第2章 第3节 第2课时 影响化学反应速率的因素-【正禾一本通】2025-2026学年高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书（鲁教版单选）

本高中化学讲义聚焦影响化学反应速率的因素，系统梳理浓度、压强、温度、催化剂的宏观影响规律，结合活化能、过渡态理论进行微观解释，通过速率方程及反应速率常数建立定量关系，构建“宏观-微观-定量-应用”的学习支架。 资料以实验探究为特色，如控制变量法分析硫酸铜对反应速率的影响，培养科学探究与实践能力，通过速率方程推导等例题提升科学思维中的证据推理能力，知识网络与要点归纳助力课中教学实施和课后学生查漏补缺。

第2课时　影响化学反应速率的因素 [素养发展目标]　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.能从中间过渡态理论、活化能等角度解释外因对化学反应速率的影响。 一、浓度、压强对化学反应速率的影响 1．浓度对化学反应速率的影响 对气体或溶液中发生的化学反应，其他条件不变时，增大反应物的浓度可以增大化学反应速率；减小反应物浓度可以减小化学反应速率。 (1)若质量、物质的量、体积等的改变不能使浓度改变，则化学反应速率不改变。 (2)由于固体或纯液体的浓度可视为常数，所以改变固体或纯液体的量，对化学反应速率无影响。 (3)增大固体的表面积能够加快化学反应速率，如用锌粒与盐酸反应制氢气比锌片与盐酸反应制氢气要快。　　 2．反应物的浓度与化学反应速率之间的定量关系 (1)反应速率方程 反应速率方程可定量地表示化学反应速率与参与反应的反应物浓度的关系。 化学反应的反应速率方程是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。对于很多反应，反应速率方程中浓度的幂次与化学方程式中各物质的系数无确定关系。 如H2＋Cl2===2HCl，v＝kc(H2)·c(Cl2)。　　 (2)对于气体反应体系，在温度、体积一定的条件下，压强与浓度成正比，增大压强，浓度增大，反应速率增大；减小压强，浓度减小，反应速率减小。 (3)对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对化学反应速率几乎没有影响。 (4)反应速率常数(k) 含义 表示单位浓度下的化学反应速率 单位 不同反应速率方程中k的单位不同 意义 通常反应速率常数k越大，反应进行得越快 影响因素 与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响 3.压强对化学反应速率的影响 在讨论压强对反应速率的影响时，应区分压强改变是否导致物质浓度改变： 压强改变―→ 4．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，原因是增大氮气的浓度，单位体积内活化分子数目增大，化学反应速率加快。 (2)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氦气，容器内总压强增大，反应速率不变，原因是：容积不变，充入氦气，恒容条件下，充入氦气，反应物和反应产物的浓度不变，单位体积活化分子数目不变。 (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，容积增大，反应物氮气、氢气浓度减小，反应速率减小。 (4)恒温条件下，增大容器体积，正反应速率减小，逆反应速率减小。 对于气体反应体系，压强对反应速率的影响情况 (1)恒温时 体积缩小压强增大各组分浓度增大反应速率增大。 (2)恒温恒容时 ①充入反应气体总压强增大，该物质浓度增大反应速率迅速增大。 ②充入“无关气体”总压强增大，但反应混合物中各组分浓度没有改变，反应速率不变。 (3)恒温恒压时 充入“无关气体”体积增大反应混合物中各组分的浓度减小反应速率减小。 注：“无关气体”指不参与反应也不干扰反应的气体，如He、Ne、Ar等。　　 二、温度对化学反应速率的影响 1．规律 对于在溶液中发生的反应，温度每升高10 K，反应速率提高到原来的2～4倍。利用这个经验规律，可以对一些化学反应的反应速率做粗略的估计，但这个规律适用范围有限。 2．基元反应过渡状态理论 (1)基元反应过渡状态理论认为：基元反应在从反应物到反应产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。如 (2)活化能：过渡态的能量较高，过渡态的能量与反应物的平均能量之差称为基元反应的活化能，用Ea表示。 一个基元反应的活化能越高，反应越难发生，速率常数越小。 如图 低温时，活化分子少，有效碰撞少，化学反应速率就低；高温时，活化分子多，有效碰撞多，化学反应速率高。 三、催化剂对化学反应速率的影响 1．催化剂的概念 催化剂是能改变化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。 2．催化剂的催化原理 (1)由于催化剂的质量及化学性质在反应前后不变，反应历程中必定既包括有催化剂参与的反应，又包括使催化剂再生成的反应。 (2)催化剂通过参与反应改变反应历程、改变反应的活化能来改变化学反应速率。 (3)催化剂的催化原理可表示为： 使用催化剂―→改变反应的历程―→降低反应的活化能―→使更多的反应物分子成为活化分子―→增加单位体积内的活化分子百分数―→加快化学反应速率。 3．特点 催化剂对化学反应速率的影响是通过改变化学反应速率常数来实现的，且与其他因素相比，影响程度较大。 (1)选择性：只对某一反应或某类反应起催化作用。