与应用。

第2课时　影响化学反应速率的因素 [核心素养发展目标]　1.通过实验探究影响化学反应速率的因素，建立“变量控制”探究外界条件对化学反应速率影响的思维模型。2.掌握外因对化学反应速率的影响规律。 一、定性探究影响化学反应速率的因素 1．影响化学反应速率的本质因素 在相同条件下，不同的化学反应会有不同的速率，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。 2．定性研究外因对化学反应速率的影响 (1)浓度对化学反应速率的影响 实验原理 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 可根据产生浑浊的先后判断反应速率的大小 操作步骤 实验现象 两支试管中的溶液均变浑浊，滴加0.5 mol·L－1H2SO4溶液的试管先变浑浊 实验结论 其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大 问题讨论 本实验能否通过观察产生气泡的快慢比较反应速率的大小？并阐述理由：不能，二氧化硫易溶于水，二者溶液浓度较小，可能都看不到明显的气泡 (2)温度对化学反应速率的影响 操作步骤 实验现象 两支试管中的溶液均变浑浊，烧杯中装热水的试管先变浑浊 实验结论 其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大 (3)催化剂对化学反应速率的影响 实验原理 2H2O2===2H2O＋O2↑ 根据有无催化剂时，产生气泡的明显程度判断反应速率的大小 操作步骤 实验现象 滴有蒸馏水的试管中无明显现象，滴有FeCl3溶液的试管中出现大量气泡 实验结论 在其他条件相同时，催化剂能显著加快化学反应速率 问题讨论 未加催化剂的试管加入3滴蒸馏水的目的是_确保两种溶液中H2O2的浓度相同 1．变量控制法是化学实验的常用方法之一。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)各实验方案中均需加入一定体积的水的原因：______________________________。 答案　(1)5　10　(2)探究Na2S2O3的浓度对化学反应速率的影响　(3)探究温度对化学反应速率的影响　(4)各实验方案中混合液的体积均相等 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。 (1)_______________均可作为H2O2分解制O2的催化剂。 (2)由实验现象可知，三种物质的催化效果依次为__________________。 答案　(1)MnO2 、FeCl3、CuCl2　(2)MnO2>FeCl3> CuCl2 3．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，分解时加入硫酸刚开始反应缓慢，随后突然反应释放出大量ClO2，解释产生该现象可能的原因：______________________。 答案　反应产生的Cl－起催化作用 变量控制探究实验题的思维流程 4．设计实验探究影响化学反应速率的因素。下列实验步骤、现象及结论中存在错误的是(　　) 选项 实验步骤 实验现象 结论 A 向盛有等量0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液的a、b两支试管中，分别滴加1 mL 0.1 mol·L－1 H2SO4溶液、1 mL 0.5 mol·L－1 H2SO4溶液 两支试管中均有淡黄色沉淀出现，其中b试管中出现的时间更短 初始浓度越大反应速率越快 B 取两支试管分别加入5 mL 5% H2O2溶液，向其中一支试管滴加2滴1 mol·L－1 FeCl3溶液，向另一支试管滴加2滴蒸馏水 滴加FeCl3溶液的试管中迅速产生气泡 使用催化剂可加快反应速率 C 取两支试管分别加入5 mL 5%H2O2溶液，将其中一支试管放入热水中 热水中试管内有气泡产生，另一支试管无明显现象 升高温度可加快反应速率 D 取两支试管加入等量0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，将其中一支试管放入热水中，同时向两支试管中分别滴加0.5 mL 0.1 mol·L－1 H2SO4溶液 两支试管中均有淡黄色沉淀出现，其中热水中试管出现的时间更短 升高温度可加快反应速率 答案　D 解析　向热水中的试管滴加的H2SO4溶液需要提前放在热水中预热，确保滴加前后反应体系的温度不变，控制单一变量，D错误。 二、定量研究外因对化学反应速率的影响 1．实验目的：测定并比较不同浓度的H2SO4溶液与锌反应速率的大小。 2．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和40 mL 4 mol·L－1的H2SO4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 1．在用上述实验装置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？ 提示　锌的颗粒(即比表面积)大小基本相同；H2SO4溶液要迅速加入；装置气密性良好，且计时要迅速准确。 (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忽视加入H2SO4溶液排出气体的体积。 (3)除了测定氢气的体积外，你还能设计哪些方案测定锌与H2SO4溶液反应的速率？ 提示　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。 2．用上述实验装置测定盐酸与碳酸钙的反应速率。 (1)还缺少的仪器是________。 (2)测定1 mol·L－1的盐酸分别与块状碳酸钙、粉状碳酸钙反应的速率，实验时，已限定了两次实验时间均为1 min，还需要测定的另一个数据是________________________。该实验预期得到的结论是______________________________________。 答案　(1)秒表 (2)1 min内收集到气体的体积　其他条件相同时，粉状碳酸钙与盐酸的反应速率较大 用于测定化学反应速率的常用方法 (1)化学方法：用化学分析法来测定不同时刻反应物或生成物的浓度。 (2)物理方法：对体系中物质进行某种物理性质的动态测量的方法。常用的物理方法有量气法、比色法和电导法等，高中常用量气法，量气法要关注反应体系的温度和压强。 三、外界条件对化学反应速率的影响规律 其他条件不变，只改变影响化学反应速率的一个条件，对化学反应速率的影响规律： 外界条件 影响结果 浓度 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 压强 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。一般是增大压强，反应速率增大；减小压强，反应速率减小 温度 升高温度，化学反应速率增大； 降低温度，化学反应速率减小 催化剂 使用合适催化剂，反应速率增大 其他因素 接触面积、溶剂、光照等均能改变化学反应速率 (1)恒容体系发生反应：2SO2＋O22SO3，升高温度，正、逆反应速率均增大(　　) (2)100 mL 2 mol·L－1的盐酸与锌片反应，加入适量的NaCl溶液，反应速率不变(　　) (3)无论任何反应，若增大压强，反应速率一定增大(　　) (4)恒温恒容密闭容器中发生的全为气体的反应，若容器内总压强增大，则反应速率一定增大(　　) (5)用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率(　　) (6)CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)，其他条件相同，增大CuCl的量，可加快生成[CuCl3]2－的速率(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 1．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其化学反应速率几乎无影响的是(　　) A．保持容积不变，增加H2O(g)的物质的量 B．将容器的容积缩小一半 C．保持容积不变，充入Ar使压强增大 D．保持压强不变，充入Ar使容积增大 答案　C 解析　容积不变，增加H2O(g)的物质的量，反应物浓度增大，化学反应速率加快，A不符合题意；将容器的容积缩小一半，气体物质的浓度增大，化学反应速率加快，B不符合题意；保持容积不变，充入Ar，Ar不参与反应，反应体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，C符合题意；保持压强不变，充入Ar，容器的容积变大，气体物质的浓度减小，化学反应速率减小，D不符合题意。 2．活性炭与NO在一定条件下发生如下化学反应：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)，其他条件不变，只改变一种条件： (1)再加入一定量的活性炭，反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (2)恒温恒容条件下，向反应体系中充入NO气体，反应速率______，充入氮气，逆反应速率________。 (3)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氦气，反应体系的压强________，NO、N2、CO2的浓度____________，反应速率________。 (4)恒温恒压条件下，向反应体系中充入氦气，NO、N2、CO2的浓度____________，反应速率________。 答案　(1)不变　(2)增大　增大　(3)增大　不变　不变　(4)减小　减小 充入稀有气体对化学反应速率的影响 (选择题1～12题，每小题6分，共72分) 题组一　内因对反应速率的影响 1．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．Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应 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．Fe与浓盐酸反应快，与稀盐酸反应慢 答案　A 解析　浓硝酸具有强氧化性，能与Cu反应，因为Cu在金属活动性顺序中排在氢之后，故Cu与浓盐酸不反应，A项符合题意；B、D两项说明浓度对反应速率的影响；C项说明反应条件对反应速率的影响。 2．(2023·沈阳高二期中)下列四支试管中，分别盛有等质量的锌、等体积的酸溶液，其中生成H2的反应速率最快的是(　　) 试管 酸及浓度 温度 锌的状态 A 2 mol·L－1 H2SO4溶液 20 ℃ 粉末状 B 4 mol·L－1 HNO3溶液 40 ℃ 粉末状 C 2 mol·L－1 H2SO4溶液 20 ℃ 块状 D 3 mol·L－1 HCl溶液 20 ℃ 粉末状 答案　A 解析　HNO3具有强氧化性，B中HNO3溶液与Zn反应不生成H2；其他3支试管所处温度相同，A、D中锌均为粉末状，与酸溶液接触面积大，且A中酸电离出的c(H＋)较大，反应速率最快。 题组二　依据实验条件判断反应速率大小 3．