《化學反應速率(第3課時)》學習目標1.知道化學反應是有歷程的，認識基元反應活化能對化學反應速率的影響。2.知道催化劑可以改變反應歷程，能從調控化學反應速率的角度分析和選擇反應條件。3.能用簡單碰撞理論模型說明反應條件對化學反應速率的影響，體會理論模型的構建過程，強化模型認知意識。通過活化能和簡單碰撞理論對問題進行討論?！舅伎肌咳绾谓忉対舛?、壓強、溫度及催化劑等因素對化學反應速度的影響呢？為什么許多化學反應需要滿足一定的條件才能夠發(fā)生?1.基元反應與反應機理研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)化學反應并不是經(jīng)過簡單碰撞就能完成的，而往往經(jīng)過多個反應步驟才能實現(xiàn)。一、化學反應的碰撞理論第一步：

2HI→H2+2I·第二步：2I·

→I2

每一步反應都稱為基元反應，這兩個先后進行的基元反應反映了2HI=H2+I2的反應歷程。反應歷程又稱反應機理。例如：2HI=H2+I2

(課本P25)以氣體的反應為例，任何氣體中分子間的碰撞次數(shù)都是非常巨大的。通常情況下，當氣體的濃度為1mol/L時，在每立方厘米、每秒內反應物分子的碰撞可達到1028次。如果反應物分子間的任何一次碰撞都能發(fā)生反應的話，反應只需10-5s就可以完成。任何氣體的反應均可瞬間完成。但實際并非如此。這就說明并不是反應物分子的每一次碰撞都能發(fā)生反應。我們把能夠發(fā)生化學反應的碰撞叫做有效碰撞。一、化學反應的碰撞理論2.有效碰撞：一、化學反應的碰撞理論能夠發(fā)生化學反應的碰撞稱為有效碰撞。（2）碰撞時取向不合適

（1）碰撞時能量不足

（3）有效碰撞例如：2HI=H2+I2

（1）反應物分子必須具有一定的能量（2）碰撞時有合適的取向3.活化分子：具有足夠能量能發(fā)生有效碰撞的分子。

（3）有效碰撞一、化學反應的碰撞理論如圖所示E1表示反應的活化能，E2表示活化分子變成生成物分子放出的能量，E1-E2表示反應熱。4.活化能：活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差稱為活化能。一、化學反應的碰撞理論【總結】化學反應發(fā)生的條件：化學反應速率與單位時間內分子間的有效碰撞次數(shù)有關；普通分子活化分子合理取向有效碰撞新物質能量有效碰撞次數(shù)越多，反應速率越快?；罨芤弧⒒瘜W反應的碰撞理論1.下列有關有效碰撞的說法不正確的是（）A.能發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子B.有效碰撞是發(fā)生化學反應的充要條件C.只要條件合適，普通分子之間的碰撞也可能是有效碰撞D.活化分子間的碰撞不一定是有效碰撞C【課堂練習】【解析】物質發(fā)生化學反應，是活化分子發(fā)生有效碰撞，二者缺一不可。二、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響【思考】有效碰撞的頻率越高反應速率一定就越大嗎？例如：在一定條件(1)時，1ml某反應體系中有效碰撞的頻率為10；同一反應，在另一條件(2)時，100ml反應體系中有效碰撞的頻率為100。則條件(1)的反應速率大于條件(2)。結論：單位體積內有效碰撞頻率越高，反應速率越大。二、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響1.濃度對反應速率的影響二、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響2.壓強對反應速率的影響二、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響【思考】增大壓強是否一定會提高化學反應速率呢?請用碰撞理論解釋。【不同加壓方式對反應速率影響的微觀解析】動畫來源網(wǎng)絡【結論】有氣體參與的反應，改變壓強的本質為改變濃度，速率才會改變。二、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響3.溫度對反應速率的影響二、用碰撞理論解釋外界條件對反應速率的影響4.催化劑對反應速率的影響2.下列說法正確的是（）A.增大反應物濃度，可增大活化分子的百分數(shù)，從而使有效碰撞次數(shù)增大B.有氣體參加的化學反應，若壓縮反應容器體積增大壓強，可增加活化分子的百分數(shù)，從而使反應速率增大C.升高溫度能使化學反應速率增大，主要原因是增加了反應物分子中活化分子的百分數(shù)D.催化劑不影響反應活化能但能增大活化分子百分數(shù)，從而增大反應速率C【課堂練習】【總結】影響化學反應速率的因素微觀解析影響因素單位體積內活化分子百分數(shù)有效碰撞次數(shù)化學反應速率分子總數(shù)活化分子數(shù)增大反應物濃度