不同的反应需要不同的催化剂，且催化剂具有一定的活化温度，催化剂不同，活化温度不同。 (2)高效性：可以大幅度降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。 1．反应C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变能够使反应速率增大的是(　　) A．增加C的量 B．将容器的容积缩小一半 C．保持容器容积不变，充入Ar使体系压强增大 D．保持压强不变，充入Ar使容器容积增大 B　[C为固体反应物，增加其用量对反应速率几乎没有影响，A错误；容器的容积缩小一半相当于压强增大一倍，浓度增大，反应速率增大，B正确；保持容器容积不变，充入Ar，体系的总压强增大，但反应混合物浓度并未改变，反应速率不变，C错误；充入Ar使容器的容积增大，总压强不变，但反应混合物的浓度变小，反应速率减小，D错误。] 2．化学反应速率公式是由实验测定的。例如H2＋Cl2===2HCl的速率公式可表示为v＝kcm(H2)cn(Cl2)，式中k为反应速率常数，m和n的数值可以用下表的数据推算出： c(H2)/(mol·L-1) c(Cl2)/(mol·L-1) v/(mol·L-1·s-1) 1.0 1.0 1.0k 2.0 1.0 2.0k 2.0 4.0 4.0k 由此推知，m和n的正确的值为(　　) A．m＝1　n＝1 B．m＝　n＝ C.m＝　n＝1 D．m＝1　n＝ D　[解答本题要根据题中信息v＝kcm(H2)cn(Cl2)，分析表中某一反应物浓度与速率的关系，利用数学知识推导计算。 若选择c(Cl2)＝1.0 mol·L-1的两种情况，代入数据则有： 1．0k＝k×1.0m×1.0n① 2．0k＝k×2.0m×1.0n② 由可得：＝m，m＝1； 若选择c(H2)＝2.0 mol·L-1的两种情况，代入数据则有： 2．0k＝k×2.0m×1.0n③ 4．0k＝k×2.0m×4.0n④ 由可得：＝n，n＝。] 3．对于反应M＋N===P，如果温度每升高10 ℃，反应速率增大为原来的3倍。在10 ℃时完成反应的10%需要54 min，将温度升高到40 ℃时完成反应的10%，需要的时间为(　　) A.2 min B．3 min C.6 min D．9 min A　[因为温度每升高10 ℃，反应速率增大为原来的3倍，若升高的温度为Δt，则反应速率增大为原来的3倍，即温度由10 ℃升高到40 ℃，反应速率增大为原来的33倍，完成反应的10%所需时间为原来的，则＝2 min。] 4．已知1 mol H2O2分解放出热量98 kJ。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为： H2O2＋I－―→H2O＋IO－　慢 H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－　快 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A.反应速率与I－浓度有关 B.IO－也是该反应的催化剂 C.反应活化能等于98 kJ·mol-1 D.v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2) A　[H2O2的分解反应速率主要是由第一个反应决定的，I－浓度越大，反应速率越快，A项正确；根据总反应可确定该反应的催化剂为I－，而IO－为中间产物，B项错误；根据所给信息无法确定反应活化能，C项错误；反应速率关系为v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)，D项错误。] 5．下列关于催化剂的说法中正确的是(　　) A.催化剂能使不起反应的物质发生反应 B.催化剂在化学反应前后化学性质发生改变，但质量不变 C.催化剂能改变化学反应速率 D.电解水时，往水中加少量NaOH，可使电解速率明显加快，故NaOH是这个反应的催化剂 C　[催化剂能改变化学反应速率的原因是改变了反应历程，改变了反应的活化能，A错误，C正确；催化剂参与反应，经过一系列变化之后，催化剂又重新生成，即催化剂的质量及化学性质在反应前后均不发生变化，B错误；电解水时，加少量NaOH可增大水中离子浓度，加快电荷移动速率，NaOH并没有改变反应历程，故不是催化剂，D错误。] 6．如图所示曲线a表示放热反应X(g)＋Y(g)⥫⥬Z(g)＋M(g)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是(　　) A.降低温度 B．增大Y的浓度 C.加入催化剂 D．增大容器的体积 C　[由图像可知，由曲线a到曲线b，到达平衡的时间缩短，改变条件，反应速率加快，且平衡时X的转化率不变，说明条件改变平衡状态不移动。A项，该反应正反应是放热反应，降低温度，反应速率减慢，平衡向正反应方向移动，X的转化率增大，错误；B项，增大Y的浓度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，但X的转化率增大，错误；C项，加入催化剂，反应速率加快，催化剂不影响平衡移动，X的转化率不变，正确；D项，增大体积，压强减小，该反应前后气体的物质的量不变，压强减小平衡不移动，但反应速率降低，错误。] 探究一　反应物的浓度与化学反应速率之间的定量关系 1．速率方程中浓度的幂次是否为化学方程式中的化学计量数。 提示：　化学反应的反应速率方程是实验测定的结果，不能根据反应的化学方程式直接写出。对于很多反应，反应速率方程中浓度的幂次与化学方程式中物质的化学计量数无确定关系。