第二章　化学反应速率与化学平衡\n第一节　化学反应速率第2课时　影响化学反应速率的因素　活化能\n学习目标核心素养1．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识一般规律。2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3．知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。4．了解通过改变外界条件从而改变化学反应速率的方法和意义。1．通过实验探究，总结影响化学反应速率的因素，形成由宏观到微观、由感性到理性的科学探究过程，并获得基本的观察能力、探究能力和实际解决问题的能力。2．利用有效碰撞理论，理解影响化学反应速率的因素，培养证据推理与模型认知的思维。\n课前素能奠基课堂素能探究课堂达标验收新课情景呈现名师博客呈现\n新课情景呈现\n对活化能本质的认识100多年来，为了正确认识活化能的科学意义，并力争从理论上进行计算，科学家们一直在进行探讨并提出了若干个化学反应速率理论，其中，最著名的是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。\n基元反应碰撞理论认为，化学反应之所以能发生，是反应物分子碰撞的结果，但只有能量超过某一限度Ec(相当于活化能)并满足一定方向要求的活化分子间的碰撞，才是真正发生反应的有效碰撞。这个理论解释了温度、活化能对化学反应速率的影响。例如，低温时，单位体积内活化分子少，单位时间内有效碰撞少，化学反应速率就低；高温时，单位体积内活化分子多，单位时间内有效碰撞多，化学反应速率就高。又如，活化能高，能量超过活化能的活化分子少，单位时间内有效碰撞少，化学反应速率低。基元反应过渡态理论认为，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。\n课前素能奠基\n新知预习碰撞有效碰撞\n有效碰撞活化分子\n如图所示：图中______表示反应的活化能，____________表示反应热。E1(E1－E2)\n3．化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系：活化分子的百分数越大，单位体积内______________越多，单位时间内__________________越多，化学反应速率________。活化分子数有效碰撞的次数越快\n二、影响化学反应速率的因素1．浓度对反应速率的影响：(1)规律。反应物浓度增大→反应速率________；反应物浓度减小→单位时间内有效碰撞次数_________。(2)微观解释。增大反应物的浓度，即增大了单位体积内活化分子的________，单位时间内有效碰撞次数________，化学反应速率________。加快减少数目增多加快\n2．压强对反应速率的影响：对于气体来说，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：\n(1)适用范围：有气体参与的化学反应。(2)结论：增大压强，气体体积________，浓度________，化学反应速率________。(3)微观解释：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________→单位时间内有效碰撞次数________→反应速率________；反之，反应速率________。缩小增大加快增多增加加快减慢\n3．温度对反应速率的影响：(1)规律。温度升高，反应速率________；温度降低，反应速率________。(2)微观解释。升高温度→活化分子百分数________→单位时间内有效碰撞的次数________→化学反应速率________。加快减慢提高增多加快\n4．催化剂对反应速率的影响：(1)规律。使用合适的催化剂，可________化学反应速率。(2)微观解释。使用合适的催化剂→降低反应所需的__________→活化分子百分数________→有效碰撞次数________→化学反应速率________。加快活化能提高增加加快\n预习自测\nB\n解析：降低温度，化学反应速率会减小，A错误；催化剂能够改变反应速率，加入合适的催化剂可提高该反应速率，B正确；达到平衡时，正逆反应速率相等，但不是等于0，即v(正)＝v(逆)≠0，C错误；该反应为可逆反应，达到平衡时双氧水的转化率不可能为100%，D错误。\n2．把镁条直接投入盛有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率如图所示。在下列因素中，影响反应速率的因素是()①盐酸的浓度②镁条的表面积③溶液的温度④Cl－的浓度A．①④B．③④C．①②③D．②③C\n解析：Mg＋2H＋===H2↑＋Mg2＋，实质是镁与H＋间的反应，与Cl－无关。在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触的面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应速率也有影响，反应放出热量，使温度升高，则反应速率会逐渐加快。\n3．在四支试管中发生反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，生成H2的速率最大的是()D试管等质量镁的形状盐酸的浓度(mol·L－1)温度(℃)A条状0.130B条状0.140C粉末状0.140D粉末状0.540解析：浓度越大，温度越高，固体的表面积越大，则反应速率越大，对比表中数据可知D盐酸浓度最大，固体粉末状表面积大，温度也是最高，则反应速率最大。