把下列4种X的溶液分别加入到4个盛有10 mL 2 mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50 mL，此时X与盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最大的是(　　) A．20 mL 3 mol·L－1 B．20 mL 2 mol·L－1 C．10 mL 4 mol·L－1 D．10 mL 2 mol·L－1 答案　A 解析　本题中反应速率的大小是由混合后反应物浓度的大小决定的，由于最后溶液体积相同，所以混合前X的物质的量越大，混合后其浓度越大，反应速率越快。 4．下列物质与酸反应产生H2的反应速率最大的是(　　) 选项 温度/℃ 物质 酸 A 25 锌粒 0.1 mol·L－1盐酸 B 25 锌粒 0.1 mol·L－1硫酸溶液 C 50 锌粒 0.1 mol·L－1盐酸 D 50 锌粉 0.1 mol·L－1硫酸溶液 答案　D 解析　反应物浓度越大、温度越高、反应物间接触面积越大，反应速率越快，四个选项相比较，D项中温度较高，氢离子浓度较大，反应物间的接触面积较大，反应速率最大。 题组三　定性分析外因对化学反应速率的影响 5．(2023·武汉高二检测)下列说法正确的是(　　) A．对于反应A(s)＋B(g)C(g)＋D(g)，加入A，反应速率加快 B．2NO2N2O4(正反应放热)，升高温度，反应速率减慢 C．一定温度下，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在密闭容器中进行，恒压时充入He，不改变反应速率 D．100 mL 2 mol·L－1稀盐酸与锌反应时，加入少量硫酸铜固体，生成氢气的速率加快 答案　D 解析　A为固体，加入A，A的浓度不变，反应速率不变，故A错误；升高温度，反应速率加快，故B错误；恒压时充入He，容器的体积增大，反应物和生成物的浓度减小，反应速率减慢，故C错误；100 mL 2 mol·L－1稀盐酸与锌反应时，加入少量硫酸铜固体，锌与硫酸铜发生置换反应析出铜，形成原电池，生成氢气的速率加快，故D正确。 6．反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在一密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是(　　) A．增大体积使压强减小 B．保持体积不变，充入N2使压强增大 C．保持体积不变，充入氦气使压强增大 D．保持压强不变，充入氦气 答案　B 解析　A项，增大体积引起各物质的浓度减小，反应速率减小；B项，体积不变，充入N2，N2的浓度增大，反应速率增大；C项，体积不变，充入氦气，各物质的浓度并没有改变，反应速率不变；D项，保持压强不变，充入氦气，体积增大，各物质的浓度减小，反应速率减小。 7．煤炭燃烧过程中产生的CO会与CaSO4发生化学反应，相关反应的热化学方程式如下： CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH1＝＋218.4 kJ·mol－1(Ⅰ) CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g) ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(Ⅱ) 下列措施能使反应Ⅰ、Ⅱ 速率均加快的是(　　) A．再加入少量的CaSO4(s) B．缩小容器的容积 C．降低温度 D．抽出CO2 答案　B 解析　CaSO4为固体，增加固体的量，浓度不变，不影响反应速率，故A错误；缩小容器的容积，气态物质浓度增大，反应速率增大，故B正确；降低温度，反应速率减小，故C错误；抽出CO2，生成物浓度减小，反应速率减小，故D错误。 题组四　定量研究影响化学反应速率的因素 8．下列装置或操作能达到目的的是(　　) A．装置①用于测定生成氢气的速率 B．装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响 C．装置③依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应 D．装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响 答案　C 解析　装置①生成的氢气会从长颈漏斗中逸出，不能根据生成氢气的体积测定生成氢气的速率，A错误；装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响，应保证高锰酸钾溶液的浓度相同，用不同浓度的草酸溶液来做实验，B错误；Na和水反应放热，广口瓶内气体受热膨胀，U形管左侧液面下降，右侧液面上升，所以装置③能达到目的，C正确；装置④中物质的浓度、温度都不同，无法判断温度对反应速率的影响，D错误。 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(　　) 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 解析　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，故二者产生氢气的体积相等，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。 10．在相同条件下，做H2O2分解对比实验时，其中①加入MnO2催化，②不加MnO2催化。如图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是(　　) 答案　A 解析　由图像知，横坐标为时间，纵坐标为V(O2)，只要H2O2的量相同，两种情况下最终产生O2的体积相同，①中加入MnO2作催化剂，加快了H2O2的分解速率，在相同时间内产生O2的体积比②大，反应结束时所用时间短，故选A。 