2020版化学鲁科版选修4学案:第2章 第3节 第2课时 外界因素对化学反应速率的影响 .docx
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1、第2课时外界因素对化学反应速率的影响核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析:通过实验,从宏观上认识浓度、压强、温度、催化剂等外界因素影响化学反应速率的规律及原因,知道反应速率常数、活化能的含义,能根据相应规律解决实际问题。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。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(1)影响规律其他条件不变时,增大反应物的浓度,反应速率增大;减小反应物的浓度,反应速率减小。(2)定量关系反应速率方程对于任意一个化学反应aAbB=cCdD,其反应速率方程为vkc
2、m(A)cn(B),式子中m、n、k都是由实验测得,与化学方程式中的系数无关。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、固体表面积性质等因素的影响相关链接有效碰撞理论1有效碰撞2活化能和活化分子(1)活化分子:能够发生有效碰撞的分子。(2)活化能:活化分子所多出的那部分能量(或普通分子转化成活化分子所需要的能量)。3反应物、生成物的能量与活化能的关系图(1)对于固体或纯液体,其浓度可视为常数,因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。(2)固体物质的反应速率与接触面积有关,颗
3、粒越细,表面积越大,反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积,从而加快化学反应速率。(3)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。相关链接浓度影响化学反应速率的微观解释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几率增加反应速率加快;反之,反应速率减慢。例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
4、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。考点外界因素对化学反应速率的影响题点浓度对化学反应速率的影响思维启迪(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)分析溶液中进行的离子反应浓度对反应速率的影响时,应注意离子浓度改变的方式,加入无关的离子时,不影响反应速率。2压强对化学反应速率的影响(1)影响规律对于气体反应,其他条件不变时,压强与浓度成正比,增大压
5、强,化学反应速率增大,减小压强,化学反应速率减小。(2)对于只有固体和液体参加的反应,压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。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。(1)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。(2)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。相关链接压强影响化学反应速率的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增多单位时间内有效碰撞几率增加反应速率加快;反之,反应速率减慢。例2反应3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,试回答:(1)
6、增加Fe的量,其反应速率_(填“增大”“不变”或“减小”,下同)。(2)将容器的体积缩小一半,正反应速率_,逆反应速率_。(3)保持体积不变,充入N2使体系压强增大,正反应速率_,逆反应速率_。(4)保持压强不变,充入N2使容器的体积增大,正反应速率_,逆反应速率_。答案(1)不变(2)增大增大(3)不变不变(4)减小减小解析(1)Fe为固体,因此增加Fe的量,反应速率不变。(2)将容器的容积缩小一半,体系中各气态物质的浓度均增大,正反应速率和逆反应速率都增大。(3)保持容器的容积不变,充入N2使体系压强增大,体系中各物质的浓度不变,正反应速率和逆反应速率均不变。(4)保持压强不变,充入N2使
7、容器的容积增大,体系中各气态物质的浓度均减小,正反应速率和逆反应速率均减小。考点外界因素对化学反应速率的影响题点压强对化学反应速率的影响相关链接(1)改变压强,对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系,有以下几种情况:恒温时,增大压强,体积缩小,浓度增大,反应速率增大。恒容时,充入气体反应物,浓度增大,总压强增大,反应速率增大。恒容时,充入“稀有气体”,总压强增大,但反应体系中各物质的浓度不变,反应速率不变。恒压时,充入“稀有气体”,体积增大,反应体系中各物质的浓度减小,反应速率减小。(2)压强对反应速率的影响常见的误区误区一忽视物质的状态解题过程中,若忽视反
8、应物或生成物是否为气体,则可能会错误判断压强对反应速率的影响。误区二惰性气体引起的失误不要看到压强增大,就认为反应速率加快,忽视了体积不变充入惰性气体时,压强虽然增大,但参加反应的各物质的浓度没有改变,反应速率也不改变这种特殊情况;或者看见题目中加入惰性气体,则一律判断为对反应速率无影响,忽视恒温恒压条件下,充入惰性气体可使容器体积增大,反应物浓度减小的特殊情况。二、温度对化学反应速率的影响1影响规律当其他条件不变时,升高温度,化学反应速率增大,降低温度,化学反应速率减小。2经验规律范托夫近似规律:对于在溶液中发生的反应,温度每升高10 K,反应速率增加到原来的24倍。利用此经验规律可以对一些