增大壓強

升高溫度加正催化劑

已知分解1molH2O2放出熱量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機理為：H2O2＋I－=H2O＋IO－(慢)、H2O2＋IO－=H2O＋O2＋I－(快)。下列有關該反應的說法不正確的是（）A.總反應中v(H2O2)∶v(O2)＝2∶1B.H2O2的分解速率與I－的濃度有關C.該反應的催化劑是I－，而不是IO－D.由于催化劑的加入降低了反應的活化能，使該反應活化能低于98kJ·mol－1D【解析】總反應為：2H2O2=2H2O＋O2↑，催化劑是I－，降低了活化能?！菊n堂練習】在含F(xiàn)e3＋的S2O82－和I－的混合溶液中，反應S2O82－(aq)＋2I－(aq)=2SO42－(aq)＋I2(aq)的分解機理及反應過程中的能量變化如圖：步驟①：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)=I2(aq)＋2Fe2＋(aq)步驟②：2Fe2＋(aq)＋S2O82－(aq)===2Fe3＋(aq)＋2SO42－(aq)下列有關該反應的說法正確的是()A．反應速率與Fe3＋的濃度有關B．Fe2＋是該反應的催化劑C．v(S2O82－)＝v(I－)＝v(I2)D．若不加Fe3＋，則正反應的活化能比逆反應的大A【解析】該放熱反應中，F(xiàn)e3＋為催化劑，反應速率與Fe3＋的濃度有關?！菊n堂練習】化學反應是有歷程的，下列有關敘述錯誤的是（

）

A.所有的化學反應都由多個基元反應構成B.化學反應不同，反應歷程就不相同C.反應物的結構和反應條件決定著一個反應的反應歷程D.由多個基元反應構成的化學反應中，其快慢取決于反應歷程中的慢反應A【注意】大多數(shù)反應是由多個基元反應構成的，化學反應不同，反應歷程一定不相同，反應速率主要取決于慢反應的速率。下列說法不正確的是（）A.增大反應物濃度，活化分子百分數(shù)增大，有效碰撞次數(shù)增多B.增大壓強，單位體積內氣體的活化分子數(shù)增多，有效碰撞次數(shù)增多C.升高溫度，活化分子百分數(shù)增加，分子運動速度加快，有效碰撞次數(shù)增多D.催化劑能降低反應的活化能，提高活化分子百分數(shù)，有效碰撞次數(shù)增多A活化分子、有效碰撞與反應速率的關系某反應過程的能量變化如右圖所示。請?zhí)顚懴铝锌瞻住?1)反應過程______(填“a”或“b”)有催化劑參與。(2)該反應為_____反應(填“放熱”或“吸熱”)。反應熱為____________。(3)使用催化劑______(填“能”或“不能”)影響該反應的反應熱?！咀⒁狻看呋瘎┲桓淖兓罨?，不改變反應熱。任務一濃度、壓強對化學反應速率的影響[問題探究]1.對于一個在溶液中進行的反應,改變溶液的用量對化學反應速率有何影響?答案

改變溶液的用量時,由于濃度不變,因此對化學反應速率無影響。2.增大反應物濃度對可逆反應的逆反應速率有何影響?答案

增大反應物濃度,正反應速率增大,在改變的瞬間,生成物的濃度可認為不變,逆反應速率不變;但隨著反應的進行,反應物的濃度逐漸減小,生成物的濃度逐漸增大,導致正反應速率逐漸減小,逆反應速率逐漸增大,直到兩者相等。3.增大壓強(減小容器體積)是否改變了活化分子的百分數(shù)?答案

增大壓強(減小容器體積)時,單位體積內活化分子數(shù)增加,單位體積中總的氣體分子數(shù)也增加,故活化分子百分數(shù)不變。4.怎樣理解向反應容器中加入稀有氣體對反應速率的影響?答案

