2.1.3 化学反应速率重点题型突破 课件 -2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

新人教版 化学 选必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3课时 化学反应速率重点题型突破 1.了解实际反应中多因素对化学反应速率影响的普遍性，通过实例分析，进一步加深理解外因对化学反应速率的影响 2.了解催化剂的催化机理，能准确分析反应机理图 3.了解速率方程与速率常数 教学目标 重点：通过实例分析，进一步加深理解外因对化学反应速率的影响 难点：速率常数的运用 教学重难点 影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 活化分子百分数 增大反应物 浓度 增大压强 升高温度 加催化剂 增加 增加 不变 增加 加快 增加 增加 不变 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 不变 增加 增加 增加 加快 旧知复习 三、用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的外因 4.解释催化剂 能量 反应过程 生成物 反应物 反应热 E1 E2 活化分子 加了催化剂 没加催化剂 加入 催化剂 活化分子百分数提高 单位时间有效碰撞次数增加 反应速率加快 降低化学反应所需的活化能 单位体积内 活化分子数不变 只降低反应的活化能，不改变反应热 一、催化剂的应用 (1) 内容 1.过渡态理论 化学反应并不是通过反应物分子的简单碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能的过渡态，形成这个过渡态必须吸收一定的能量，这个过渡态也称为活化络合物，所以又称为活化络合物理论 活化络合物是一种高能量的不稳定的反应物原子组合体，它能较快的分解为新的能量较低、较稳定的生成物。 (2) 活化能(Ea) 活化能(Ea)是处在过渡态的活化络合物分子平均能量与反应物分子平均能量的差值。 化学反应中反应速率最慢的一步基元反应决定了整个反应的速率，催化剂主要是参与化学反应，改变反应历程，降低原反应中活化能最大的一步反应。 活化能降低越多，催化的速率越快。 一、催化剂的应用 (3) 催化剂特点 ①催化剂具有高效性和选择性 某种催化剂对某一反应可能催化活性很强，但对其他反应不一定具有催化作用，可以选用合适的催化剂来调控反应。 ②催化剂的催化活性除了与自身成分有关外，还与粒径、合成方法等因素以及温度、压强等条件有关 催化剂发挥作用需要维持在活性温度范围内，温度过高，催化活性降低。 ③尽管催化剂反应前后组成不变，但催化剂的形态(如固体催化剂颗粒大小)常有明显的变化。 一、催化剂的应用 (1) 催化剂参与反应（均相） 2.催化机理 每一个基元反应都经历一个过渡态，当催化剂参与化学反应时，改变了反应历程(反应途径)，产生新的过渡态，生成能量更低的中间产物，降低了反应达到过渡态所需要的活化能，使反应易于发生，速率增大。 这就是我们经常说的催化剂改变反应途径，降低反应的活化能。 注意:使用催化剂，不会改变化学反应的反应热△H。 一、催化剂的应用 (2) 吸附催化（非均相） 2.催化机理 催化反应一般过程(简化的过程) ①反应物扩散到催化剂表面； ②反应物被吸附在催化剂表面(放热)； ③被吸附的反应物发生化学反应生成产物（断键+成键）； ④产物的解吸。(吸热) 例氮气与氢气在催化剂表面发生合成氨反应的微粒变化历程如图所示。 扩散 吸附 反应 解吸 一、催化剂的应用 3.催化机理图与能垒图分析 例1.CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应，其相对能量与反应历程如图所示。第一步：Fe*+N2O = FeO*+ N2，第二步：FeO*+CO = Fe*+CO2。下列叙述错误的是 A.Fe*是反应的催化剂 B.第一步反应比第二步反应快 C.两步反应均为放热反应 D.总反应为CO+N2O===N2+CO2 B 活化能越低，反应速率越快，则第一步反应比第二步反应慢 第一步Fe*被消耗，第二步Fe*又生成，说明Fe*是反应的催化剂 根据反应历程图，可知两步反应的生成物的总能量均低于反应物的总能量，则两步反应均为放热反应 一、催化剂的应用 3.催化机理图与能垒图分析 例2.甲酸被认为是理想的氢能载体，我国科技工作者运用DFT计算研究单分子HCOOH在催化剂表面分解产生H2的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。 回答下列问题： (1)该历程中决定正反应速率步骤的能垒(活化能)E正=　　　　eV，该步骤的反应方程式为 　　　 　。  (2)该历程中甲酸分解制氢气的热化学方程式为______________________。 0.98 HCOOH* = HCOO*+H* HCOOH(g) = CO2(g)+H2(g)　ΔH=-0.15NA eV·mol-1 反应机理能垒图既能反映化学反应中的物质变化，又能反映能量变化。解答此类问题时应注意： (1)能垒图中涉及物质的能量往往是指一个分子变化过程的能量变化，其单位一般为eV(电子伏特)。活化能Ea一般指每摩尔物质反应的能量变化，其单位多为kJ·mol-1。 (2)催化反应历程一般为扩散→吸附→断键→成键→脱附。要关注断键和成键的部位及元素化合价的变化。 (3)复杂反应的反应速率由基元反应中活化能(能垒)最大的慢反应决定。 归纳总结 一、催化剂的应用 4.催化剂的特点及催化效率分析 例3.(2024·杭州高级中学质检)反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如图所示。下列有关四种不同反应进程的说法不正确的是 A.进程Ⅰ是放热反应 B.在进程 Ⅳ 中，反应速率取决于S·Z→P·Z C.从S→P整个过程看，单位时间 单位体积内，反应物分子发生有效碰撞次数：Ⅱ>Ⅲ D. X、Y、Z均起到催化效果，但催化效果不一样 D 二、化学反应的速率方程与速率常数 1.表示反应速率和反应物浓度之间定量关系的方程形式 对于一般反应：aA+bB ⇌ cC+dD 速率方程：v=kcx(A)·cy(B) 通常设计对照实验，用改变物质数量的比例法来确定x、y。 2.反应速率常数k k的大小与反应物的自身性质、温度、催化剂等有关，但不随反应物浓度的变化而改变。一般来说，对同一反应，温度升高，k值增大，反应速率加快。 二、化学反应的速率方程与速率常数 3.例题分析 例4.已知2N2O(g) = 2N2(g)+O2(g)的速率方程为v=k·cn(N2O)(k为速率常数，只与温度、催化剂有关)。