1、第第 2 2 课时课时 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 活化能活化能 核心素养发展目标 1.宏观辨识与微观探析：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，并能从活化分子的有效碰撞等微观的角度进行分析解释。2.证据推理与模型 认知：建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型，即“实验现象影响规律理 论解释”，促进“证据推理”核心素养的发展。3.科学探究：通过定性与定量研究影响化学 反应速率的因素，提高学生设计探究方案、进行实验探究的能力。 一、影响化学反应速率的因素 1内因 在相同条件下，不同的化学反应的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
2、实验探究 (1)实验：定性探究影响化学反应速率的外界因素 实验原理 Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O 2H2O2= 催化剂 2H2OO2 实验方案设计 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 浓度 均出现浑浊，但后者出 现浑浊更快 增大浓度，化学反 应速率增大 温度 混合后均出现浑浊，但 70 热水一组首先出现 浑浊 升高温度，化学反 应速率增大 催化剂 前者无明显现象，后者 出现大量气泡 催化剂能加快化学 反应速率 (2)实验：反应速率的定量测定和比较 实验步骤 取一套装置(如图所示)， 加入40 mL 1 mol L 1的硫酸和锌粒， 测量收集10 mL H 2 所需的
3、时间。 取另一套装置，加入 40 mL 4 mol L 1 的硫酸和锌粒，测量收集 10 mL H2所需的时间。 实验现象 锌与稀硫酸反应产生气泡(写现象)，收集 10 mL 气体，所用时间比所用时间 短。 实验结果 加入试剂 反应时间 (填“长”或“短”) 反应速率 (填“快”或“慢”) 40 mL 1 mol L 1 硫酸 长 慢 40 mL 4 mol L 1 硫酸 短 快 实验结论 4 mol L 1 硫酸与锌反应比 1 mol L 1 硫酸与锌反应的速率快。 注意事项 锌的颗粒(即表面积)大小基本相同；40 mL 的稀硫酸要迅速加入；装置气 密性良好，且计时要迅速准确；气体收集可以用
4、排水量气装置(如图所示)代替。 实验讨论 除本实验测定反应速率的方法外，可行的方案还有(至少填两种)： 测定一定时间内产生的 H2的体积； 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。 3外因 (1)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。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 化剂可以改变化学反应速率。 (2)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 24 倍。这表明温度 对反应速率的影响非常显著。 (3)压强对化学反应速率的影响 研究对象气体模型的理解 对于气体来说，
5、在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比。如图所示： 由图可知：其他条件不变时，增大压强，气体体积缩小，浓度增大。 影响规律 对于有气体参加的化学反应，在相同温度下，增大压强(减小容器容积)，反应速率增大；减 小压强(增大容器容积)，反应速率减小。 (4)其他影响化学反应速率的因素：如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研 磨等。总之，向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率。 (1)增加固体反应物的质量，化学反应速率增大( ) (2)任何反应，增大压强，反应速率一定增大( ) (3)恒温恒容密闭容器中发生全为气体的反应， 若容器总压强增大， 则反应速率一定增大( )
6、(4)升高温度，吸热反应速率会加快而放热反应速率会减慢( ) (5)某反应温度每升高 10 ，速率变为原来的 2 倍，若温度升高 30 ，则速率变为原来的 6 倍( ) (6)锌与 H2SO4反应，H2SO4的浓度越大，产生 H2的速率越快( ) (7)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( ) (8)催化剂在反应过程中会参与反应，但反应前后自身的质量与化学性质不变( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1相同温度条件下，将下列 4 种不同浓度的 NaHCO3溶液，分别加入到 4 个盛有 20 mL