向容器中加入稀有氣體,如果保持恒溫恒容,盡管容器內總壓強增大了,但容器的體積不變,反應物的濃度不變,因此反應速率不變;如果保持恒溫恒壓,加入稀有氣體后,為維持容器內壓強不變,容器的體積增大,反應物的濃度減小,因此反應速率減小。5.對于那些反應物和生成物中都有氣體參加的可逆反應來說,增大體系的壓強(減小體積),正、逆反應速率怎樣變化?答案

增大體系的壓強(減小體積),反應物和生成物的濃度都增大,所以,正反應的速率和逆反應的速率都增大。[深化拓展]1.濃度改變對化學反應速率的影響(1)用碰撞理論解釋濃度變化對化學反應速率的影響反應物濃度增大→單位體積內分子數(shù)增多→單位體積內活化分子數(shù)增多→單位時間內有效碰撞次數(shù)增多→化學反應速率增大。(2)分析濃度對化學反應速率的影響時需注意的問題①固體或純液體的濃度視為常數(shù),所以增加其用量時,化學反應速率不變。但增大固體的表面積或將固體溶于一定溶劑中,能增大化學反應速率。②增大反應物濃度,即增大了單位體積內活化分子的數(shù)目,但活化分子的百分數(shù)沒有增大。③增大反應物的濃度,必須是增加實際參加反應的反應物濃度才能增大反應速率。2.壓強影響反應速率的常見情況改變壓強,對化學反應速率產(chǎn)生影響的根本原因是壓強改變時引起氣體反應物濃度改變。所以在討論壓強對反應速率的影響時,應注意壓強變化是否引起物質濃度的變化。(1)對于沒有氣體參與的化學反應,由于改變壓強時,反應物濃度變化可以忽略不計,因此對化學反應速率無影響。(2)對于有氣體參與的化學反應,有以下幾種情況:①恒溫時增大壓強體積縮小

濃度增大

反應速率增大。②恒溫恒容時a.充入反應氣體

該物質濃度增大

反應速率增大。b.充入與反應無關的氣體,如He、Ne、Ar等

總壓強增大,但反應體系中各組分的濃度未變,此時反應速率不變。③恒溫恒壓時充入與反應無關的氣體

體積增大

反應體系中各組分的濃度減小

反應速率減小。[素能應用]典例1500mL1mol·L-1的稀鹽酸與鋅反應,下列操作能使產(chǎn)生氫氣的速率增大的是(

)A.在忽略接觸面積變化的情況下,增加鋅的質量B.將500mL1mol·L-1的稀鹽酸改為1000mL1mol·L-1的稀鹽酸C.用1mol·L-1的H2SO4溶液代替1mol·L-1的稀鹽酸D.用濃硫酸代替1mol·L-1的稀鹽酸答案

C解析

該反應的實質是2H++Zn===Zn2++H2↑,增大反應物濃度可使反應速率增大,由于純固體、純液體的濃度為定值,所以在忽略接觸面積變化的情況下,增加鋅的質量,不能增大反應速率。而將等濃度的鹽酸由500

mL變?yōu)?

000

mL,只是改變了溶液的體積,并未改變其濃度,所以反應速率不變。用1

mol·L-1的H2SO4溶液代替1

mol·L-1的稀鹽酸,溶液中氫離子濃度增加一倍,所以反應速率增大。濃硫酸與鋅反應不產(chǎn)生氫氣。變式訓練1對反應A+BAB來說,常溫下按以下情況進行反應:①20mL溶液中含A、B各0.01mol

②50mL溶液中含A、B各0.05mol

③0.1mol·L-1的A、B溶液各10mL混合④0.5mol·L-1的A、B溶液各50mL混合四者反應速率的大小關系是(

)A.②>①>④>③ B.④>③>②>①C.①>②>④>③ D.①>②>③>④答案

A解析

反應物的濃度越大,反應速率越大。①A、B的濃度各為0.5

mol·L-1;②A、B的濃度各為1

mol·L-1;③A、B的濃度各為0.05

mol·L-1;④A、B的濃度各為0.25

mol·L-1;所以四者反應速率的大小關系是②>①>④>③。典例2在一密閉容器中充入2molH2和2molI2,壓強為p,在一定溫度下發(fā)生H2(g)+I2(g)2HI(g)的反應:(1)恒容條件下,向其中加入1molH2,反應速率