9、反应的化学反应速率做粗略估计。3理论解释(1)过渡态:一种旧键没有完全断裂、新键没有完全形成的高能量的中间状态。(2)活化能:过渡态的能量与反应物的能量之差。符号:Ea,单位:kJmol1。不同的基元反应活化能值不同,因此化学反应速率不同。(3)解释:升高温度,可以提高反应物分子的能量_,增大反应物分子形成活化分子的比例,反应速率增大。(1)温度对反应速率的影响规律,对吸热反应、放热反应都适用,且不受反应物状态的限制。升温时,化学反应速率增大;降温时,化学反应速率减小。(2)一般而言,温度对化学反应速率的影响比浓度、压强等对化学反应速率的影响要大,也更容易控制。相关链接温度影响化学反应速率的微
10、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几率增加反应速率加快;反之,反应速率减慢。例3一定温度下,反应H2Cl2=2HCl中的某一基元反应H2Cl=HClH,其能量变化如下图所示。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_ kJmol1,H为_kJmol1。答案21.57.5考点外界因素对化学反应速率的影响题点温度对化学反应速率的影响例4对于2A(g)B(g)2C(g)H0,当温度升高时,平衡向逆反应方向移动,其原因是()A正反应速率增大,逆反应速率减小B逆反应速率增大,正反应速率减小C正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率增大的
11、程度大于正反应速率增大的程度D正、逆反应速率均增大,而且增大的程度一样答案C解析升高温度会使正、逆反应速率均增大,但是两者增大的程度不一样,所以升高温度后正、逆反应速率不再相等,化学平衡发生移动。当逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度时,平衡向逆反应方向移动。考点外界因素对化学反应速率的影响题点由速率变化理解温度对化学平衡的影响思维启迪对于可逆反应:升高温度,正、逆反应速率均增大,但增大的程度不同;降低温度,正、逆反应速率均减小,但减小的程度不同。三、催化剂对化学反应速率的影响1催化剂的概念催化剂是能加快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催化剂的催化原理催化剂通
12、过参与化学反应改变反应历程、降低反应的活化能来提高化学反应速率。例5某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是()A反应过程a有催化剂参与B该反应为吸热反应,热效应等于HC使用催化剂,可改变该反应的活化能D有催化剂的条件下,反应的活化能等于E1E2答案C解析由题图可知,a是没有催化剂参与的反应过程,b是有催化剂参与的变化过程,反应物的能量高于生成物的能量,所以反应放热,C项正确。考点外界因素对化学反应速率的影响题点催化剂对化学反应速率影响的过程(1)使用催化剂可以同时降低正、逆反应的活化能,正、逆反应速率改变倍数相同。(2)反应焓变HE反应物E生成物(3)加入催化剂“四不变”不改变平衡常数、
13、平衡转化率、反应焓变及本身化学性质。相关链接催化剂影响化学反应速率的微观解释使用催化剂改变了反应的路径,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几率增加反应速率加快。例6亚氯酸盐(如NaClO2)可用做漂白剂,在常温下不见光时可保存一年,但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解:5HClO2=4ClO2HCl2H2O。分解时,刚加入硫酸,反应缓慢,随后突然反应释放出大量ClO2,这是因为()A酸使亚氯酸的氧化性增强B溶液中的H起催化作用C溶液中的Cl起催化作用 D逸出的ClO2使反应生成物的浓度降低答案C解析由题目信息可知,NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸,生成的亚氯酸在刚加入硫酸
14、时反应缓慢,随后突然反应加快,这说明分解生成的产物中某种物质起了催化剂的作用且该物质反应前不存在,故正确答案为C。考点外界因素对化学反应速率的影响题点催化剂对化学反应速率的影响相关链接化学反应速率影响因素类题的分析方法(1)控制变量法当某种物质发生化学反应时,反应速率的大小不仅取决于物质的本质特性,还受反应物的浓度、温度、压强、催化剂、表面积等外界因素的影响。当研究其中某个因素对化学反应速率的影响时,常常先控制其他几个因素不变,这种方法称为控制变量法。(2)分清主次法当多个因素同时影响反应速率时,要分清哪个是主要因素。如锌与稀硫酸反应时,氢气的生成速率先由小变大,再由大变小,这是因为锌与稀硫酸
15、反应时放热,体系温度逐渐升高,此时温度对反应速率的影响占主导地位,所以氢气的生成速率由小变大;一段时间后,反应体系中H的浓度减小,此时浓度对反应速率的影响占主导地位,所以氢气的生成速率又由大变小。外界条件对反应速率的影响条件变化微观因素变化化学反应速率变化分子总数活化分子百分数活化分子数目单位体积内活化分子数目有效碰撞浓度增大增加不变增加增加增加加快压强增大不变不变不变增加增加加快温度升高不变增加增加增加增加加快催化剂使用不变增加增加增加增加加快1反应:C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()A增加C的量B将容器的体积缩
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