7、0.06 mol L 1 盐酸的烧杯中，并加水稀释至 50 mL，NaHCO3溶液与盐酸反应产生 CO2的速率 由大到小的的顺序是_。 20 mL,0.03 mol L 1 20 mL,0.02 mol L 1 10 mL,0.04 mol L 1 10 mL,0.02 mol L 1 答案 解析 混合后氢离子浓度相同，四种溶液中 c(HCO 3)的大小决定产生 CO2速率的大小。混合 后HCO 3的浓度分别为0.012 mol L 1、0.008 mol L1、0.008 mol L1、0.004 mol L1。 2对于反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g) (1)恒温恒容条件下， 向反
8、应体系中充入氮气， 反应速率_(填“增大”“减小”或“不 变”，下同)，原因是_。 (2)恒温恒容条件下， 向反应体系中充入氦气， 反应速率_， 原因是_。 (3)恒温恒压条件下， 向反应体系中充入氦气， 反应速率_， 原因是_。 答案 (1)增大 增大反应物的浓度，化学反应速率增大 (2)不变 恒容条件下，充入氦气，反应物和生成物的浓度不变，化学反应速率不变 (3)减小 压强不变，充入氦气，容积增大，氮气、氢气的浓度减小，化学反应速率减小 3某探究小组用 HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素，所 用 HNO3的浓度分别为 1.00 mol L 1、2.00 mol
9、 L1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实 验温度为 298 K、308 K。 请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号： 实验 编号 T/K 大理石规格 硝酸浓度 /mol L 1 实验目的 298 粗颗粒 2.00 ()实验和探究 HNO3浓度对该反应速率的影响 ()实验和_探究温度对该反应速率的影响 ()实验和_探究大理石规格(粗、细)对该反应 速率的影响 粗颗粒 答案 298 粗颗粒 1.00 308 2.00 298 细颗粒 2.00 () () 解析 考查影响反应速率的因素的实验设计。 实验和探究 HNO3浓度对反应速率的影响， 故大理石规格和反应温度应相同，而
10、HNO3浓度不同；同理，和应选择不同的温度， 和应选择不同的大理石规格，而另外 2 个条件相同。 1浓度对化学反应速率的影响 对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，其质量改变时不影响化学反应速率。增大其接触 面积，才能加快反应速率。 对于离子反应， 只有实际参加反应的各离子浓度发生变化， 才会引起化学反应速率的改变。 2压强是否影响化学反应速率，取决于是否影响反应物的浓度。 恒容下充入稀有气体，气体压强增大，但反应物浓度不变，故反应速率不变。 恒压下充入稀有气体，气体压强不变，但体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。 3注意“量多变一”的控制变量思想在探究速率影响因素实验中的应用。 二、活化能
11、 1有效碰撞理论 (1)基元反应：大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基 元反应。如 2HI=H2I2的 2 个基元反应为 2HI H22I 、2I I2。 (2)反应机理：先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理。 (3)基元反应发生的先决条件 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能发 生化学反应。 (4)有效碰撞 (5)活化能和活化分子 活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。 活化能： 活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的
12、平均能量之差， 叫做反应的活化能。 (6)反应物、生成物的能量与活化能的关系图 2基元反应发生经历的过程 3有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释 (1)浓度：反应物浓度增大单位体积内活化分子数增多单位时间内有效碰撞的次数增加 反应速率增大；反之，反应速率减小。 (2)压强：增大压强气体体积缩小反应物浓度增大单位体积内活化分子数增多单位时 间内有效碰撞的次数增加反应速率增大；反之，反应速率减小。 即压强对化学反应速率的影响，可转化成浓度对化学反应速率的影响。 (3)温度：微观解释：升高温度活化分子的百分数增大单位时间内有效碰撞的次数增加 反应速率增大；反之，反应速率减小。 (4)催化剂：使用
13、催化剂改变了反应的历程(如下图)，反应的活化能降低活化分子的百分 数增大单位时间内有效碰撞的几率增加反应速率加快。 (1)活化分子间的碰撞一定是有效碰撞( ) (2)活化能大的反应一定是吸热反应( ) (3)发生有效碰撞的分子一定是活化分子( ) (4)有效碰撞次数多，反应速率快( ) (5)增大反应物浓度，虽然活化分子百分比未变，但单位体积内分子总数增加，使单位体积内 活化分子总数增加，化学反应速率加快( ) (6)升高温度，会使分子的平均能量升高，活化分子所占百分数增大，从而使反应速率加快 ( ) (7)催化剂可以降低反应的活化能，也可以改变反应的 H( ) (8)活化分子总数多的反应速率