如H2＋Cl2===2HCl，v＝kc(H2)·c(Cl2)。 2．固体或纯液体参加的反应，其浓度是否出现在速率方程中？ 提示：　固体或纯液体的浓度可视为常数，不能在反应速率方程中出现。如C(s)＋O2(g)===CO2(g)，v＝kc(O2)。 3．增大压强一定能增大反应速率，减小压强一定能减小反应速率吗？为什么？如何理解“改变体系压强可改变反应速率”？ 提示：　其他条件不变时，增大压强不一定增大反应物的浓度，反应速率不一定增大；其他条件不变时，减小压强不一定减小反应物的浓度，反应速率不一定减小。所以，只有改变了压强，导致反应物浓度改变时，才能改变化学反应速率。 1．反应速率方程 反应速率方程可定量地表示化学反应速率与参加反应的反应物浓度之间的关系。 有关反应速率方程的注意点 (1)化学反应的反应速率方程是实验测定的结果，不能根据反应的化学方程式直接写出。对于很多反应，反应速率方程中浓度的幂次与化学方程式中物质的化学计量数无确定关系。如H2＋Cl2===2HCl，v＝kc(H2)·c(Cl2)。 (2)固体或纯液体的浓度可视为常数，不能在反应速率方程中出现。如C(s)＋O2(g)===CO2(g)，v＝kc(O2)。　　 2．反应速率常数(k) 含义 表示单位浓度下的化学反应速率 单位 不同反应速率方程中k的单位不同 意义 通常反应速率常数k越大，反应进行得越快 影响因素 与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响 1．工业上，可采用还原法处理尾气中NO，其原理为2NO(g)＋2H2(g)⥫⥬N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＜0。在化学上，正反应速率可表示为v（正）＝k（正）cm(NO)cn(H2)，逆反应速率可表示为v（逆）＝k（逆）cx(N2)cy(H2O)，其中，k表示反应速率常数，只与温度有关，m、n、x、y叫反应级数，由实验测定。在恒容密闭容器中充入一定量的NO、H2，在T ℃下进行实验，测得有关数据如下： 实验 c(NO)/(mol·L-1) c(H2)/(mol·L-1) v（正）/(mol·L-1·min-1) ① 0.10 0.10 0.414k ② 0.10 0.40 1.656k ③ 0.20 0.10 1.656k 下列有关推断正确的是(　　) A.上述反应中，正反应的活化能大于逆反应的活化能 B.若升高温度，则k（正）增大，k（逆）减小 C.在上述反应中，反应级数：m＝2，n＝1 D.在一定温度下，NO、H2的浓度对正反应速率的影响程度相同 C　[题述反应的正反应是放热反应，反应热＝正反应的活化能－逆反应的活化能，因ΔH＜0，则正反应的活化能小于逆反应的活化能，A错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，故正、逆反应速率常数都增大，B错误；由表格中数据知，实验②与实验①的v正之比为4n＝＝4，则n＝1，实验③与实验①的v正之比为2m＝＝4，则m＝2，C正确；由于正反应速率表达式中NO、H2的反应级数不相等，所以NO、H2浓度对正反应速率的影响程度不相同，D错误。] 探究二　控制变量分析外界条件对化学反应速率的影响 为了探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Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。 　　　　实验 混合溶液　　　　 A B C D E F 4 mol·L-1 H2SO4/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.其中：V1＝　　　　　　　，V6＝　　　　　　　，V9＝　　　　。 提示：30　10　17.5 2．该实验主要探究哪些因素对化学反应速率的影响？ 提示：　浓度、形成原电池及生成铜的量。 3．该实验难控制的因素是什么？ 提示：　锌粒的表面积相同。 1．常见考查形式 (1)以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。 (2)给出影响化学反应速率的几种因素，让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。 2．解题策略 确定变量 解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些 定多变一 在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系 数据有效 解答时注意选择数据（或设置实验）要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断 2．某同学进行了硫代硫酸钠与硫酸反应的有关实验，实验过程的数据记录如下（见表格），请结合表中信息，回答有关问题： 实验 序号 反应 温度 /℃ 参加反应的物质 Na2S2O3 H2SO4 H2O V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL A 20 10 0.1 10 0.1 0 B 20 5 0.1 10 0.1 5 C 20 10 0.1 5 0.1 5 D 40 5 0.1 10 0.1 5 (1)根据你所掌握的知识判断，在上述实验中，反应速率最快的可能是　　　　（填实验序号）。 (2)在比较某一因素对实验产生的影响时，必须排除其他因素的变动和干扰，即需要控制好与实验有关的各项反应条件。