2.1.2 影响化学反应速率的因素 导学案 -2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章　化学反应速率与化学平衡 第一节　化学反应速率　第2课时　影响化学反应速率的因素 学生版（课后核对·独立作答） 一、三维目标 1．知识与技能 ● 了解影响化学反应速率的内因（反应物本身的性质）与外因（浓度、压强、温度、催化剂、接触面积等）； ● 理解浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响规律，能分析具体措施对反应速率的影响； ● 初步学会用“变量控制”法设计实验，探究外界条件对化学反应速率的影响。 2．过程与方法 ● 通过浓度、温度、催化剂影响反应速率的实验探究，建立“变量控制”的思维模型，发展科学探究与证据推理能力； ● 通过对压强影响本质（引起浓度变化）的分析，学会透过现象看本质，提高分析与归纳能力。 3．情感态度与价值观 ● 在实验探究中体会控制反应条件、调控反应速率对生产生活与科学研究的重要意义； ● 养成严谨求实、实事求是的科学态度，增强合作交流与乐于探究的意识。 二、教学重点与难点 项目 具体内容 教学重点 浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响规律；“变量控制”法在实验探究中的运用。 教学难点 压强（尤其是充入惰性气体时）对反应速率影响的分析；探究实验方案的设计与变量控制；“改变速率而不影响产量”类问题。 三、教学过程　知识梳理与典例探究 知识点一　影响化学反应速率的因素 1．内因（决定性因素） 化学反应速率首先由反应物的组成、结构和性质等内在因素决定。在相同条件下，反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之则越慢。 2．外因（外界条件） 当反应物确定后，改变外界条件也能影响化学反应速率，主要外界因素归纳如下： 类别 影响因素 一般规律 内因 反应物的性质 反应物化学性质越活泼，反应速率越快 外因 浓度 增大反应物浓度，反应速率加快 压强 有气体参与的反应，增大压强（减小容器容积），速率加快 温度 升高温度，反应速率加快 催化剂 使用合适的催化剂，能显著改变（一般加快）反应速率 其他 增大固体表面积、形成原电池、光照、超声波、电磁波、溶剂等也会影响速率 【例题 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，但不能与浓盐酸反应 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 与浓盐酸反应比与稀盐酸反应快 【变式 1-1】下列事实中，能说明反应物本身的性质是决定化学反应速率的主要因素的是（　　） A．相同大小的锌粒分别与等体积 1 mol·L⁻¹ 盐酸和 1 mol·L⁻¹ 醋酸反应，产生气泡快慢不同 B．镁条与冷水反应缓慢，与沸水反应剧烈 C．锌粉比锌粒与同浓度稀硫酸反应更剧烈 D．铜片分别与浓硝酸、稀硝酸反应，剧烈程度不同 【变式 1-2】亚氯酸盐（如 NaClO₂）可作漂白剂，在常温、不见光条件下可保存一年；在酸性溶液中发生反应 5HClO₂=4ClO₂↑＋H⁺＋Cl⁻＋2H₂O，开始时反应非常慢，一段时间后反应速率明显变快。对反应速率变快原因的猜测，最合理的是（　　） A．ClO₂⁻ 起催化作用 B．H⁺ 起催化作用 C．反应生成的 Cl⁻ 起催化作用 D．ClO₂ 逸出所致 知识点二　浓度、压强对反应速率的影响 1．浓度对反应速率的影响 项目 内容 实验原理 Na₂S₂O₃＋H₂SO₄=Na₂SO₄＋SO₂↑＋S↓＋H₂O，可根据溶液产生浑浊的先后判断速率大小 实验现象 两支试管中溶液均变浑浊，滴加 0.5 mol·L⁻¹ H₂SO₄ 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；减小反应物浓度，速率减小 注意：固体或纯液体的浓度视为常数，增加其用量对反应速率几乎无影响；但将固体粉碎以增大其接触面积，则能加快反应速率。 2．压强对反应速率的影响 压强对反应速率的影响仅适用于有气体参与的反应，其本质是压强改变引起气体浓度的改变： ● 恒温时：压缩容器体积 → 压强增大 → 气体浓度增大 → 反应速率增大； ● 恒温恒容时：充入气体反应物 → 浓度增大 → 速率增大；充入惰性气体 → 总压强增大，但各气体浓度不变 → 反应速率不变； ● 恒温恒压时：充入惰性气体 → 压强不变、容器体积增大 → 气体浓度减小 → 反应速率减小。 【例题 2】在一密闭容器中充入 1 mol H₂ 和 1 mol I₂，压强为 p，并在一定温度下发生反应 H₂(g)＋I₂(g)⇌2HI(g)。判断改变下列条件时反应速率的变化（填“增大”“减小”或“不变”）： (1) 保持容器容积不变，向其中充入 1 mol H₂：________； (2) 升高温度：________； (3) 扩大容器体积：________； (4) 保持容器内气体压强不变，向其中充入 1 mol H₂ 和 1 mol I₂：________； (5) 保持容器体积不变，向其中充入 1 mol N₂：________； (6) 保持容器内气体压强不变，向其中充入 1 mol N₂：________。 【变式 2-1】反应 3Fe(s)＋4H₂O(g)⇌Fe₃O₄(s)＋4H₂(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率加快的是（　　） A．①增加铁的量　②将容器体积缩小一半　③保持体积不变充入 N₂ 使压强增大　④保持体积不变充入水蒸气使压强增大 B．A．①④ C．B．②③ D．C．③④ E．D．②④ 【变式 2-2】反应 3Fe(s)＋4H₂O(g)⇌Fe₃O₄(s)＋4H₂(g)在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．保持容积不变，增加 H₂O(g)的物质的量 B．将容器容积缩小一半 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 知识点三　温度、催化剂对反应速率的影响 1．温度对反应速率的影响 ● 实验现象：两支盛有 Na₂S₂O₃ 与稀硫酸混合液的试管分别放入热水和冷水中，溶液均变浑浊，盛热水的试管先变浑浊； ● 规律：其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，速率减小。温度对反应速率的影响，对吸热反应、放热反应都适用，且升高温度时正、逆反应速率均增大。 2．