\n课堂素能探究\n知识点问题探究：1．对于一个在溶液中进行的反应，改变溶液的用量对化学反应速率有何影响？2．增大反应物浓度对可逆反应的逆反应速率有何影响？3．增大压强(减小容器体积)是否改变了活化分子的百分数？4．怎样理解向反应容器中加入稀有气体对反应速率的影响？5．对于那些反应物和生成物中都有气体参加的可逆反应来说，增大体系的压强(减小体积)，正、逆反应速率怎样变化？浓度、压强对化学反应速率的影响\n探究提示：1．改变溶液的用量时，由于浓度不变，因此对化学反应速率无影响。2．增大反应物浓度，正反应速率增大，在改变的瞬间，生成物的浓度可认为不变，逆反应速率不变，但随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，导致正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，直到两者相等。3．增大压强(减小容器体积)时，单位体积内活化分子数增加，单位体积中总的气体分子数也增加，活化分子百分数不变。\n4．向容器中加入稀有气体，如果保持恒温恒容，尽管容器内总压强增大了，但容器的体积不变，反应物的浓度不变，因此反应速率不变；如果保持恒温恒压，加入稀有气体后，为维持容器内压强不变，容器的体积增大，反应物的浓度减小，因此反应速率减小。5．增大体系的压强(减小体积)，反应物和生成物的浓度都增大，所以，正反应的速率和逆反应的速率都增大。\n知识归纳总结：1．浓度改变对化学反应速率的影响(1)用碰撞理论解释浓度变化对化学反应速率的影响反应物浓度增大→单位体积内分子数增多→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。\n(2)分析浓度对化学反应速率的影响时需注意的问题①固体或纯液体的浓度视为常数，所以增加其用量时，化学反应速率不变。但增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂中，能增大化学反应速率。②增大反应物浓度，即增大了单位体积内活化分子的数目，但活化分子的百分数没有增大。③增大反应物的浓度，必须是增加实际参加反应的反应物浓度才能增大反应速率。\n2．压强影响反应速率的常见情况改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是压强改变时引起气体反应物浓度改变。所以在讨论压强对反应速率的影响时，应注意压强变化是否引起物质浓度的变化。\n\n\n\n500mL1mol·L－1的稀盐酸与锌反应，下列操作能使产生氢气的速率增大的是()A．在忽略接触面积变化的情况下，增加锌的质量B．将500mL1mol·L－1的稀盐酸改为1000mL1mol·L－1的稀盐酸C．用1mol·L－1的H2SO4溶液代替1mol·L－1的稀盐酸D．用浓硫酸代替1mol·L－1的稀盐酸C典例1\n解析：该反应的实质是2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑，增大反应物浓度可使反应速率增大，由于纯固体、纯液体的浓度为定值，所以在忽略接触面积变化的情况下，增加锌的质量，不能增大反应速率。而将等浓度的盐酸由500mL变为1000mL，只是改变了溶液的体积，并未改变其浓度，所以反应速率不变。用1mol·L－1的H2SO4溶液代替1mol·L－1的稀盐酸，溶液中氢离子浓度增加一倍，所以反应速率增大。浓硫酸与锌反应不产生氢气。\nA\n解析：反应物的浓度越大，反应速率越大。①A、B的浓度各为0.5mol·L－1；②A、B的浓度各为1mol·L－1；③A、B的浓度各为0.05mol·L－1；④A、B的浓度各为0.25mol·L－1；所以四者反应速率的大小关系是②＞①＞④＞③。\n知识点温度、催化剂对化学反应速率的影响问题探究：1．对一个吸热反应，其他条件不变时，升高温度，它的反应速率也增大吗？2．活化能和反应速率有什么关系？3．催化剂一定都能增大化学反应速率吗？\n探究提示：1．增大；升高温度，活化分子百分数增大，单位时间内有效碰撞次数增加，无论是放热反应还是吸热反应，反应速率都增大。2．活化能越小，一般分子成为活化分子越容易，单位体积内活化分子越多，单位时间内有效碰撞次数越多，则反应速率越大。3．不一定。有的反应需要负催化剂，即有的催化剂可减小化学反应速率。\n知识归纳总结：1．温度对反应速率的影响(1)规律当其他条件不变时，\n(2)解释(3)注意：所有化学反应的反应速率都与温度有关。\n2．催化剂对反应速率的影响(1)影响规律：使用合适的催化剂，可增大化学反应速率。(2)微观解释：使用合适的催化剂—→降低反应所需的活化能—→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—→化学反应速率增大。\n(3)注意事项：①催化剂有正、负之分，正催化剂能增大反应速率，负催化剂能减小反应速率，不特别指明的条件下，均指正催化剂。②催化剂只有在一定温度下，才能最大限度地发挥其催化作用。\n硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()典例2D\n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，然后通过比较进行判断。