1、化学反应的速率第2课时 教学目标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。2.模型认知：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。 教学重难点外界条件对化学反应速率影响的规律及实质 教学过程【导入新课】思考：在通常情况下，Na与水的反应和Mg与水的反应哪个剧烈(反应速率快)？为什么？夏天，人们常把事物存放在冰箱中，这样做的依据是什么？实验室中用双氧水制氧气为什么通常加入二氧化锰？【讲授新课】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
2、反应物浓度可以减小化学反应速率。特别提醒(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。特别提醒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方次与化学方程式中各物质的系数无确定关系。如H2Cl2
3、=2HCl，vkc(H2)。(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3.压强对化学反应速率的影响(1)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(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。(1)增加固体反应物的质量，化学反应速率增大()(2)任何反应
4、，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()(4)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()答案(1)(2)(3)(4)1在298 K时，实验测得溶液中的反应H2O22HI=2H2OI2在不同浓度时的反应速率如下表所示：实验编号12345c(HI)/molL10.1000.2000.3000.1000.100c(H2O2)/molL10.1000.1000.1000.2000.300v/molL1s10.007 60.015 30.022 70.01
5、5 10.022 8分析上表数据，回答下列问题：(1)当c(H2O2)恒定时，随c(HI)增大，共反应速率v的变化趋势是_，若c(HI)增大1倍，其反应速率v的变化是_。同理，当c(HI)恒定时，反应速率v与c(H2O2)之间有类似的变化规律。(2)由以上分析可知，其反应速率与c(HI)c(H2O2)成_，上述反应在不同浓度时的反应速率的数学表达式是_，该温度下k的数值约是_。答案(1)增大增大1倍(2)正比vkc(H2O2)c(HI)0.7602常温下，基元反应A(aq)B(aq)=AB(aq)，按以下情况进行：20 mL溶液中含A、B各0.01 mol50 mL溶液中含A、B各0.05 m
6、ol0.1 molL1的A、B溶液各10 mL0.5 molL1的A、B溶液各50 mL四者反应速率大小关系是_。答案解析中c(A)c(B)0.5 molL1，中c(A)c(B)1 molL1，中c(A)c(B)0.05 molL1，中c(A)c(B)0.25 molL1。在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为。3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_，原因是：_。(2)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氦气，容器内总压强_，反应速率_，原因是：容积不变，充入氦气，_。(3)恒温恒压条件下，向反应体
7、系中充入氦气，反应速率_，原因是压强不变，充入氦气，容积_，反应物_。(4)恒温条件下，增大容器体积，正反应速率减小，逆反应速率_。答案(1)增大容积不变，充入氮气，反应物氮气浓度增大，反应速率增大(2)增大不变反应物氮气、氢气浓度均未变，反应速率不变(3)减小增大氮气、氢气浓度减小，反应速率减小(4)减小(1)分析两溶液混合后反应物浓度对反应速率的影响时，应根据混合后溶液中反应物的浓度，而不是混合前溶液的浓度。(2)充入惰性气体对化学反应速率的影响恒温恒容充入“无关气体”容器总压增大，但反应混合物的各组分浓度不变，反应速率不变。恒温恒压充入“无关气体”体积增大反应混合物各组分的浓度减小反应速
8、率减小。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24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(3)解释温度对化学反应速率的影响升高温度可以提高反应物分子的能量，增大反应物之间的碰撞频率，增大反应物分子
9、形成过渡态的比例，因此升高温度可以加快化学反应速率。(1)升高温度，吸热反应速率会加快而放热反应速率会减慢()(2)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()(3)催化剂可以降低反应的活化能，也可以改变反应的H()(4)一种催化剂可以催化所有的反应()答案(1)(2)(3)(4)1把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 molL1盐酸的烧杯中，该铝片与盐酸反应产生氢气的速率v与反应时间t可用如下图的坐标曲线来表示。回答下列问题：(1)Oa段不产生氢气的原因是_。(2)bc段产生氢气的速率增加较快的主要原因可能是_。(3)tc时产生氢气的
10、速率降低的主要原因是_。答案(1)因铝的表面有一层致密的Al2O3能与H反应得到盐和水，无氢气放出(2)反应放热，溶液温度升高，反应速率加快(或反应产生的铝离子是该反应的催化剂)(3)随着反应的进行，溶液中的氢离子浓度逐渐降低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会有什么变化？试从有效碰撞理论角度分析。答案v1、v2均增大，无论放热反应还是吸热反应，升高温度，分子的平均能量均增加，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过渡态理论认为：化学反应不是通
11、过反应物分子的简单碰撞完成的。在反应物分子生成产物分子的过程中，首先生成一种高能量的活化配合物，高能量的活化配合物再进一步转化为产物分子。按照过渡态理论，NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)的反应历程如下，下列有关说法中正确的是()A第二步活化配合物之间的碰撞一定是有效碰撞B活化配合物的能量越高，第一步的反应速率越快C第一步反应需要吸收能量D该反应的反应速率主要取决于第二步反应答案C解析活化分子之间的碰撞不一定能发生反应，不一定是有效碰撞，故A项错误；活化配合物的能量越高，单位体积内的活化分子数目越少，有效碰撞的几率越小，第一步反应速率越慢，故B项错误；第一步反应是断裂化学键，需要吸