催化剂对反应速率的影响 项目 内容 实验原理 2H₂O₂=2H₂O＋O₂↑，可根据产生气泡的明显程度判断速率大小 实验现象 不加催化剂（加等量蒸馏水）的试管中无明显现象，加入 MnO₂ 粉末（或 FeCl₃ 溶液）的试管中产生大量气泡，余烬木条复燃 实验结论 其他条件相同时，催化剂能显著改变化学反应速率（一般为加快） 催化剂的特点：催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率；具有高效性、选择性，反应前后其质量和化学性质不变；不能改变反应的方向和限度。 【例题 3】O₃ 在水中易分解，一定条件下 O₃ 的浓度减少一半所需时间 t 如下表（O₃ 起始浓度为 0.021 6 mol·L⁻¹）。下列说法正确的是（　　） A．pH 增大能加速 O₃ 分解，表明对 O₃ 分解起催化作用的是 H⁺ B．在 30 ℃、pH＝4.0 条件下，O₃ 的分解速率为 1.67×10⁻⁶ mol·L⁻¹·s⁻¹ C．由表中数据可知，O₃ 分解速率随温度升高而增大，随 pH 增大而减小 D．由递变规律可推得分解速率：40 ℃、pH＝3.0 ＞ 30 ℃、pH＝7.0 T/℃　t/min　pH 3.0 4.0 5.0 6.0 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7 【变式 3-1】某实验小组用 0.1 mol·L⁻¹ Na₂S₂O₃ 溶液与稀硫酸反应研究外界条件对速率的影响，设计实验如下表。下列说法不正确的是（　　） A．实验②中 a＝5.0 B．出现浑浊时间：t₂＞t₁＞t₃ C．实验①②③均应先将溶液混合好后再置于不同温度的水浴中 D．该实验可探究浓度和温度对反应速率的影响 编号 温度/℃ V(Na₂S₂O₃)/mL V(H₂SO₄)/mL V(H₂O)/mL 出现浑浊时间/s ① 20 5.0 10.0 0 t₁ ② 20 5.0 5.0 a t₂ ③ 50 5.0 10.0 0 t₃ 【变式 3-2】探究反应 2KMnO₄＋5H₂C₂O₄＋3H₂SO₄=K₂SO₄＋2MnSO₄＋10CO₂↑＋8H₂O 速率的影响因素，实验数据如下表。下列说法不正确的是（　　） A．a＜12.7 B．b＞6.7 C．用 KMnO₄ 表示的反应速率：实验③＞实验① D．可通过比较收集相同体积 CO₂ 所消耗的时间来判断速率快慢 编号 温度/℃ 催化剂 KMnO₄（V/mL，c/mol·L⁻¹） H₂C₂O₄（V/mL，c/mol·L⁻¹） 褪色时间/min 1 25 0.5 g 4，0.1 8，0.2 12.7 2 80 0.5 g 4，0.1 8，0.2 a 3 25 0.5 g 4，0.01 8，0.2 6.7 4 25 无 4，0.01 8，0.2 b 知识点四　变量控制与反应速率的实验探究 当多个因素同时影响某一反应的速率时，常采用“变量控制法”：在其他因素保持不变的前提下，只改变其中一个因素，研究该因素对反应速率的影响，从而逐一弄清各因素与所探究问题的关系。其一般思维流程如下： 图1　变量控制探究实验的思维流程 【例题 4】为探究催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响，某兴趣小组设计如图装置（甲、乙锥形瓶中均盛 5 mL 12% H₂O₂ 溶液，分别用胶头滴管滴入 5 滴 0.1 mol·L⁻¹ FeCl₃ 溶液和 5 滴 0.1 mol·L⁻¹ CuSO₄ 溶液，每隔 10 s 观测注射器中气体体积）。 (1) 仪器 A 的名称是________； (2) 实验前检验该装置气密性的方法是________； (3) 若甲装置在相同时间内收集到的气体体积大于乙装置，能否推测 Fe³⁺ 对 H₂O₂ 分解的催化效果比 Cu²⁺ 好？________，请说明理由：________。 图2　催化剂对 H₂O₂ 分解影响的探究装置 【变式 4-1】某温度下按如图装置实验，锥形瓶内盛 6.5 g 锌粒（颗粒大小基本相同），分液漏斗中加入 40 mL 2.5 mol·L⁻¹ 稀硫酸，产生的 H₂ 收集在注射器中，0～10 s 内收集到气体折算为标准状况为 44.8 mL。下列说法不正确的是（　　） A．将稀硫酸改为浓硫酸，生成 H₂ 的速率变快 B．忽略溶液体积变化，用 H⁺ 表示 10 s 内的速率为 0.01 mol·L⁻¹·s⁻¹ C．忽略溶液体积变化，用 Zn²⁺ 表示 10 s 内的速率为 0.3 mol·L⁻¹·min⁻¹ D．可通过测定溶液的 pH 来测定反应速率 图3　锌与稀硫酸反应速率的测定装置 【变式 4-2】酸性 KMnO₄ 溶液与 H₂C₂O₄ 溶液反应（KMnO₄ 为紫红色、Mn²⁺ 近无色）。某小组欲探究温度对该反应速率的影响，每组分别在 0 ℃ 和 80 ℃ 下进行，下列方案最能实现探究目的的是（　　） A．KMnO₄ 过量，记录至气体不再产生所需的时间 B．H₂C₂O₄ 过量，记录至气体不再产生所需的时间 C．H₂C₂O₄ 过量、KMnO₄ 少量，记录溶液完全褪色所需的时间 D．KMnO₄ 过量、H₂C₂O₄ 少量，记录溶液完全褪色所需的时间 知识点五　化学反应速率的调控——速率与产量 在金属与酸反应制取气体等问题中，常需“改变反应速率而不影响气体产量”，判断时应同时考虑速率与反应物的量两个方面： ● 加快速率、不改变 H₂ 产量：升高温度、增大酸的浓度、增大固体表面积（粉末）、滴加少量不消耗主体金属的催化剂等； ● 减慢速率、不改变 H₂ 产量：加水稀释、加入不参与反应的盐溶液（如 NaCl、Na₂SO₄ 溶液）、加入醋酸钠（生成弱酸使 H⁺ 浓度暂时减小，但 H⁺ 总物质的量不变）； ● 会改变 H₂ 产量的情形：加入 CuSO₄ 形成原电池虽加快速率，但消耗部分金属使 H₂ 减少；加入硝酸、硝酸盐或改用浓硫酸，因强氧化性而不产生 H₂。 【例题 5】少量铁粉与 100 mL 0.01 mol·L⁻¹ 稀盐酸反应，反应速率太慢。为了加快反应速率而不改变 H₂ 的产量，可以使用的方法是（　　） A．①由铁粉换铁块　②加 NaNO₃ 固体　③改用 98% 浓硫酸　④加 CH₃COONa 固体　⑤加 NaCl 溶液　⑥滴入几滴 CuSO₄ 溶液　⑦升高温度（不考虑 HCl 挥发）　⑧改用 100 mL 0.1 mol·L⁻¹ 盐酸 B．A．③⑤ C．B．①③ D．C．⑥⑦ E．D．⑦⑧ 【变式 5-1】100 mL 6 mol·L⁻¹ H₂SO₄ 与过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应速率但又不影响生成 H₂ 的总量，可向反应物中加入适量（　　） A．碳酸钠固体 B．水 C．硫酸铜溶液 D．硫酸铵固体 【变式 5-2】探究一定质量的锌粒与足量 2 mol·L⁻¹ 稀硫酸反应时，能减慢反应速率又不影响 H₂ 体积的条件是（　　） A．加入一定量醋酸钠固体 B．加入一定量硫酸铜固体 C．加入一定量 KNO₃ 溶液 D．加入一定体积 Na₂SO₄ 溶液 四、课堂练习　限时10分钟，检验当堂学习效果 【练习 1】下列说法正确的是（　　） A．