1、第二节第二节 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 学习目标定位 1.了解活化能的含义，会用活化能理论解释化学反应速率的影响因素。2. 掌握外界条件(浓度、压强、温度、催化剂)对化学反应速率的影响规律及实质，并会用相应 规律解决有关问题。 一 有效碰撞理论 浓度、压强对化学反应速率的影响 影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质， 不同化学反应具有不同的反应速率。 外 界条件对化学反应速率也产生影响。 1有效碰撞理论 (1)有效碰撞 (2)活化能和活化分子 活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 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
2、、生成物的能量与活化能的关系 解释化学反应的过程 特别提醒 反应的活化能越低，活化分子百分数越大，反应速率越快。 2浓度对化学反应速率的影响 按表中实验步骤完成实验，观察实验现象，填写下表： 原理 2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O 实验步骤 实验现象 KMnO4酸性溶液褪色 KMnO4酸性溶液褪色 褪色时间 褪色时间长 较 0.1 mol L 1 H 2C2O4溶液褪 色时间短 结论 H2C2O4溶液浓度越大，KMnO4酸性溶液褪色越快，反应速率也越快； 反之 H2C2O4溶液浓度越小，反应速率越慢 微观解释 反应物浓度增大单位体积内活化分子数增
3、多单位时间内有效碰撞 增加反应速率加快；反之，反应速率减慢 3.压强对化学反应速率的影响 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： 结论：增大压强，气体体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快。 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 时间内有效碰撞增加反应速率加快；反之，反应速率减慢。 (1)由于固体、液体粒子间的空隙很小，增大压强几乎不能改变它们的浓度，因此对只有固 体或液体参加的反应，压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。 (2)对于反应 N23H22NH3，不同条件下，压强对化学反应速率的影响 恒温恒容密闭容器中
4、a充入 N2，压强增大，c(N2)增大，化学反应速率加快。 b充入 He(He 与反应无关)，压强增大，但 c(N2)、c(H2)、c(NH3)都不变，化学反应速率不 变。 恒温恒压密闭容器中 充入 He，体积增大，c(N2)、c(H2)、c(NH3)都减小，化学反应速率减小。 浓度、压强对反应速率的影响 (1)浓度 规律 当其他条件不变时，反应物浓度 增大 v增大 减小 v减小 解释 反应物浓度增大 单位体积活化分子数增多 单位时间内有效碰撞次数增加 反应速率加快 (2)压强(针对有气体参加的压强的变化仅由反应容器的容积变化引起的反应) 规律 压强 增大 v增大 减小 v减小 解释 压强增大
5、 气体体积减小 反应物浓度增大 单位体积活化分子数增多 单位时间内有效碰撞次数增加 反应速率加快 注意：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。如恒容下充入稀有气 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。 1把下列 4 种 X 溶液，分别加入到 4 个盛有 10 mL 2 mol L 1 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 mol L 1 B20 mL,2 mol L 1 C10 mL,4 mol L 1 D
6、10 mL,2 mol L 1 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。那么是否是 C 中 4 mol L 1 的 X 与盐酸反应速率最快呢？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，故速率最大。 2下列有关反应速率的说法正确的是( ) A相同条件下，Mg、Al 分别与同浓度的盐酸反应的速率相同 B用铁片与稀硫酸反应制取 H2时，改用 98%的浓 H2SO4可以加快反应速率 C100 mL 1 mol L 1 的稀盐酸与锌片反应，加