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，结合选项知混合溶液体积都为20mL，根据浓度越大、温度越高，反应速率越大，可以推知D选项反应速率最快，最先出现浑浊。\n〔变式训练2〕下列反应中，开始时放出氢气的速率最大的是()解析：C项中锌的表面积最大，硫酸的浓度最大，温度最高，故反应速率最快。C选项金属酸溶液的浓度和体积温度/℃A2.4g锌片3mol·L－1硫酸溶液100mL40B2.4g锌粉1mol·L－1硫酸溶液300mL30C2.4g锌粉3mol·L－1硫酸溶液100mL40D5.6g锌片3mol·L－1硫酸溶液200mL30\n名师博客呈现\n\n影响外因单位体积内有效碰撞几率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加增加不变增加加快增大压强增加增加不变增加加快升高温度不变增加增大增加加快催化剂不变增加增大增加加快\n课堂达标验收\n1．足量铁粉与100mL0.01mol·L－1的稀盐酸反应，反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量，可以使用如下方法中的()①加H2O②加NaOH固体③滴入几滴浓盐酸④加CH3COONa固体⑤加NaCl溶液⑥滴入几滴硫酸铜溶液⑦升高温度(不考虑盐酸挥发)⑧改用50mL0.01mol·L－1的稀硫酸A．①④⑤B．②④⑤C．③⑥⑦D．⑥⑦⑧D\n解析：①加水，稀释了盐酸的浓度，故反应速率变慢，故不选；②加NaOH固体，与盐酸反应，减少了盐酸的浓度，故反应速率变慢，故不选；③滴入几滴浓盐酸，反应速率加快，但生成的氢气也增多，故不选；④加CH3COONa固体与盐酸反应生成弱酸醋酸，故反应速率减慢，故不选；⑤加NaCl溶液，相当于稀释盐酸浓度，故反应速率变慢，故不选；⑥滴入几滴硫酸铜溶液，铁把铜置换出来，形成原电池，故反应速率加快，又足量铁粉，故不改变H2的产量，故选；⑦升高温度，反应速率加快，不改变H2的产量，故选；⑧改用50mL0.01mol·L－1的稀硫酸，则氢离子浓度增大，但物质的量不变，所以反应速率加快，不改变H2的产量，故选。\n2．下列各组反应(表中物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最大的是()解析：硝酸与镁反应不生成氢气，Mg比Fe活泼，与酸反应较剧烈；B和D相比较，D氢离子浓度较大，反应速率较快。D编号金属(粉末状)酸的浓度及体积反应温度AMg：0.1mol6mol·L－1HNO310mL60℃BMg：0.1mol3mol·L－1HCl10mL60℃CFe：0.1mol3mol·L－1HCl10mL60℃DMg：0.1mol3mol·L－1H2SO410mL60℃\nD\n4．有机废水就是以有机污染物为主的废水，有机废水易造成水质富营养化，危害比较大。有机废水一般是指由造纸、皮革及食品等行业排出的有机污染物在2000mg·L－1以上废水。Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe2＋浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。某校化学兴趣小组现运用该方法降解有机污染物p－CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。\n[实验设计]控制p—CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表)，设计如下对比实验。实验编号实验目的T/KpHc/(10－3mol·L－1)H2O2Fe2＋①为以下实验作参考29836.00.30②探究温度对降解反应速率的影响③298106.00.30\n(1)请完成上述实验设计表(不要留空格)_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________对比实验的关键是控制变量，实验②探究温度对降解反应速率的影响，则②中除了温度不同以外，其他量必须与实验①相同，则pH、双氧水浓度、亚铁离子浓度在表格中数值分别为313、3、6.0、0.30；实验③中除了pH与①不同外，其他量完全相同，则探究的是溶液的pH对降解反应速率的影响。\n[数据处理]实验测得p—CP的浓度随时间变化的关系如图。\n(2)请根据如图实验①曲线，计算降解反应在50～150s内的反应速率v(p—CP)。___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________\n[解释与结论](3)实验①②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因。______________________________________________________________________________(4)实验时需要不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法。______________________________________________________________________________________________________________________温度较高时，过氧化氢不稳定易分解，所以温度过高时反而导致降解反应速率减小。根据曲线③可以得出，该反应在pH＝10的溶液中停止，故可在反应液中加入碱溶液，使溶液的pH迅速增大，从而使反应停止。