(填“增大”“減小”或“不變”,下同)。

(2)恒容條件下,向其中加入1molAr,反應速率

。

(3)恒壓條件下,向其中加入1molAr,反應速率

。

答案

(1)增大(2)不變(3)減小解析

(1)恒容條件下,充入H2,增大了反應物濃度,反應速率增大。(2)恒容條件下,充入與反應無關的氣體(Ar),沒有引起反應物濃度的變化,反應速率不變。(3)恒壓條件下,充入與反應無關的氣體(Ar),使得容器體積增大,各反應物濃度減小,反應速率減小。變式訓練2其他條件一定,下列條件的改變,一定能增大化學反應速率的是(

)A.增大壓強

B.增大反應物的濃度C.增大反應物的量 D.減小生成物的濃度答案

B解析

對于非氣體反應體系,增大壓強不會改變化學反應速率;對于反應物為固體的化學反應,改變反應物的量一般不會改變化學反應速率;對于可逆反應,減小生成物的濃度會使化學反應速率減小。任務二溫度、催化劑對化學反應速率的影響[問題探究]1.對一個吸熱反應,其他條件不變時,升高溫度,它的反應速率也增大嗎?答案

增大;升高溫度,活化分子百分數(shù)、單位時間內有效碰撞次數(shù)都增加,無論是放熱反應還是吸熱反應,反應速率都增大。2.活化能和反應速率有什么關系?答案

活化能越小,一般分子成為活化分子越容易,活化分子越多,單位時間內有效碰撞次數(shù)越多,則反應速率越大。3.催化劑一定都能增大化學反應速率嗎?答案

不一定。有的反應需要負催化劑,即有的催化劑可減小化學反應速率。[深化拓展]1.溫度對反應速率的影響(1)規(guī)律當其他條件不變時,(2)解釋(3)注意:所有化學反應的反應速率都與溫度有關。2.催化劑對反應速率的影響(1)影響規(guī)律:使用合適的催化劑,可增大化學反應速率。(2)微觀解釋:使用合適的催化劑→降低反應所需的活化能→單位體積內活化分子數(shù)增加→單位時間內有效碰撞次數(shù)增加→化學反應速率增大。(3)注意事項:①催化劑有正、負之分,正催化劑能增大反應速率,負催化劑能減小反應速率,不特別指明的條件下,均指正催化劑。②催化劑只有在一定溫度下,才能最大限度地發(fā)揮其催化作用。[素能應用]典例3硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應的化學方程式為Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各組實驗中最先出現(xiàn)渾濁的是(

)實驗反應溫度/℃Na2S2O3溶液稀硫酸H2OV/mLV/mLV/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210答案

D解析

當有多個外界條件時,要對比找出其相同條件和不同條件,然后通過比較進行判斷。影響化學反應速率的因素很多,本題從濃度和溫度兩個因素考查,結合選項知混合溶液體積都為20

mL,根據(jù)濃度越大、溫度越高,反應速率越大,可以推知D選項正確。變式訓練3下列反應中,開始時放出氫氣的速率最大的是(

)答案

C解析

C項中鋅的表面積大,硫酸的濃度大,溫度高,故反應速率最快。選項金屬酸溶液的濃度和體積溫度/℃A2.4g鋅片3mol·L-1硫酸溶液100mL40B2.4g鋅粉1mol·L-1硫酸溶液300mL30C2.4g鋅粉3mol·L-1硫酸溶液100mL40D5.6g鋅片3mol·L-1硫酸溶液200mL30典例4向四個體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2,開始反應時,按正反應速率由大到小排列順序正確的是(

)甲:500℃,10molSO2和5molO2的反應乙:500℃,用V2O5作催化劑,10molSO2和5molO2的反應丙:450℃,8molSO2和5molO2的反應丁:500℃,8molSO2和5molO2的反應A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丁、丙C.乙、甲、丙、丁 D.丁、丙、乙、甲答案

B解析

增大反應物濃度,升高溫度,使用催化劑等均可增大反應速率。要比較正反應速率大小,則需要比較溫度、是否使用催化劑及氧氣和SO2的濃度,所以根據(jù)題干數(shù)據(jù)可判斷正反應速率由大到小的順序是乙、甲、丁、丙。變式訓練4下列關于催化劑的說法,正確的是(

)A.催化劑能使不發(fā)生反應的物質發(fā)生反應B.催化劑在化學反應前后化學性質和質量都不變C.催化劑不能改變化學反應速率D.任何化學反應都需要催化劑答案