7、入适量的 NaCl 溶液，反应速率减小 D在一定条件下固定容积的容器中，发生合成 NH3的反应，充入 He，反应速率增大 答案 C 解析 Mg 比 Al 活泼，与同浓度的盐酸反应速率快，A 项错误；常温下，铁遇浓 H2SO4发 生钝化，不会产生 H2，B 项错误；加入 NaCl 溶液，盐酸浓度减小，反应速率减小，C 项正 确；向体积固定的容器中充入稀有气体，反应体系中各溶液的浓度不变，反应速率不变，D 项错误。 技法指导 向溶液中加物质对反应速率的影响：一看反应体系中相关离子的浓度如何变化， 二看化学反应是否发生了改变； 向容器中充入气体物质对反应速率的影响： 一看容器的特点， 体积是否可变；
8、二看充入气体后，反应体系中各气态物质的浓度是否改变，浓度改变，反应 速率改变；浓度不变，反应速率不变。不要被气体总压强的变化所迷惑！ 二 温度、催化剂对化学反应速率的影响 1根据表中实验操作要求完成实验，观察实验现象，填写下表： 实验原理 Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O 实验操作 实验现象 混合后均出现浑浊，但 70_热水一组首先出现浑浊 实验结论 升高温度，化学反应速率增大 微观解释 温度升高，有效碰撞增加，反应速率加快 2.根据实验探究要求，完成下列两组实验，观察实验现象，填写下表。 (1)实验 原理 2H2O2= MnO2 2H2OO2 实验操作 实现现象 未加入
9、MnO2时，带余烬的木条无明显变化 加入 MnO2后，锥形瓶内立即产生大量气泡，并且带余烬的木条 复燃 结论 MnO2能加快 H2O2的分解 (2)实验 原理 2H2O2= 催化剂 2H2OO2 实验操作 产生气泡快慢 快 慢 结论 对比与可知：Cu2 、Fe3对 H 2O2分解都有催化作用，但 Fe 3催化 作用较强 1.温度对反应速率的影响 (1)规律 当其他条件不变时， 温度 升高 v增大 降低 v减小 (2)解释 (3)注意：所有化学反应的反应速率都与温度有关。 2催化剂对化学反应速率的影响 (1)规律 当其他条件不变时，使用催化剂，反应速率增大。 (2)解释 催化剂 改变反应的路径，
10、降低反应所需的活化能 提高活化分子百分数有效碰撞几率提高 (3)注意：对于一个化学反应，不同的催化剂，催化效果不同(如唾液对淀粉水解的催化作用 比硫酸强)。实验时应选用合适的催化剂。 3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
11、.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。 4下列反应中产生气泡速率最快的是( ) 选项 温度 浓度 催化剂 A 25 2 mL 5% H2O2 0.1 mol L 1 FeCl 32 滴 B 35 2 mL 8% H2O2 MnO2粉末 C 25 2 mL 5% H2O2 MnO2粉末 D 25 2 mL 8% H2O2 0.1 mol L 1 CuCl 22 滴 答案 B 解
12、析 反应速率的大小与温度、浓度和催化剂有关，在都使用催化剂的条件下，温度越高、 浓度越大，反应速率越快。 1影响反应速率的因素 影响因素 本质原因 外界条件 浓度 温度 压强 催化剂 表面积 口诀记忆方法：要想反应快加速，增浓加压升温度； 催化增大表面积，反应也可加速度。 2外界条件对反应速率影响的原因 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 分子平 均运动 速率 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 不变 增加 增加 加快 压强 增大 不变 不变 不变 不变 增加 增加 加快 温度 升高 不变 增加
13、增加 增加 增加 增加 加快 催化剂 使用 不变 增加 增加 不变 增加 增加 加快 1下列说法正确的是( ) A增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多 B有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的容积)，可增大活化分子的百分 数，从而使反应速率增大 C升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是减小了反应物分子中活化分子的百分数 D催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而成千上万倍地增大反应速率 答案 D 解析 浓度和压强的变化是改变单位体积内分子的总数， 活化分子的百分数不变， 而单位体 积内活化分子的数目与单位体积内分子总数成正比，也发生变化；温