12、收能量，故C项正确；反应速率主要取决于慢反应的速率，故D项错误。三、催化剂对化学反应速率的影响1.催化剂的概念(1)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)能加快化学反应速率的称为正催化剂，能降低化学反应速率的称为负催化剂，一般没有特别指明都是正催化剂。(3)催化剂的活性催化剂的活性与自身成分、粒径、压强、温度等有关。有些物质会使催化剂明显失效，这种现象称为催化剂中毒。2.催化剂的特点(1)选择性：某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不一定有催化作用。催化剂只能在一定的条件下，才能催化某个或几个反应。(2)高效性：可以较大幅度地降低反应
13、的活化能，从而有效地提高化学反应速率。(3)催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率，不能改变反应热，只能改变反应速率。3.催化剂对化学反应速率的影响某些反应使用催化剂前后的活化能及反应速率常数之比如下表所示：化学反应催化剂Ea/kJmol1无催化剂有催化剂2HI=H2I2金1841051.6108(503 K)CH3CHO=CH4CO碘2101367.5104(793 K)2H2O2=2H2OO2过氧化氢酶75255.8108(298 K)分析上表数据，可得出以下结论：(1)使用催化剂，反应的活化能降低，化学反应速率常数大幅增大。(2)使用催化剂能大幅度加快化学反应速率。(3)比
14、温度、压强、浓度对化学反应速率影响程度更大。4.催化剂的催化原理(1)催化剂通过参与反应改变反应历程，较大幅度降低反应的活化能来提高化学反应速率。(2)催化剂的催化机理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。1下列关于催化剂的说法正确的是()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答案C解析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。但经过一
15、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。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。2已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2IH2OIO慢H2O2IOH2OO2I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BIO也是该反应的催化剂C反应活化能等于98 kJmol1Dv(H2O2)v(H2O)v(O2)答案A解析H2O2的分解反应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
16、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。3在气体参与的反应中，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)【课堂小结】【课堂检测】1把下列4种X溶液，分别加入到4个盛有10 mL 2 molL1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50 mL，此时X与盐酸缓缓地进行反
17、应，其中反应速率最大的是()A20 mL，3 molL1 B20 mL，2 molL1C10 mL，4 molL1 D10 mL，2 molL1答案A解析此题主要考查浓度对化学反应速率的影响，X溶液的浓度大小决定了反应速率的快慢。此题很容易错选C选项，实际上应考虑加水稀释后溶液中X的浓度，同一体积的溶液中X的物质的量越大，浓度就越大，A中X的物质的量最大，故反应速率最大。2下列有关化学反应速率的说法正确的是()A氢气与氮气能够缓慢地反应生成氨气，使用合适的催化剂可以提高化学反应速率B等质量的锌粉和锌片与相同体积和浓度的盐酸反应，反应速率相等C用铁片与硫酸反应制备氢气时，使用浓硫酸可以加快产生氢
18、气的速率D增大反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)的压强，反应速率不变答案A解析使用合适的催化剂可以降低合成氨反应的活化能，提高化学反应速率；锌粉与盐酸的接触面积大速率快；浓硫酸能够使铁钝化；增大压强，反应体系中有关气体的浓度增大，反应速率增大。3一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)。若c(HI)由0.1 molL1降到0.07 molL1需要15 s，那么c(HI)由0.07 molL1降到0.05 molL1所需的时间()A等于5 s B等于10 s C大于10 s D小于10 s答案C解析随着反应的进行，c(HI)逐渐减小，反应速率
19、逐渐减小，所以，c(HI)由0.07 molL1降到0.05 molL1所需的时间应大于10 s。4下列说法正确的是()A用98%的浓硫酸替代稀硫酸与锌反应可加快氢气的速率B100 mL 2 molL1的盐酸跟足量铁片反应，加入几滴CuSO4溶液，反应速率不变CSO2的催化氧化是放热反应，故升温，反应速率减慢D汽车尾气中的NO和CO可缓慢反应生成N2和CO2，减压，则反应速率减慢答案D解析锌与浓硫酸生成二氧化硫，而不是氢气，所以用98%的浓硫酸替代稀硫酸与锌反应不能加快氢气的生成速率，故A项错误；滴加少量CuSO4溶液，铁片置换出铜，可形成原电池，加快反应速率，故B项错误；温度越高反应速率越快
20、，所以升温，反应速率加快，故C项错误；有气体参加的反应，压强越低反应速率越慢，所以减压反应速率减慢，故D项正确。5为了探究温度、硫酸铜对锌与稀硫酸反应速率的影响规律，其同学设计如下方案：编号纯锌粉质量0.2 molL1硫酸体积温度硫酸铜固体质量2.0 g10.0 mL25 02.0 g10.0 mLt 02.0 g10.0 mL35 0.2 g2.0 g10.0 mL35 4.0 g下列推断合理的是()A为了选择和实验探究硫酸铜对反应速率的影响，必须控制t25B待测物理量是收集等体积(相同条件)气体所需要的时间，时间越长，反应越快C根据该方案，还可以探究硫酸浓度对反应速率的影响D根据该实验方案得出反应速率大小可能是答案C解析要选择和实验探究硫酸铜对反应速率的影响，应只有硫酸铜的质量不同，其余条件都相同，所以必须控制t35，选项A错误；待测物理量是收集等体积(相同条件)气体所需要的时间，时间越长，反应越慢，选项B错误；硫酸浓度不同会导致其反应速率不同，所以可以探究硫酸浓度对反应速率的影响，选项C正确；温度越高反应速率越快，原电池加快反应速率，、温度相同且都能形成原电池，且形成的原电池中金属面积大于，导致反应速率，选项D错误。 12 / 12