14、快( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1已知反应：2NO(g)Br2(g)2NOBr(g) Ha kJ mol 1(a0)，其反应机理如下 NO(g)Br2(g)NOBr2(g) 快 NO(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的快慢 BNOBr2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)浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 答案 C 解析 反应速率主要取决于慢的一步，所以该反应的速率主要取决于的快慢，故 A 错误； NOBr2是反应
15、过程中的中间产物， 不是该反应的催化剂， 故 B 错误； 由于该反应为放热反应， 说明反应物的总能量高于生成物的总能量，所以正反应的活化能比逆反应的活化能小 a kJ mol 1，故 C 正确；增大 Br 2(g)浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内的活化分子数 目增多了，所以能加快反应速率，故 D 错误。 2设 CCO22CO(吸热反应)的反应速率为 v1，N23H22NH3(放热反应)的反应速率 为 v2， 若对以上两个反应均升高温度，v1、v2会_(填“减小”“增大”或“不变”)， 从有效碰撞理论角度分析原因：_。 答案 增大 无论是放热反应还是吸热反应，升高温度，分子的平均能量均增加
16、，活化分子 百分比增加，单位体积内活化分子数增加，单位时间内有效碰撞次数增加，反应速率增大 3在有气体参与的反应中，增大反应物浓度、升高温度、增大压强(压缩体积)、加 入催化剂，若以上四种方法均可使反应速率增大，完成下列问题(填序号)： (1)降低反应活化能的是_。 (2)增加活化分子百分比的是_。 (3)未改变活化分子百分比，增加单位体积内分子总数的是_。 (4)增加单位体积内活化分子数的是_。 答案 (1) (2) (3) (4) 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 随堂演练 知识落实 1下列有关化学反应速率的说法正确的是( ) AC 与 CO2反应生成 CO 时，增加 C 的量能使反应速
17、率增大 B等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率相等 CSO2的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减小 D汽车尾气中的 NO 和 CO 可以缓慢反应生成 N2和 CO2，使用催化剂可以增大该化学反应 的速率 答案 D 解析 C 是固体，增加 C 的量不影响化学反应速率，A 不正确；锌粉的表面积大，反应速率 大，B 不正确；升高温度，吸热反应、放热反应的速率均增大，C 不正确；催化剂可以增大 反应速率，D 正确。 2下列说法正确的是( ) A活化分子具有的能量是活化能 B活化分子的总数越多，反应速率越大 C某一反应的活化分子的百分数是个定值 D单位时间内有
18、效碰撞次数越多，反应速率越大 答案 D 解析 活化分子具有的能量与普通分子具有的能量之差叫活化能，A 错误；单位体积内活化 分子总数越多，有效碰撞机率越大，反应速率越大，B 错误；只有在一定条件下，活化分子 在反应物中所占百分数才是定值，C 错误。 3用一质量为 1.2 g 的铝片与 45 mL 4 mol L 1 稀硫酸反应制取 H2，若要增大反应速率，采 取的措施： 再加入 20 mL 4 mol L 1 硫酸； 改用 30 mL 6 mol L 1 的稀硫酸； 改用 20 mL 18 mol L 1 浓硫酸；改用 1.2 g 铝粉代替 1.2 g 铝片；适当升高温度；在敞口容器中反 应。
19、其中正确的是( ) A B C D 答案 B 解析 未增大 c(H2SO4)，反应速率不变；18 mol L 1 的浓硫酸会使铝钝化；在敞口容 器中反应，H2逸出并不影响反应速率。 4硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为 Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是( ) 实验 反应温度/ Na2S2O3溶液 稀 H2SO4 H2O V/mL c/mol L 1 V/mL c/mol L 1 V/mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35 5 0.2 5 0.2 10 答案 D 解析 当有多个外界条件时，要对比找出其相同条件和不同条件，然后比较判断。影响化学 反应速率的因素很多， 本题从浓度和温度两个因素考查， 结合选项知混合液体积都为 20 mL， 根据浓度越大、温度越高，反应速率越快，可以推知 D 选项正确。 5一定温度下，反应 H2Cl2=2HCl 中的某一基元反应为 H2Cl HClH ，其能量变 化如图所示。HHCl 表示反应物分子旧化学键没有完全断裂、新化学键没有完全形成的 过渡态。 该基元反应的活化能为_ kJ mol 1，H 为_kJ mol1。 答案 21.5 7.5