14、度、催化剂是改变活化 分子的百分数，单位体积内分子总数不变。 2过量锌粉跟 100 mL 6 mol L 1 的 H2SO4反应，一定温度下，为减缓反应进行的速率，但 又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的( ) A碳酸钠固体 B氯化钡固体 C硫酸钾溶液 D硫酸铜溶液 答案 C 解析 A项， Na2CO3与H2SO4反应生成CO2气体， H2量减少； B项， H2SO4BaCl2=BaSO4 2HCl，c(H )不变，速率不变；D 项，形成铜锌原电池，速率加快。 3对于有气体参加的反应，一定能使化学反应速率加快的因素是( ) 扩大容器的容积 使用催化剂 增加反应物的物质的量 升高温度
15、缩小容积 增大容器内的压强 A B C D 答案 C 解析 对于有气体参加的反应，使用催化剂、升温、缩小体积，化学反应速率一定加快；而 增加反应物的物质的量，该反应物若是固体，速率不加快；增大容器内的压强，反应物浓度 不一定增大，反应速率不一定加快。 4工业上利用可逆反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)合成氨，下列叙述正确的是( ) A合成氨的适宜条件是高温、高压、催化剂，其中催化剂不改变该反应的逆反应速率 B恒容通入氩气，使反应体系的压强增大，反应速率一定增大 C该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D在 t1、t2时刻， NH3(g)的浓度分别是 c1、c2，则时间间隔
16、 t1t2内，NH3(g)生成的平均 速率为 vc2c1 t2t1 答案 D 解析 催化剂在反应中同等程度地改变正、逆反应速率，A 错；B 项，通入氩气压强增大， 但是各物质的浓度不变，所以速率不变；C 项，降温会减小反应速率，将延长达到平衡的时 间，错误；D 项，由反应速率的表达式可知正确。 5向含有 H2SO4的 H2O2溶液中滴加一定量的 KMnO4溶液，反应开始时，溶液中 c(Mn2 ) 将随时间的变化而变化。某学生在做实验前认为，c(Mn2 )与时间的关系如图所示，做完 实验后，得到的结果为图所示。已知 H2O2与 KMnO4溶液反应的化学方程式为 5H2O2 2KMnO43H2SO
17、4=K2SO42MnSO48H2O5O2。请回答下列问题： (1)Oa 段的意义。 (2)ab 段的意义及 ab 段很陡的原因。 (3)bc 段的意义。 答案 (1)Oa 段说明反应非常慢， 溶液中 c(Mn2 )随时间变化很小。 (2)ab 段说明反应非常快， c(Mn2 )迅速增大，表明 Mn2达到一定浓度时，对上述反应起到了催化作用。(3)bc 段说明 反应趋于完全，溶液中 c(Mn2 )为定值。 解析 ab 段斜率最大，说明化学反应速率最大，其原因应为 c(Mn2 )增大并充当该反应的催 化剂的结果。 基础过关 题组 1 影响化学反应速率的内因 1决定化学反应速率的内因是( ) 温度
18、压强 催化剂 浓度 反应物本身的性质 A B C D 答案 B 解析 决定化学反应速率大小的内因是反应物本身的性质，温度、压强、催化剂和浓度均为 影响化学反应速率的外因，B 正确。 2下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( ) ACu 能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应 BCu 与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快 CN2与 O2在常温、常压下不反应，放电时可反应 DCu 与浓 H2SO4能反应，而不与稀 H2SO4反应 答案 A 解析 要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素， 则该实验事实应区别 在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项
19、 B、D 为浓度不同 所致，选项 C 为反应条件不同所致，唯有选项 A 是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。 题组 2 外界条件对活化分子的影响 3下列说法不正确的是( ) A具有较高能量的反应物分子称为活化分子 B升高温度增大了活化分子百分数 C催化剂能够改变化学反应途径 D增大压强能提高活化分子的浓度 答案 A 解析 能够发生有效碰撞的分子称为活化分子。 4对于一定条件下进行的化学反应：2SO2O22SO3，改变下列条件，可以提高反应物 中活化分子百分数的是( ) 增大压强 升高温度 加入催化剂 减小反应物浓度 A B C D 答案 B 解析 升温能提高分子的能量， 催化剂能降低反应所需活