B解析

催化劑能改變化學反應速率的原因是它能改變反應機理,在化學反應過程中,催化劑參與反應,經(jīng)過一系列變化之后,催化劑又恢復到原來的狀態(tài)。盡管催化劑能改變化學反應速率,但對于不能發(fā)生反應的物質,是不能使其反應的,另外,有些反應是不需要催化劑的。

素養(yǎng)脈絡

隨堂檢測1.下列說法不正確的是(

)A.其他條件不變,縮小氣體體積增大壓強,單位體積內的分子數(shù)增大,活化分子數(shù)增多,化學反應速率增大B.其他條件不變,增大體積減小壓強,單位體積內的分子數(shù)減小,活化分子數(shù)減少,化學反應速率減小C.加入反應物,使活化分子百分數(shù)增大,化學反應速率增大D.減小反應物的濃度,單位體積內的分子數(shù)減少,活化分子數(shù)減少,化學反應速率減小答案

C解析

增大體積減小壓強或減小反應物的濃度,單位體積內的活化分子數(shù)減少,化學反應速率減小,故B、D兩項正確。其他條件不變,縮小體積增大壓強,單位體積內的活化分子數(shù)增多,化學反應速率增大,故A項正確。加入反應物,反應物的活化分子百分數(shù)不變,C項說法錯誤。2.下列判斷正確的是(

)A.0.1mol·L-1的鹽酸和0.1mol·L-1的H2SO4溶液分別與0.2mol·L-1NaOH溶液反應的速率相同B.0.1mol·L-1的鹽酸和0.1mol·L-1

的HNO3溶液分別與大小相同的大理石反應的速率相同C.大小、形狀相同的鎂和鐵分別與0.1mol·L-1HCl溶液反應的速率相同D.大理石塊與大理石粉末分別與0.1mol·L-1HCl溶液反應的速率相同答案

B解析

A中0.1

mol·L-1的鹽酸與0.1

mol·L-1的H2SO4溶液中c(H+)是不同的,因而反應速率不同,A項錯誤;D中大理石粉末與鹽酸的接觸面積更大,故反應速率更大,D項錯誤;而同濃度的兩種一元強酸溶液與大理石反應時的本質是相同的:CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O,因此在c(H+)相同的情況下,反應速率相同,B項正確;在完全相同的外界條件下,Mg、Fe由于自身金屬活動性的不同,與0.1

mol·L-1鹽酸反應時,反應速率v(Mg)>v(Fe),C項錯誤。3.(雙選)(2020遼寧大連高二月考)以反應5H2C2O4+2+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O為例探究“外界條件對化學反應速率的影響”。實驗時,分別量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液,迅速混合并開始計時,通過測定溶液褪色所需時間來判斷反應速率的大小。實驗編號H2C2O4溶液酸性KMnO4溶液溫度/℃①0.102.00.0104.025②0.202.00.0104.025③0.202.00.0104.050下列說法不正確的是(

)A.實驗①②③所加的H2C2O4溶液均要過量B.若實驗①測得KMnO4溶液的褪色時間為40s,則這段時間內平均反應速率v(KMnO4)=2.5×10-4mol·L-1·s-1C.實驗①和實驗②是探究溫度對化學反應速率的影響,實驗②和實驗③是探究濃度對化學反應速率的影響D.實驗①和實驗②起初反應均很慢,過一會兒反應速率突然增大,可能是生成的Mn2+對反應起催化作用答案

BC解析

根據(jù)反應的方程式可得5H2C2O4~2,實驗通過測定溶液褪色所需時間判斷反應速率的大小,故在題給三個實驗中,所加H2C2O4溶液均應過量,故A正確;①中反應開始時混合溶液中高錳酸鉀的濃度為

×0.010

mol·L-1,這段時間內平均反應速率v(KMnO4)=≈1.7×10-4

mol·L-1·s-1,故B錯誤;分析表中數(shù)據(jù)可知,實驗①和實驗②只是H2C2O4的濃度不同,即實驗①和實驗②是探究濃度對化學反應速率的影響;實驗②和③只是溫度不同,所以實驗②和③是探究溫度對化學反應速率的影響,故C錯誤;在其他條件都相同時,開始反應速率很小,過一會兒反應速率突然增大,說明可能