反应 A(s)＋B(g)⇌C(g)＋D(g)，加入 A，反应速率加快 B．反应 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＋3H₂⇌2NH₃，恒压时充入 He，反应速率不变 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 H₂ 的速率加快 【练习 2】把下列四种 X 溶液分别加入四个盛有 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 【练习 3】对于反应 COCl₂(g)⇌CO(g)＋Cl₂(g)（ΔH＞0），改变下列条件一定不能加快反应速率的是（　　） A．压缩体积 B．增加 CO 浓度 C．加入催化剂 D．恒容下通入惰性气体 【练习 4】对于 100 mL 1 mol·L⁻¹ 盐酸与铁片的反应，采取下列措施：①升高温度；②改用 100 mL 3 mol·L⁻¹ 盐酸；③多用 300 mL 1 mol·L⁻¹ 盐酸；④用等量铁粉代替铁片；⑤改用 98% 浓硫酸。其中能使反应速率加快的是（　　） A．A．①③④ B．B．①②④ C．C．①②③④ D．D．①②③⑤ 【练习 5】相同条件下做 H₂O₂ 分解对比实验，①加入 MnO₂、②不加 MnO₂。下列能正确表示放出 O₂ 的体积随时间变化关系的是（　　） A．①曲线斜率大、先到达与②相同的最终体积 B．①最终产生 O₂ 体积比②大 C．②曲线斜率大、反应更快 D．两条曲线完全重合 【练习 6】下列装置或操作能达到实验目的的是（　　） A．用长颈漏斗加酸的装置，根据生成 H₂ 体积测定 H₂ 生成速率 B．用相同浓度 KMnO₄、不同浓度草酸，依据褪色快慢比较浓度对速率的影响 C．在盛水广口瓶中插入 U 形管，向瓶内加入钠与水反应，依据 U 形管两侧液面高低判断反应的热效应 D．用浓度、温度均不同的两组实验，依据出现浑浊快慢比较温度对速率的影响 五、课后作业　A组·基础巩固　B组·能力提升 A组　基础巩固 【作业 1】下列有关化学反应速率的说法正确的是（　　） A．一定量硫酸与铁片反应时加入氯化钾溶液，反应速率不变 B．增加反应物的质量，反应速率一定加快 C．合成氨为放热反应，升高温度正反应速率减慢 D．等浓度的盐酸和醋酸分别与大小相同的大理石反应，速率相同 【作业 2】四支试管中盛等质量的锌、等体积的酸，其中生成 H₂ 反应速率最快的是（　　） A．2 mol·L⁻¹ H₂SO₄，20 ℃，锌粉 B．4 mol·L⁻¹ HNO₃，40 ℃，锌粉 C．2 mol·L⁻¹ H₂SO₄，20 ℃，锌块 D．3 mol·L⁻¹ HCl，20 ℃，锌粉 【作业 3】等质量的锌与过量一定浓度稀硫酸在不同条件下反应（Ⅰ：2.0 mol·L⁻¹、30 ℃、块状；Ⅱ：2.5 mol·L⁻¹、30 ℃、块状；Ⅲ：2.5 mol·L⁻¹、50 ℃、粉末；Ⅳ：2.5 mol·L⁻¹、50 ℃、块状），测得 H₂ 体积随时间变化。下列说法不正确的是（　　） A．曲线 a、b、c、d 依次对应实验组 Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ B．对比 Ⅰ、Ⅱ 可说明浓度对反应速率的影响 C．对比 Ⅱ、Ⅳ 可说明温度对反应速率的影响 D．用浓度相同的盐酸代替硫酸，因都是强酸，反应速率不变 【作业 4】一定温度下，将 1 mol A 和 2 mol B 放入 5 L 密闭容器中发生反应 A(s)＋2B(g)⇌C(g)＋2D(g)（ΔH＜0），5 min 后测得 B 的浓度减少了 0.2 mol·L⁻¹。下列叙述正确的是（　　） A．加入少量 A，反应速率加快 B．5 min 内用 C 的浓度变化表示的速率为 0.02 mol·L⁻¹·min⁻¹ C．恒容充入氦气使压强增大，反应速率加快 D．升高温度，正反应速率减小、逆反应速率加快 【作业 5】用图示装置进行实验 X（25 mL 0.2 mol·L⁻¹ 盐酸）和 Y（50 mL 0.1 mol·L⁻¹ 盐酸），镁均过量，每隔半分钟测定放出气体体积。下列能正确表示结果的是（　　） A．X、Y 最终 H₂ 体积相同，X 曲线斜率较大 B．X 最终 H₂ 体积大于 Y C．Y 最终 H₂ 体积大于 X D．X、Y 最终 H₂ 体积相同，两条曲线斜率相同 【作业 6】用足量铁片与一定量稀硫酸反应制取 H₂，下列措施既能使 H₂ 生成速率加快，又不影响 H₂ 产量的是（　　） A．滴入适量 Na₂SO₄ 溶液 B．改用 98% 浓硫酸 C．加入少量碳酸钠固体 D．不用铁片，改用等质量铁粉 B组　能力提升 【作业 7】已知反应 3Fe(s)＋4H₂O(g)⇌Fe₃O₄(s)＋4H₂(g)在密闭容器中达到平衡，改变下列条件，判断其正反应速率的变化（填“增大”“减小”或“不变”）： (1) 增加 Fe 的量：正反应速率________； (2) 将容器容积缩小一半：正反应速率________； (3) 保持容器容积不变，充入 N₂ 使体系压强增大：正反应速率________； (4) 保持压强不变，充入 N₂ 使容器容积增大：正反应速率________。 【作业 8】Ⅰ. 一定温度下，在 2 L 密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的物质的量随时间变化如图。Ⅱ. KI 溶液在酸性条件下能与 O₂ 反应，现有不同温度下的实验记录（30～70 ℃，显色时间依次为 160、80、40、20、10 s）。 Ⅰ.(1) 从开始到 10 s，用 Z 表示的速率为________，X 的物质的量浓度减少了________，Y 的转化率为________； Ⅰ.(2) 该反应的化学方程式为________； Ⅱ.(1) 该反应的离子方程式为________； Ⅱ.(2) 该实验的目的是探究________； Ⅱ.(3) 除 KI、H₂SO₄ 溶液外还需要的试剂是________； Ⅱ.(4) 实验中还必须控制不变的是________（填字母：A．温度　B．试剂浓度　C．试剂用量　D．试剂添加顺序）。 图4　X、Y、Z 的物质的量随时间的变化 【作业 9】某研究性学习小组利用 H₂C₂O₄ 溶液与酸性 KMnO₄ 溶液的反应（2KMnO₄＋5H₂C₂O₄＋3H₂SO₄=K₂SO₄＋2MnSO₄＋10CO₂↑＋8H₂O）探究外界条件对速率的影响，实验方案如下（各溶液体积之和均为 8 mL；A：293 K，KMnO₄ 2 mL/0.02，H₂C₂O₄ 6 mL/0.1，水 0，5 s；B：293 K，KMnO₄ 2 mL/0.02，H₂C₂O₄ 5 mL/0.1，水 V₁，7 s；C：313 K，KMnO₄ 2 mL/0.02，H₂C₂O₄ V₂，水 1.0，t）。 (1) V₁＝________； (2) 通过实验________（填序号）可探究浓度变化对速率的影响； (3) C 组溶液褪色时间 t________7 s（填“＞”“＜”或“＝”）； (4) A 组反应速率 v(KMnO₄)＝________； (5) 实验测得体系温度仅升高 0.5 ℃，猜想速率先加快与生成的 MnSO₄ 催化有关，设计实验验证：________。 图5　反应速率随时间的变化 【作业 10】某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物（降冰片烯）浓度与催化剂浓度、时间关系如图（①催化剂 0.035 mol·L⁻¹；②催化剂 0.070 mol·L⁻¹；③催化剂 0.035 mol·L⁻¹）。反应物消耗一半所需时间称为半衰期，下列说法错误的是（　　） A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大 B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大 C．条件①下，反应速率为 0.012 mol·L⁻¹·min⁻¹ D．条件②下降冰片烯起始浓度为 3.0 mol·L⁻¹ 时，半衰期为 62.5 min 图6　降冰片烯浓度与催化剂浓度、时间的关系 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章　化学反应速率与化学平衡 第一节　化学反应速率　第2课时　影响化学反应速率的因素 教师版（含答案与解析） 一、三维目标 1．知识与技能 ● 了解影响化学反应速率的内因（反应物本身的性质）与外因（浓度、压强、温度、催化剂、接触面积等）； ● 理解浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响规律，能分析具体措施对反应速率的影响； ● 初步学会用“变量控制”法设计实验，探究外界条件对化学反应速率的影响。 2．过程与方法 ● 通过浓度、温度、催化剂影响反应速率的实验探究，建立“变量控制”的思维模型，发展科学探究与证据推理能力； ● 通过对压强影响本质（引起浓度变化）的分析，学会透过现象看本质，提高分析与归纳能力。 3．情感态度与价值观 ● 在实验探究中体会控制反应条件、调控反应速率对生产生活与科学研究的重要意义； ● 养成严谨求实、实事求是的科学态度，增强合作交流与乐于探究的意识。 二、教学重点与难点 项目 具体内容 教学重点 浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响规律；“变量控制”法在实验探究中的运用。 教学难点 压强（尤其是充入惰性气体时）对反应速率影响的分析；探究实验方案的设计与变量控制；“改变速率而不影响产量”类问题。 三、教学过程　知识梳理与典例探究 知识点一　影响化学反应速率的因素 1．内因（决定性因素） 化学反应速率首先由反应物的组成、结构和性质等内在因素决定。在相同条件下，反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之则越慢。 2．外因（外界条件） 当反应物确定后，改变外界条件也能影响化学反应速率，主要外界因素归纳如下： 类别 影响因素 一般规律 内因 反应物的性质 反应物化学性质越活泼，反应速率越快 外因 浓度 增大反应物浓度，反应速率加快 压强 有气体参与的反应，增大压强（减小容器容积），速率加快 温度 升高温度，反应速率加快 催化剂 使用合适的催化剂，能显著改变（一般加快）反应速率 其他 增大固体表面积、形成原电池、光照、超声波、电磁波、溶剂等也会影响速率 【例题 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，但不能与浓盐酸反应 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 与浓盐酸反应比与稀盐酸反应快 【答案】A 【解析】A 项，Cu 与浓硝酸反应而不与浓盐酸反应，是由浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致，符合题意；B、D 两项由浓度不同所致，C 项由反应条件（放电）不同所致，均属于外因。 【变式 1-1】下列事实中，能说明反应物本身的性质是决定化学反应速率的主要因素的是（　　） A．相同大小的锌粒分别与等体积 1 mol·L⁻¹ 盐酸和 1 mol·L⁻¹ 醋酸反应，产生气泡快慢不同 B．镁条与冷水反应缓慢，与沸水反应剧烈 C．锌粉比锌粒与同浓度稀硫酸反应更剧烈 D．铜片分别与浓硝酸、稀硝酸反应，剧烈程度不同 【答案】A 【解析】A 项中盐酸与醋酸浓度、体积相同，仅酸的性质（电离出 H⁺ 的能力）不同，体现反应物本身性质对速率的决定作用；B 项为温度、C 项为接触面积、D 项为浓度，均属外因。 【变式 1-2】亚氯酸盐（如 NaClO₂）可作漂白剂，在常温、不见光条件下可保存一年；在酸性溶液中发生反应 5HClO₂=4ClO₂↑＋H⁺＋Cl⁻＋2H₂O，开始时反应非常慢，一段时间后反应速率明显变快。对反应速率变快原因的猜测，最合理的是（　　） A．ClO₂⁻ 起催化作用 B．H⁺ 起催化作用 C．反应生成的 Cl⁻ 起催化作用 D．ClO₂ 逸出所致 【答案】C 【解析】反应开始时溶液中就存在 ClO₂⁻ 和 H⁺，但反应却很慢，说明二者均不起催化作用，A、B 错误；随着反应进行生成 Cl⁻，Cl⁻ 浓度逐渐增大，反应速率随之加快，最可能是 Cl⁻ 起催化作用，C 正确；ClO₂ 逸出会使浓度减小，不会使速率突然加快，D 错误。 知识点二　浓度、压强对反应速率的影响 1．浓度对反应速率的影响 项目 内容 实验原理 Na₂S₂O₃＋H₂SO₄=Na₂SO₄＋SO₂↑＋S↓＋H₂O，可根据溶液产生浑浊的先后判断速率大小 实验现象 两支试管中溶液均变浑浊，滴加 0.5 mol·L⁻¹ H₂SO₄ 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；减小反应物浓度，速率减小 注意：固体或纯液体的浓度视为常数，增加其用量对反应速率几乎无影响；但将固体粉碎以增大其接触面积，则能加快反应速率。 2．压强对反应速率的影响 压强对反应速率的影响仅适用于有气体参与的反应，其本质是压强改变引起气体浓度的改变： ● 恒温时：压缩容器体积 → 压强增大 → 气体浓度增大 → 反应速率增大； ● 恒温恒容时：充入气体反应物 → 浓度增大 → 速率增大；充入惰性气体 → 总压强增大，但各气体浓度不变 → 反应速率不变； ● 恒温恒压时：充入惰性气体 → 压强不变、容器体积增大 → 气体浓度减小 → 反应速率减小。 【例题 2】在一密闭容器中充入 1 mol H₂ 和 1 mol I₂，压强为 p，并在一定温度下发生反应 H₂(g)＋I₂(g)⇌2HI(g)。