20、化能， 均能使普通分子变成活化分 子，提高活化分子百分数。 题组 3 外界条件对化学反应速率的综合影响 5下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是( ) A抗氧化剂 B调味剂 C着色剂 D增稠剂 答案 A 解析 A 项，抗氧化剂属于还原剂，比食品更易与氧气反应，从而降低氧气浓度，减缓食品 被氧化的反应速率，正确；B 项，调味剂是为了增加食品的口感，与反应速率无关，错误； C 项，着色剂是为了使食品色泽更能引起食欲，与反应速率无关，错误；D 项，增稠剂是用 于改善和增加食品的粘稠度，保持流态食品、胶冻食品的色、香、味和稳定性，改善食品物 理性状，并能使食品有润滑适口的感觉，与反应速率无关，
21、错误。 6把镁条直接投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生 H2的速率如右图所 示，在下列因素中，影响反应速率的因素是( ) 盐酸的浓度 镁条的表面积 溶液的温度 Cl 的浓度 A B C D 答案 C 解析 Mg2H =H 2Mg 2，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。 7在实验和实验中，用定量、定浓度的盐酸与足量的石灰石反应，并在一定的时间内 测量反应所放出的 CO2的体积。实验用的是块状的
22、石灰石，实验用的是粉末状石灰石。 下图中哪个图像能正确反映两种实验的结果( ) 答案 B 解析 固体物质参加反应，增大接触面积，才能提高反应速率，粉末状的固体比块状的固体 的表面积大，反应比反应的速率快；盐酸的物质的量相同，则产生的 CO2的体积应相 等，因此 A、C 错，从 D 中可以看出的反应速率大于，故 D 错。 8一定温度下，反应 N2O22NO 在密闭容器中进行，下列措施不能改变化学反应速 率的是( ) A缩小体积使压强增大 B恒容，充入 N2 C恒容，充入 He D恒压，充入 He 答案 C 解析 C 项，恒容，充入 He 气，由于 N2、O2、NO 的浓度均不变，所以化学反应速率
23、不改 变。 9.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间 t 产生氢气体积 V 的数据，绘制得到右图，则曲线 a、b、c、d 所对应的实验组别可能是( ) 组别 c(HCl)/mol L 1 温度/ 状态 1 2.0 25 块状 2 2.5 30 块状 3 2.5 50 块状 4 2.5 30 粉末状 A.4、3、2、1 B1、2、3、4 C4、2、3、1 D1、2、4、3 答案 A 解析 影响化学反应速率的因素主要有温度、压强、浓度、接触面积、催化剂等，本题涉及 温度、浓度、接触面积三种因素对反应速率的影响。其他条件一定时，溶液的浓度越大，化 学反应速率越快； 温度的
24、升高和固体由块状变为粉末状都能显著加快反应速率。 实验 1 中盐 酸的浓度最小，反应的温度最低，所以化学反应速率最慢；实验 3 的反应温度比实验 2 的反 应温度高，所以实验 3 的反应速率大于实验 2 的反应速率；实验 3 和实验 4 虽然浓度相同， 但反应的温度不同，物质的状态也不相同，无法比较。 10下列表格中的各种情况，可以用下面对应选项中的图像曲线表示的是( ) 选项 反应 纵坐标 甲 乙 A 外形、 大小相近的金属和水反应 反应速率 Na K B 4 mL 0.01 mol L 1 的 KMnO4溶 液，分别和不同浓度的 H2C2O4(草酸)溶液各 2 mL 反应 0.1 mol
25、L 1 的 H2C2O4溶液 0.2 mol L 1 的 H2C2O4溶液 C 5 mL 0.1 mol L 1Na 2S2O3溶液 和 5 mL 0.1 mol L 1H 2SO4溶液 反应 热水 冷水 D 5 mL 4%的过氧化氢溶液分解 放出 O2 无 MnO2粉末 加 MnO2粉末 答案 C 解析 反应速率与物质本身的性质有关。由于 K 比 Na 活泼，故相同大小的 K 和 Na，K 的 反应速率快，又由于 Na、K 与 H2O 反应均为放热反应，随反应进行，放出大量热，反应速 率逐渐加快，A 图像错误；由于起始时乙中 H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲中快，B 图 像错误；由于甲反
26、应是在热水中反应，温度高，故甲的反应速率高于乙的。随反应进行，反 应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小，C 图像正确；MnO2在 H2O2分解过程 中起催化作用，故乙中反应速率应大于甲中，D 图像错误。 能力提升 11KI 溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录： 实验编号 温度/ 30 40 50 60 70 显色时间/s 160 80 40 20 10 回答下列问题： (1)该反应的离子方程式为_。 (2)该实验的目的是_。 (3)实验试剂除了 1 mol L 1 KI 溶液、0.1 mol L1 H 2SO4溶液外，还需要的试剂是 _， 实验现象为_。 (4)上述实验操作