其中： ①能说明温度对该反应速率影响的组合是　　　　（填实验序号）； ②A和B、A和C的组合比较，所研究的问题是_______________________________ ________________________________________________________________________； ③B和C的组合比较，所研究的问题是______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验中利用了出现黄色沉淀的快慢来比较反应速率的快慢，请你分析为何不采用测量单位时间内气体体积的大小进行比较：___________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：　(1)温度对反应速率的影响显著。(2)要采取控制变量法，在研究一个条件的影响时，其余的条件要做到相同。(3)SO2易溶于水。 答案：　(1)D　(2)①B和D　②相同温度条件下浓度对该反应速率的影响　③相同温度条件下，该反应速率更大程度上取决于哪种反应物的浓度　 (3)SO2易溶于水，测量体积时误差较大 [知识网络] [要点归纳] 1．一个化学反应中某物质的化学反应速率用单位时间内该物质浓度（或质量，物质的量）的改变量（取绝对值）来表示，即v(A)＝。对任意一个化学反应aA＋bB===dD＋eE，化学反应速率为v＝·＝·＝·＝·。 2．同一反应中，用不同物质表示的反应速率之比等于化学方程式中相应物质的系数之比，等于各物质的物质的量变化量之比。如对于aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。 3．浓度对化学反应速率的影响：通常，增大反应物浓度可以提高化学反应速率。参与反应的物质的浓度与化学反应速率之间的定量关系是由实验测定出来的。单位浓度下的反应速率称为反应速率常数。 4．温度对化学反应速率的影响：通常，温度升高，反应速率常数增大，化学反应速率提高。化学反应的活化能越大，温度对化学反应速率的影响越大。 5．活化能：不同反应有不同的活化能；对于基元反应，活化能是活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量的差值。 6．催化剂对化学反应速率的影响：催化剂通过改变反应历程来降低反应的活化能，从而提高化学反应速率，自身在反应前后质量和化学性质不变。催化剂不能改变反应的平衡常数，不能改变平衡转化率，具有选择性。 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H2SO4能反应，而不与稀H2SO4反应 A　[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为浓度不同所致，选项C为反应条件不同所致，唯有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。] 2．对于可逆反应A＋B⥫⥬C，下列条件的改变一定能使化学反应速率加快的是(　　) A．增加A的物质的量 B．升高体系温度 C．增大体系的压强 D．减少C的物质的量 B　[如果A是固体，增加固体A的物质的量不会引起化学反应速率的变化，故A错误；升高体系的温度，所有化学反应的反应速率均加快，故B正确；若该反应为固体或液体之间的反应，改变压强不会引起化学反应速率的变化，故C错误；如果C是固体，减少固体C的物质的量不会引起化学反应速率的变化，故D错误。] 3．已知反应2NO＋2H2===N2＋2H2O的速率方程为v＝kc2(NO)·c(H2)（k为速率常数），其反应历程如下： ①2NO＋H2―→N2＋H2O2　慢 ②H2O2＋H2―→2H2O　快 下列说法不正确的是(　　) A.增大c(NO)或c(H2)，均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．升高温度，可提高反应①②的速率 B　[根据反应速率方程v＝kc2(NO)·c(H2)可知，增大c(NO)或c(H2)，均可提高总反应的反应速率，A项正确；根据反应速率方程可知，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2倍，v增大4倍，c(H2)增大2倍，v增大2倍，B项错误；反应速率由最慢的一步决定，故该反应的快慢主要取决于反应①，C项正确；升高温度，可以增大单位体积的活化分子百分数，提高反应①②的速率，D项正确。] 4．某学习小组，用稀HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，探究影响反应速率的因素，所用HNO3浓度为1.00 mol·L-1、2.00 mol·L-1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO3的用量为25.00 mL、大理石用量为10.00 g。 实验设计如表： 编号 T/K 大理石规格 HNO3浓度 ① 298 粗颗粒 2.00 mol·L-1 ② 298 粗颗粒 1.00 mol·L-1 ③ 308 粗颗粒 2.00 mol·L-1 ④ 298 细颗粒 2.00 mol·L-1 将相应的实验目的填入下列空格中： (1)实验①和②探究　　　　对该反应速率的影响； (2)实验①和③探究　　　　对该反应速率的影响； (3)实验①和④探究　　　　对该反应速率的影响。 答案：　(1)HNO3浓度　(2)温度　(3)固体颗粒大小 学科网（北京）股份有限公司 $