实验测得，N2O在催化剂X表面反应的变化数据如下： t/min 0 10 20 30 40 50 60 70 c(N2O)/(mol·L-1) 0.100 0.080 c1 0.040 0.020 c2 c3 0 下列说法不正确的是 A.n=0，c1>c2=c3 B.t=10 min时，v(N2O)=2.0×10-3 mol· C.相同条件下，增大N2O的浓度或催化剂X的表面积，都能加快反应 速率 D.保持其他条件不变，若N2O起始浓度为0.200 mol·L-1，当浓度减至一 半时共耗时50 min C 三、多因素影响下的化学反应速率变化 1.常见影响反应速率的因素 浓度、温度、压强、催化剂活性、接触面积等 2.随反应的进行反应速率减小的情况可能有 (1)反应物浓度减小 (2)反应温度过高，催化剂失去活性 (3)沉淀覆盖在固体表面，阻碍反应的继续进行 3.随反应的进行反应速率增大的情况可能有 (1)反应放热，反应体系温度升高 (2)反应生成物对反应有催化作用 (3)温度升高，催化剂活性增强等 4.不能改变化学反应速率的几种情况 (1)加入纯固体、纯液体反应物。 (2)对应有气体参与的反应，恒容条件下，向反应容器中加入不反应的气体。 1.(2024·上海市控江中学高二练习)用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)。下列分析正确的是 A.EF段，用HCl表示该反应的平均反应速率为 0.3 mol·L-1·min-1 B.EF段表示的平均反应速率最大，主要原因 是反应放热 C.F点收集到的CO2的量最多 D.OE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为 2∶6∶7 B 解答此类问题关键点 (1)控制唯一变量，定一议二。 (2)根据起点、指定时间终点坐标计算反应速率。 (3)明确曲线斜率代表反应速率。 典例剖析 2.下列表格中的各种情况，可以用对应图像表示的是 选项 反应 甲 乙 A 外形、大小相同的金属与水反应 Na K B 不同浓度的H2C2O4溶液各2 mL分别与 4 mL 0.01 mol·L-1的KMnO4溶液反应 0.1 mol·L-1的H2C2O4溶液 0.2 mol·L-1的H2C2O4溶液 C 5 mL 0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液与5 mL 0.1 mol·L-1 H2SO4溶液反应 热水 冷水 D 5 mL 4%的过氧化氢溶液分解放出O2 无MnO2粉末 加MnO2粉末 C 典例剖析 1.(2025·西安高二期末)用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M，为研究降解效果设计如下对比实验探究温度、浓度和pH对降解速率和效果的影响，实验测得M的浓度与时间关系如图所示。 实验编号 温度/℃ pH ① 25 1 ② 45 1 ③ 25 7 ④ 25 1 下列说法不正确的是 A.实验①在15 min内M的降 解速率为 1.33×10-5 mol·L-1·min-1 B.若其他条件相同，实验①②说明升高温 　度，M降解速率增大 C.若其他条件相同，实验①③证明pH越高， 　越不利于M的降解 D.实验①④说明M的浓度越小，降解的速率越快 D 课堂练习 2.反应A→C分两步进行：①A→B， ②B→C。反应过程的能量变化曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。按要求回答下列问题： (1)整个反应中ΔH＝____________________。 (2)使用催化剂______(填“能”或“不能”)影响该反应的反应热。 (3)三种化合物中_____最稳定。 ΔH＝E1－E2＋E3－E4 不能 C 课堂练习 3.已知反应：2NO(g)＋Br2(g) ⇌ 2NOBr(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，其反应机理如下： ①NO(g)＋Br2(g)　　NOBr2(g)　快 ②NO(g)＋NOBr2(g)　　2NOBr(g)　慢 下列有关该反应的说法正确的是 A.该反应的速率主要取决于①的快慢 B.NOBr2是该反应的催化剂 C.正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol－1 D.增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 C 课堂练习 “线性”反应历程图 4.研究表明CO与N2O在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为：①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)；②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说法正确的是 A.反应①是氧化还原反应，反 应②是非氧化还原反应 B.两步反应均为放热反应，总 反应的化学反应速率由反应 ②决定 C.Fe＋使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物 D.若转移1 mol电子，则消耗11.2 L N2O C 课堂练习 “环式”反应历程图 5.我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，由CO2和H2转化为产品CH4的反应历程，其示意图如下： 下列说法不正确的是 A.总反应方程式为：CO2＋4H2　　CH4＋2H2O B.催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 C.在反应历程中，H—H与C==O断裂吸收能量 D.反应过程中，催化剂参与反应，改变反应路径，降低反应的活化能 √ 课堂练习 6.热催化合成氨面临的两难问题是：釆用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了Ti－H－Fe双温区催化剂(Ti－H区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃)。Ti－H－Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是 A.①为氮氮三键的断裂过程 B.①②③在低温区发生 C.④为N原子由Fe区域向Ti－H区 域的传递过程 D.使用Ti－H－Fe双温区催化剂使 合成氨反应转变为吸热反应 C 课堂练习 新人教版 化学 选修1 第二章 化学反应速率 与化学平衡 谢谢观看     $