判断改变下列条件时反应速率的变化（填“增大”“减小”或“不变”）： (1) 保持容器容积不变，向其中充入 1 mol H₂：________； (2) 升高温度：________； (3) 扩大容器体积：________； (4) 保持容器内气体压强不变，向其中充入 1 mol H₂ 和 1 mol I₂：________； (5) 保持容器体积不变，向其中充入 1 mol N₂：________； (6) 保持容器内气体压强不变，向其中充入 1 mol N₂：________。 【答案】(1) 增大　(2) 增大　(3) 减小　(4) 不变　(5) 不变　(6) 减小 【解析】(1) 恒容充 H₂，c(H₂) 增大，速率增大；(2) 升温，活化分子百分数增大，速率增大；(3) 扩大体积，各物质浓度减小，速率减小；(4) 恒压充入等比例的 H₂、I₂，体积成比例增大，浓度不变，速率不变；(5) 恒容充 N₂，反应体系各物质浓度不变，速率不变；(6) 恒压充 N₂，体积增大，反应体系浓度减小，速率减小。 【变式 2-1】反应 3Fe(s)＋4H₂O(g)⇌Fe₃O₄(s)＋4H₂(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率加快的是（　　） A．①增加铁的量　②将容器体积缩小一半　③保持体积不变充入 N₂ 使压强增大　④保持体积不变充入水蒸气使压强增大 B．A．①④ C．B．②③ D．C．③④ E．D．②④ 【答案】D 【解析】① Fe 是固体，增加铁的量浓度不变，速率不变；② 容器体积缩小一半，气体浓度增大，速率加快；③ 恒容充 N₂，各物质浓度不变，速率不变；④ 恒容充水蒸气，反应物浓度增大，速率加快。故 ②④ 正确。 【变式 2-2】反应 3Fe(s)＋4H₂O(g)⇌Fe₃O₄(s)＋4H₂(g)在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．保持容积不变，增加 H₂O(g)的物质的量 B．将容器容积缩小一半 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】A 项，恒容增加 H₂O(g)，浓度增大，速率加快；B 项，容积缩小，气体浓度增大，速率加快；C 项，恒容充 Ar，Ar 不参与反应，体系各物质浓度不变，速率不变；D 项，恒压充 Ar，容积增大，气体浓度减小，速率减小。 知识点三　温度、催化剂对反应速率的影响 1．温度对反应速率的影响 ● 实验现象：两支盛有 Na₂S₂O₃ 与稀硫酸混合液的试管分别放入热水和冷水中，溶液均变浑浊，盛热水的试管先变浑浊； ● 规律：其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，速率减小。温度对反应速率的影响，对吸热反应、放热反应都适用，且升高温度时正、逆反应速率均增大。 2．催化剂对反应速率的影响 项目 内容 实验原理 2H₂O₂=2H₂O＋O₂↑，可根据产生气泡的明显程度判断速率大小 实验现象 不加催化剂（加等量蒸馏水）的试管中无明显现象，加入 MnO₂ 粉末（或 FeCl₃ 溶液）的试管中产生大量气泡，余烬木条复燃 实验结论 其他条件相同时，催化剂能显著改变化学反应速率（一般为加快） 催化剂的特点：催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率；具有高效性、选择性，反应前后其质量和化学性质不变；不能改变反应的方向和限度。 【例题 3】O₃ 在水中易分解，一定条件下 O₃ 的浓度减少一半所需时间 t 如下表（O₃ 起始浓度为 0.021 6 mol·L⁻¹）。下列说法正确的是（　　） A．pH 增大能加速 O₃ 分解，表明对 O₃ 分解起催化作用的是 H⁺ B．在 30 ℃、pH＝4.0 条件下，O₃ 的分解速率为 1.67×10⁻⁶ mol·L⁻¹·s⁻¹ C．由表中数据可知，O₃ 分解速率随温度升高而增大，随 pH 增大而减小 D．由递变规律可推得分解速率：40 ℃、pH＝3.0 ＞ 30 ℃、pH＝7.0 T/℃　t/min　pH 3.0 4.0 5.0 6.0 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7 【答案】B 【解析】温度一定时，O₃ 分解速率随 pH 增大而增大，说明起催化作用的是 OH⁻ 而非 H⁺，A、C 错误；B 项，30 ℃、pH＝4.0 时浓度减半用时 108 min，v＝(0.021 6/2)/(108×60)≈1.67×10⁻⁶ mol·L⁻¹·s⁻¹，正确；D 项两组条件温度、pH 均不同，无法直接比较速率大小，错误。 【变式 3-1】某实验小组用 0.1 mol·L⁻¹ Na₂S₂O₃ 溶液与稀硫酸反应研究外界条件对速率的影响，设计实验如下表。下列说法不正确的是（　　） A．实验②中 a＝5.0 B．出现浑浊时间：t₂＞t₁＞t₃ C．实验①②③均应先将溶液混合好后再置于不同温度的水浴中 D．该实验可探究浓度和温度对反应速率的影响 编号 温度/℃ V(Na₂S₂O₃)/mL V(H₂SO₄)/mL V(H₂O)/mL 出现浑浊时间/s ① 20 5.0 10.0 0 t₁ ② 20 5.0 5.0 a t₂ ③ 50 5.0 10.0 0 t₃ 【答案】C 【解析】A 项，由控制变量、溶液总体积相同，a＝5.0；B 项，速率 ③＞①＞②，故浑浊时间 t₂＞t₁＞t₃；C 项，应先将各溶液置于设定温度的水浴中，再迅速混合反应，若先混合再控温则反应已在控温前发生，错误；D 项，①②浓度不同、①③温度不同，可分别探究。 【变式 3-2】探究反应 2KMnO₄＋5H₂C₂O₄＋3H₂SO₄=K₂SO₄＋2MnSO₄＋10CO₂↑＋8H₂O 速率的影响因素，实验数据如下表。下列说法不正确的是（　　） A．a＜12.7 B．b＞6.7 C．用 KMnO₄ 表示的反应速率：实验③＞实验① D．可通过比较收集相同体积 CO₂ 所消耗的时间来判断速率快慢 编号 温度/℃ 催化剂 KMnO₄（V/mL，c/mol·L⁻¹） H₂C₂O₄（V/mL，c/mol·L⁻¹） 褪色时间/min 1 25 0.5 g 4，0.1 8，0.2 12.7 2 80 0.5 g 4，0.1 8，0.2 a 3 25 0.5 g 4，0.01 8，0.2 6.7 4 25 无 4，0.01 8，0.2 b 【答案】C 【解析】A 项，实验②温度更高，速率更快，褪色时间更短，a＜12.7；B 项，实验④无催化剂，速率更慢，b＞6.7；C 项，实验①中 KMnO₄ 浓度是实验③的 10 倍，而用时不到其 2 倍，故用 KMnO₄ 表示的速率实验①＞实验③，错误；D 项，反应只生成 CO₂ 一种气体，可由收集相同体积气体的时间判断速率，正确。 