11．O3在水中易分解，一定条件下，O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示： pH t/min T/℃ 3.0 4.0 5.0 6.0 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7 根据表中的递变规律，推测O3分别在条件①40 ℃、pH＝3.0，②10 ℃、pH＝5.0，③30 ℃、pH＝7.0下的分解速率的大小关系为(　　) A．①＜②＜③ B．③＜②＜① C．②＜①＜③ D．③＜①＜② 答案　C 解析　通过分析表中数据可知，O3的浓度减少一半所需的时间(t)随pH的增大、温度的升高而减少。根据50 ℃、pH＝3.0时，O3的浓度减少一半所需的时间为31 min,30 ℃、pH＝3.0时，O3的浓度减少一半所需的时间为158 min，可知40 ℃、pH＝3.0时，O3的浓度减少一半所需的时间大于31 min且小于158 min；根据20 ℃、pH＝5.0时，O3的浓度减少一半所需的时间为169 min，可知10 ℃、pH＝5.0时，O3的浓度减少一半所需的时间大于169 min；根据30 ℃、pH＝6.0时，O3的浓度减少一半所需的时间为15 min，可知30 ℃、pH＝7.0时，O3的浓度减少一半所需的时间小于15 min，故O3的分解速率依次增大的顺序为②①③，C项正确。 12．某化学课外小组的同学通过实验探究温度和浓度对反应速率的影响。实验原理及方案：在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生反应生成碘，反应原理是：2IO＋5SO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O，生成的碘可用淀粉溶液检验，根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。 实验序号 0.01 mol·L－1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL 0.01 mol·L－1 Na2SO3溶液的体积/mL 水的体积/mL 实验温度/℃ 出现蓝色的时间/s ① 5 5 V1 5 t1 ② 5 5 40 25 t2 ③ 5 V2 35 25 t3 下列判断不正确的是(　　) A．最先出现蓝色的一组是实验③ B．实验①③中V1＝40，V2＝10 C．探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①② D．出现蓝色的时间：t3>t2>t1 答案　D 解析　实验①②浓度相同，实验②温度高，实验②的反应速率比实验①快，实验③反应温度与实验②相同，但浓度比实验②大，因此最先出现蓝色的一组是实验③，A、C正确；根据混合后溶液体积一样，实验①③中V1＝40，V2＝10，B正确；出现蓝色的时间：t1>t2>t3，D错误。 13．(10分)已知反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，在一密闭容器中达到平衡，改变下列条件，其正反应速率的变化情况： (1)增加Fe的量，其正反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”，下同)。 (2)将容器的容积缩小一半，其正反应速率______。 (3)保持容器容积不变，充入N2使体系压强增大，其正反应速率________。 (4)保持压强不变，充入N2使容器的容积增大，其正反应速率________。 答案　(1)不变　(2)增大　(3)不变　(4)减小 解析　(1)因铁是固体，增加铁的量不能改变反应速率。(2)容器的容积缩小一半，气体的浓度增大，化学反应速率增大。(3)保持容器的容积不变，充入N2使体系压强增大，但水蒸气和氢气的浓度不变，故反应速率不变。(4)保持压强不变，充入N2使容器的容积增大，水蒸气和氢气的浓度都减小，反应速率减小。 14．(18分)Ⅰ.为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。回答相关问题： (1)定性分析：如图甲可通过观察__________的快慢，定性比较得出结论。有同学提出将0.1 mol·L－1FeCl3溶液改为________mol·L－1Fe2(SO4)3溶液更为合理，其理由是______________。 (2)定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是______________________________________。 (3)查阅资料得知：将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的离子方程式分别是2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋和________________________。 Ⅱ.欲用如图所示实验来证明MnO2是H2O2分解反应的催化剂。 该实验不能达到目的，若想证明MnO2是催化剂还需要确认__________________________。 答案　Ⅰ.(1)产生气泡　0.05　排除阴离子的干扰　(2)产生40 mL气体需要的时间　(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O Ⅱ.MnO2的质量和化学性质是否改变 学科网（北京）股份有限公司 $