27、中除了需要(3)的条件外，还必须控制不变的是_(填字母)。 A温度 B试剂的浓度 C试剂的用量(体积) D试剂添加的顺序 (5)由上述实验记录可得出的结论是_。 (6) 若 要 进 行 酸 性 对 反 应 速 率 的 影 响 的 探 究 实 验 ， 你 会 采 取 的 措 施 是 _。 答案 (1)4H 4IO 2=2I22H2O (2)探究温度对反应速率的影响 (3)淀粉溶液 无色溶液变蓝 (4)CD (5)每升高 10 ，反应速率增大约 2 倍 (6)保持其他实验条件不变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验 解析 (1)根据得失电子数目相等、电荷守恒和原子守恒，可得该反应的离子方程式为 4
28、H 4I O 2=2I22H2O。(2)表中数据只有温度和显色时间，故该实验的目的是探究温度对 反应速率的影响。(3)为测定显色时间，产物中有碘单质生成，还需要的试剂是淀粉溶液， 实验现象为无色溶液变蓝色。(4)设计实验必须保证其他条件不变，只改变一个条件，才能 得到准确的结论，还必须控制不变的是试剂的用量(体积)和试剂添加的顺序。(5)分析实验数 据，温度每升高 10 ，显色时间缩短到原来的一半，故可得出的结论是：每升高 10 ，反 应速率增大约 2 倍。(6)若要进行酸性对反应速率影响的探究实验，需保持其他实验条件不 变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验。 12将一块质量为 5.0 g
29、的铝片投入盛有 500 mL 0.5 mol L 1 硫酸溶液的烧杯中，该铝片与 硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用下图所示的曲线来表示，回答下列问题： (1)曲线Oa段不产生氢气的原因是 _， 有关反应的化学方程式为_。 (2)曲线ab段产生氢气的速率较慢的原因是_ _。 (3)曲线 bc 段产生氢气的速率增加较快的主要原因是 _。 (4)曲线 c 点以后产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是_。 答案 (1)铝片表面有 Al2O3，硫酸首先与表面的 Al2O3反应 Al2O33H2SO4=Al2(SO4)3 3H2O (2)氧化膜未完全反应掉，铝与硫酸接触的表面积较小 (3)反应放出的
30、热量使溶液的温度升高而加快反应速率 (4)随着反应的进行，硫酸溶液的浓度下降 解析 铝片与硫酸反应的过程为铝片表面氧化膜溶解 铝片溶解 接触面积增大、温度 上升 浓度减小、温度降低 反应停止，由此可以分析出图中各段曲线所表示的速率变 化的原因。 13已知 KMnO4和 H2C2O4(草酸)在酸性溶液中会发生如下反应：2KMnO45H2C2O4 3H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O。甲、乙两个实验小组欲探究影响化 学反应速率的因素，设计实验方案如下(实验中所用 KMnO4溶液均已酸化)： (1)甲组：通过测定单位时间内生成 CO2气体体积的量来比较化学反应速率，实验装置如图 所
31、示： 实验时分液漏斗中 A 溶液一次性加入，A、B 的成分见下表： 序号 A 溶液 B 溶液 2 mL 0.1 mol L 1 H 2C2O4溶液 4 mL 0.01 mol L 1 KMnO 4溶液 2 mL 0.2 mol L 1 H 2C2O4溶液 4 mL 0.01 mol L 1 KMnO 4溶液 2 mL 0.2 mol L 1 H 2C2O4溶液 4 mL 0.01 mol L 1 KMnO 4溶液，少量 MnSO4(催化剂) 该实验探究的是_因素对化学反应速率的影响。在反应停止之前， 相同时间内针筒中所得 CO2的体积由大到小的顺序是_(填实验序号)。 (2)乙组：通过测定 K
32、MnO4溶液褪色所需时间的长短来比较化学反应速率。 取两支试管各加入 2 mL 0.1 mol L 1 H 2C2O4溶液，另取两支试管各加入 4 mL 0.1 mol L 1 KMnO4溶液，将四支试管分成两组(每组各有一支试管盛有 H2C2O4溶液和 KMnO4溶液)， 一组放入冷水中，另一组放入热水中，一段时间后，分别混合并振荡，记录溶液褪色所需时 间。 该实验试图探究_因素对化学反应速率的影响， 但该组同学始终没有看到溶液完 全褪色，其原因是_。 答案 (1)浓度和催化剂 (2)温度 KMnO4溶液过量 解析 (1)实验和其他条件相同，仅仅是草酸的浓度不同，实验和的不同之处是实 验中使用了少量 MnSO4作为催化剂。 (2)乙组中两组对照实验的温度不同，而 H2C2O4和 KMnO4的物质的量浓度相同，因反应中 KMnO4过量，致使溶液没有完全褪色。