知识点四　变量控制与反应速率的实验探究 当多个因素同时影响某一反应的速率时，常采用“变量控制法”：在其他因素保持不变的前提下，只改变其中一个因素，研究该因素对反应速率的影响，从而逐一弄清各因素与所探究问题的关系。其一般思维流程如下： 图1　变量控制探究实验的思维流程 【例题 4】为探究催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响，某兴趣小组设计如图装置（甲、乙锥形瓶中均盛 5 mL 12% H₂O₂ 溶液，分别用胶头滴管滴入 5 滴 0.1 mol·L⁻¹ FeCl₃ 溶液和 5 滴 0.1 mol·L⁻¹ CuSO₄ 溶液，每隔 10 s 观测注射器中气体体积）。 (1) 仪器 A 的名称是________； (2) 实验前检验该装置气密性的方法是________； (3) 若甲装置在相同时间内收集到的气体体积大于乙装置，能否推测 Fe³⁺ 对 H₂O₂ 分解的催化效果比 Cu²⁺ 好？________，请说明理由：________。 图2　催化剂对 H₂O₂ 分解影响的探究装置 【答案】(1) 锥形瓶 (2) 塞紧胶塞，将注射器活塞向外拉出一定距离，一段时间后松开，若活塞能回到原位，则气密性良好 (3) 不能　所用盐溶液的酸根离子（Cl⁻、SO₄²⁻）不同，可能对实验产生干扰 【解析】(1) 仪器 A 为锥形瓶；(2) 利用注射器活塞拉出、松开后能否复位判断气密性；(3) 甲、乙所用 FeCl₃、CuSO₄ 的阴、阳离子均不同，催化作用可能来自酸根离子，故不能仅凭气体多少断定 Fe³⁺ 催化效果更好，应选用阴离子相同的盐（如 FeCl₃ 与 CuCl₂）作对照。 【变式 4-1】某温度下按如图装置实验，锥形瓶内盛 6.5 g 锌粒（颗粒大小基本相同），分液漏斗中加入 40 mL 2.5 mol·L⁻¹ 稀硫酸，产生的 H₂ 收集在注射器中，0～10 s 内收集到气体折算为标准状况为 44.8 mL。下列说法不正确的是（　　） A．将稀硫酸改为浓硫酸，生成 H₂ 的速率变快 B．忽略溶液体积变化，用 H⁺ 表示 10 s 内的速率为 0.01 mol·L⁻¹·s⁻¹ C．忽略溶液体积变化，用 Zn²⁺ 表示 10 s 内的速率为 0.3 mol·L⁻¹·min⁻¹ D．可通过测定溶液的 pH 来测定反应速率 图3　锌与稀硫酸反应速率的测定装置 【答案】A 【解析】A 项，浓硫酸具有强氧化性，与锌反应生成 SO₂ 而不生成 H₂，错误；B 项，n(H₂)＝0.044 8/22.4＝0.002 mol，消耗 H⁺ 0.004 mol，v(H⁺)＝0.004/(0.04×10)＝0.01 mol·L⁻¹·s⁻¹；C 项，生成 Zn²⁺ 0.002 mol，v(Zn²⁺)＝0.002/(0.04×10)×60＝0.3 mol·L⁻¹·min⁻¹；D 项，反应中 H⁺ 浓度逐渐减小，可由 pH 变化测定速率。 【变式 4-2】酸性 KMnO₄ 溶液与 H₂C₂O₄ 溶液反应（KMnO₄ 为紫红色、Mn²⁺ 近无色）。某小组欲探究温度对该反应速率的影响，每组分别在 0 ℃ 和 80 ℃ 下进行，下列方案最能实现探究目的的是（　　） A．KMnO₄ 过量，记录至气体不再产生所需的时间 B．H₂C₂O₄ 过量，记录至气体不再产生所需的时间 C．H₂C₂O₄ 过量、KMnO₄ 少量，记录溶液完全褪色所需的时间 D．KMnO₄ 过量、H₂C₂O₄ 少量，记录溶液完全褪色所需的时间 【答案】C 【解析】探究温度影响应只让温度不同，其余条件相同，且终点现象要明显、易控制。“气体不再产生”不易准确判断，A、B 不合适；KMnO₄ 过量时溶液始终显紫红色，无法观察到完全褪色，D 错误；H₂C₂O₄ 过量、KMnO₄ 少量时，KMnO₄ 可完全反应而褪色，由褪色时间长短即可比较不同温度下的速率，C 正确。 知识点五　化学反应速率的调控——速率与产量 在金属与酸反应制取气体等问题中，常需“改变反应速率而不影响气体产量”，判断时应同时考虑速率与反应物的量两个方面： ● 加快速率、不改变 H₂ 产量：升高温度、增大酸的浓度、增大固体表面积（粉末）、滴加少量不消耗主体金属的催化剂等； ● 减慢速率、不改变 H₂ 产量：加水稀释、加入不参与反应的盐溶液（如 NaCl、Na₂SO₄ 溶液）、加入醋酸钠（生成弱酸使 H⁺ 浓度暂时减小，但 H⁺ 总物质的量不变）； ● 会改变 H₂ 产量的情形：加入 CuSO₄ 形成原电池虽加快速率，但消耗部分金属使 H₂ 减少；加入硝酸、硝酸盐或改用浓硫酸，因强氧化性而不产生 H₂。 【例题 5】少量铁粉与 100 mL 0.01 mol·L⁻¹ 稀盐酸反应，反应速率太慢。为了加快反应速率而不改变 H₂ 的产量，可以使用的方法是（　　） A．①由铁粉换铁块　②加 NaNO₃ 固体　③改用 98% 浓硫酸　④加 CH₃COONa 固体　⑤加 NaCl 溶液　⑥滴入几滴 CuSO₄ 溶液　⑦升高温度（不考虑 HCl 挥发）　⑧改用 100 mL 0.1 mol·L⁻¹ 盐酸 B．A．③⑤ C．B．①③ D．C．⑥⑦ E．D．⑦⑧ 【答案】D 【解析】① 铁块接触面积小，速率减慢；② 加 NaNO₃ 形成硝酸环境，不产生 H₂；③ 浓硫酸使铁钝化；④ CH₃COONa 生成弱酸，速率减慢；⑤ NaCl 溶液稀释，速率减慢；⑥ CuSO₄ 与铁置换出铜形成原电池，速率加快但消耗铁使 H₂ 减少；⑦ 升温速率加快且 H₂ 产量不变；⑧ 改用浓度更大的盐酸，H⁺ 增多会使 H₂ 增多——但本题铁少量、酸过量，原 0.001 mol HCl 已过量，改用 0.01 mol 盐酸后铁仍完全反应，H₂ 由铁决定而不变，仅速率加快。故 ⑦⑧ 正确。 【变式 5-1】100 mL 6 mol·L⁻¹ H₂SO₄ 与过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应速率但又不影响生成 H₂ 的总量，可向反应物中加入适量（　　） A．碳酸钠固体 B．水 C．硫酸铜溶液 D．硫酸铵固体 【答案】B 【解析】A 项，碳酸钠消耗 H⁺，H₂ 产量减少；B 项，加水使 H⁺ 浓度减小、速率减慢，但 H⁺ 总物质的量不变，H₂ 产量不变；C 项，CuSO₄ 与锌形成原电池，速率加快；D 项，硫酸铵与锌反应可能使 H₂ 增多。 【变式 5-2】探究一定质量的锌粒与足量 2 mol·L⁻¹ 稀硫酸反应时，能减慢反应速率又不影响 H₂ 体积的条件是（　　） A．加入一定量醋酸钠固体 B．加入一定量硫酸铜固体 C．加入一定量 KNO₃ 溶液 D．加入一定体积 Na₂SO₄ 溶液 【答案】A、D 【解析】A 项，醋酸钠与 H⁺ 生成弱酸醋酸，H⁺ 浓度减小、速率减慢，但反应后 H⁺ 总量不变，H₂ 体积不变；B 项，硫酸铜与锌形成原电池，速率加快且消耗锌；C 项，KNO₃ 在酸性条件下具有强氧化性，不产生 H₂；D 项，Na₂SO₄ 溶液起稀释作用，速率减慢而 H⁺ 总量不变，H₂ 体积不变。 四、课堂练习　限时10分钟，检验当堂学习效果 【练习 1】下列说法正确的是（　　） A．反应 A(s)＋B(g)⇌C(g)＋D(g)，加入 A，反应速率加快 B．反应 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＋3H₂⇌2NH₃，恒压时充入 He，反应速率不变 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 H₂ 的速率加快 【答案】D 【解析】A 为固体，加入后浓度不变，速率不变，A 错；升高温度，无论放热吸热，速率均加快，B 错；恒压充 He，容器体积增大，反应物浓度减小，速率减慢，C 错；锌置换出铜形成原电池，速率加快，D 正确。 【练习 2】把下列四种 X 溶液分别加入四个盛有 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】最终溶液体积均为 50 mL，反应速率由混合后 X 的浓度决定，即由稀释前 X 的物质的量决定。四项 n(X) 分别为 0.06、0.04、0.04、0.02 mol，A 项最大。 【练习 3】对于反应 COCl₂(g)⇌CO(g)＋Cl₂(g)（ΔH＞0），改变下列条件一定不能加快反应速率的是（　　） A．压缩体积 B．增加 CO 浓度 C．加入催化剂 D．恒容下通入惰性气体 【答案】D 【解析】压缩体积、增大 CO 浓度、加入催化剂均能加快反应速率；恒容通入惰性气体，体系各物质浓度不变，反应速率不变，故选 D。 【练习 4】对于 100 mL 1 mol·L⁻¹ 盐酸与铁片的反应，采取下列措施：①升高温度；②改用 100 mL 3 mol·L⁻¹ 盐酸；③多用 300 mL 1 mol·L⁻¹ 盐酸；④用等量铁粉代替铁片；⑤改用 98% 浓硫酸。其中能使反应速率加快的是（　　） A．A．①③④ B．B．①②④ C．C．①②③④ D．D．①②③⑤ 【答案】B 【解析】① 升温加快；② c(H⁺) 增大，加快；③ c(H⁺) 不变，速率不变；④ 铁粉接触面积大，加快；⑤ 浓硫酸使铁钝化，不产生 H₂。故 ①②④ 正确。 【练习 5】相同条件下做 H₂O₂ 分解对比实验，①加入 MnO₂、②不加 MnO₂。下列能正确表示放出 O₂ 的体积随时间变化关系的是（　　） A．①曲线斜率大、先到达与②相同的最终体积 B．①最终产生 O₂ 体积比②大 C．②曲线斜率大、反应更快 D．两条曲线完全重合 【答案】A 【解析】H₂O₂ 量相同时，最终产生 O₂ 体积相同；①加入 MnO₂ 作催化剂，分解更快、曲线斜率大，先反应完，故选 A。 【练习 6】下列装置或操作能达到实验目的的是（　　） A．用长颈漏斗加酸的装置，根据生成 H₂ 体积测定 H₂ 生成速率 B．用相同浓度 KMnO₄、不同浓度草酸，依据褪色快慢比较浓度对速率的影响 C．在盛水广口瓶中插入 U 形管，向瓶内加入钠与水反应，依据 U 形管两侧液面高低判断反应的热效应 D．用浓度、温度均不同的两组实验，依据出现浑浊快慢比较温度对速率的影响 【答案】C 【解析】A 项，H₂ 会从长颈漏斗逸出，无法准确测定；B 项，应保持 KMnO₄ 浓度相同、改变草酸浓度，且需使草酸过量；C 项，钠与水反应放热使瓶内气体受热膨胀，U 形管液面出现高低差，可判断热效应，正确；D 项有浓度、温度两个变量，无法得出结论。 五、课后作业　A组·基础巩固　B组·能力提升 A组　基础巩固 【作业 1】下列有关化学反应速率的说法正确的是（　　） A．一定量硫酸与铁片反应时加入氯化钾溶液，反应速率不变 B．增加反应物的质量，反应速率一定加快 C．合成氨为放热反应，升高温度正反应速率减慢 D．等浓度的盐酸和醋酸分别与大小相同的大理石反应，速率相同 【答案】D 【解析】A 项，加 KCl 溶液使体积增大，H⁺ 浓度减小，速率减慢；B 项，反应物为固体时增加质量浓度不变，速率不变；C 项，升温正、逆反应速率均增大；D 项，两酸 c(H⁺) 相同时与相同大理石反应速率相同，正确。 【作业 2】四支试管中盛等质量的锌、等体积的酸，其中生成 H₂ 反应速率最快的是（　　） A．2 mol·L⁻¹ H₂SO₄，20 ℃，锌粉 B．4 mol·L⁻¹ HNO₃，40 ℃，锌粉 C．2 mol·L⁻¹ H₂SO₄，20 ℃，锌块 D．3 mol·L⁻¹ HCl，20 ℃，锌粉 【答案】A 【解析】HNO₃ 具有强氧化性，与锌反应不生成 H₂，B 排除；A、C、D 温度相同，A、D 为锌粉接触面积大，而 A 中 H₂SO₄ 电离出的 c(H⁺) 大于 D 中 HCl，故 A 反应最快。 【作业 3】等质量的锌与过量一定浓度稀硫酸在不同条件下反应（Ⅰ：2.0 mol·L⁻¹、30 ℃、块状；Ⅱ：2.5 mol·L⁻¹、30 ℃、块状；Ⅲ：2.5 mol·L⁻¹、50 ℃、粉末；Ⅳ：2.5 mol·L⁻¹、50 ℃、块状），测得 H₂ 体积随时间变化。下列说法不正确的是（　　） A．曲线 a、b、c、d 依次对应实验组 Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ B．对比 Ⅰ、Ⅱ 可说明浓度对反应速率的影响 C．对比 Ⅱ、Ⅳ 可说明温度对反应速率的影响 D．用浓度相同的盐酸代替硫酸，因都是强酸，反应速率不变 【答案】D 【解析】由各组条件可得速率 Ⅲ＞Ⅳ＞Ⅱ＞Ⅰ，曲线 a、b、c、d 与之对应，A 正确；Ⅰ、Ⅱ 仅浓度不同，Ⅱ、Ⅳ 仅温度不同，可分别探究浓度、温度影响，B、C 正确；相同浓度的盐酸与硫酸中 c(H⁺) 不同（硫酸为二元酸），改用盐酸后 c(H⁺) 减小，速率减慢，D 错误。 【作业 4】一定温度下，将 1 mol A 和 2 mol B 放入 5 L 密闭容器中发生反应 A(s)＋2B(g)⇌C(g)＋2D(g)（ΔH＜0），5 min 后测得 B 的浓度减少了 0.2 mol·L⁻¹。下列叙述正确的是（　　） A．加入少量 A，反应速率加快 B．5 min 内用 C 的浓度变化表示的速率为 0.02 mol·L⁻¹·min⁻¹ C．恒容充入氦气使压强增大，反应速率加快 D．升高温度，正反应速率减小、逆反应速率加快 【答案】B 【解析】A 为固体，加入少量 A 速率不变，A 错；Δc(C)＝Δc(B)/2＝0.1 mol·L⁻¹，v(C)＝0.1/5＝0.02 mol·L⁻¹·min⁻¹，B 正确；恒容充氦气，反应体系浓度不变，速率不变，C 错；升温正、逆反应速率均加快，D 错。 【作业 5】用图示装置进行实验 X（25 mL 0.2 mol·L⁻¹ 盐酸）和 Y（50 mL 0.1 mol·L⁻¹ 盐酸），镁均过量，每隔半分钟测定放出气体体积。下列能正确表示结果的是（　　） A．X、Y 最终 H₂ 体积相同，X 曲线斜率较大 B．X 最终 H₂ 体积大于 Y C．Y 最终 H₂ 体积大于 X D．X、Y 最终 H₂ 体积相同，两条曲线斜率相同 【答案】A 【解析】两组 n(H⁺) 均为 0.005 mol，且镁过量，故最终生成 H₂ 体积相同；X 中盐酸浓度较大，反应速率较大、曲线斜率较大，故选 A。 【作业 6】用足量铁片与一定量稀硫酸反应制取 H₂，下列措施既能使 H₂ 生成速率加快，又不影响 H₂ 产量的是（　　） A．滴入适量 Na₂SO₄ 溶液 B．改用 98% 浓硫酸 C．加入少量碳酸钠固体 D．不用铁片，改用等质量铁粉 【答案】D 【解析】A 项，Na₂SO₄ 溶液稀释使速率减慢；B 项，浓硫酸使铁钝化，无 H₂ 生成；C 项，碳酸钠消耗 H⁺，速率减慢且 H₂ 产量降低；D 项，铁粉接触面积大，速率加快而 H₂ 产量由硫酸决定、保持不变。 B组　能力提升 【作业 7】已知反应 3Fe(s)＋4H₂O(g)⇌Fe₃O₄(s)＋4H₂(g)在密闭容器中达到平衡，改变下列条件，判断其正反应速率的变化（填“增大”“减小”或“不变”）： (1) 增加 Fe 的量：正反应速率________； (2) 将容器容积缩小一半：正反应速率________； (3) 保持容器容积不变，充入 N₂ 使体系压强增大：正反应速率________； (4) 保持压强不变，充入 N₂ 使容器容积增大：正反应速率________。 【答案】(1) 不变　(2) 增大　(3) 不变　(4) 减小 【解析】(1) Fe 为固体，增加其量浓度不变，速率不变；(2) 容积缩小，气体浓度增大，速率增大；(3) 恒容充 N₂，水蒸气和 H₂ 浓度不变，速率不变；(4) 恒压充 N₂，容积增大，水蒸气和 H₂ 浓度减小，速率减小。 【作业 8】Ⅰ. 一定温度下，在 2 L 密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的物质的量随时间变化如图。Ⅱ. KI 溶液在酸性条件下能与 O₂ 反应，现有不同温度下的实验记录（30～70 ℃，显色时间依次为 160、80、40、20、10 s）。 Ⅰ.(1) 从开始到 10 s，用 Z 表示的速率为________，X 的物质的量浓度减少了________，Y 的转化率为________； Ⅰ.(2) 该反应的化学方程式为________； Ⅱ.(1) 该反应的离子方程式为________； Ⅱ.(2) 该实验的目的是探究________； Ⅱ.(3) 除 KI、H₂SO₄ 溶液外还需要的试剂是________； Ⅱ.(4) 实验中还必须控制不变的是________（填字母：A．温度　B．试剂浓度　C．试剂用量　D．试剂添加顺序）。 图4　X、Y、Z 的物质的量随时间的变化 【答案】Ⅰ.(1) 0.079 mol·L⁻¹·s⁻¹　0.395 mol·L⁻¹　79.0% Ⅰ.(2) X(g)＋Y(g)⇌2Z(g) Ⅱ.(1) 4H⁺＋4I⁻＋O₂=2I₂＋2H₂O Ⅱ.(2) 温度对反应速率的影响 Ⅱ.(3) 淀粉溶液 Ⅱ.(4) CD 【解析】Ⅰ.(1) v(Z)＝1.58/(2×10)＝0.079；X 浓度减少 (1.20−0.41)/2＝0.395；Y 转化率 (1.00−0.21)/1.00＝79.0%；(2) Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.79∶0.79∶1.58＝1∶1∶2。Ⅱ. 用淀粉检验生成的 I₂，温度越高显色时间越短；为只研究温度影响，试剂用量与添加顺序须保持一致。 【作业 9】某研究性学习小组利用 H₂C₂O₄ 溶液与酸性 KMnO₄ 溶液的反应（2KMnO₄＋5H₂C₂O₄＋3H₂SO₄=K₂SO₄＋2MnSO₄＋10CO₂↑＋8H₂O）探究外界条件对速率的影响，实验方案如下（各溶液体积之和均为 8 mL；A：293 K，KMnO₄ 2 mL/0.02，H₂C₂O₄ 6 mL/0.1，水 0，5 s；B：293 K，KMnO₄ 2 mL/0.02，H₂C₂O₄ 5 mL/0.1，水 V₁，7 s；C：313 K，KMnO₄ 2 mL/0.02，H₂C₂O₄ V₂，水 1.0，t）。 (1) V₁＝________； (2) 通过实验________（填序号）可探究浓度变化对速率的影响； (3) C 组溶液褪色时间 t________7 s（填“＞”“＜”或“＝”）； (4) A 组反应速率 v(KMnO₄)＝________； (5) 实验测得体系温度仅升高 0.5 ℃，猜想速率先加快与生成的 MnSO₄ 催化有关，设计实验验证：________。 图5　反应速率随时间的变化 【答案】(1) 1.0　(2) A、B　(3) ＜　(4) 0.001 mol·L⁻¹·s⁻¹ (5) 取两份等量、等浓度的酸性 KMnO₄ 与 H₂C₂O₄ 溶液，一份加入少量 MnSO₄ 固体（或溶液），另一份加入等量蒸馏水，记录从反应开始到溶液褪色所需时间，若加 MnSO₄ 的褪色更快，则猜想成立 【解析】(1) 总体积为 8 mL，V₁＝8−2−5＝1.0，V₂＝5.0；(2) A、B 温度相同、H₂C₂O₄ 体积不同，可探究浓度影响；(3) C 温度更高，速率更快，t＜7；(4) 混合后 KMnO₄ 浓度为 0.02×2/8＝0.005，5 s 褪色，v＝0.005/5＝0.001 mol·L⁻¹·s⁻¹；(5) 用控制变量、加入 MnSO₄ 作对照验证其催化作用。 【作业 10】某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物（降冰片烯）浓度与催化剂浓度、时间关系如图（①催化剂 0.035 mol·L⁻¹；②催化剂 0.070 mol·L⁻¹；③催化剂 0.035 mol·L⁻¹）。反应物消耗一半所需时间称为半衰期，下列说法错误的是（　　） A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大 B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大 C．条件①下，反应速率为 0.012 mol·L⁻¹·min⁻¹ D．条件②下降冰片烯起始浓度为 3.0 mol·L⁻¹ 时，半衰期为 62.5 min 图6　降冰片烯浓度与催化剂浓度、时间的关系 【答案】B 【解析】对比曲线①②，催化剂浓度越大，反应完成所需时间越短，速率越大，A 正确；对比①③，降冰片烯浓度①为③的两倍，所用时间也约为两倍，速率相等，说明速率与降冰片烯浓度无关，B 错误；条件①中 3.0 mol·L⁻¹ 降冰片烯约 250 min 反应完，v＝3.0/250＝0.012，C 正确；条件②中浓度减半（3.0→1.5）所用时间约 62.5 min，即半衰期为 62.5 min，D 正确。 学科网（北京）股份有限公司 $