第2課時 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
【考綱要求】
1.知道活化分子、有效碰撞、活化能的涵義及其對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
2.通過實驗探究溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
3.了解活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,認(rèn)識溫度、濃度、壓強和催化劑影響化學(xué)反應(yīng)速率的一般規(guī)律。
【知識梳理】
一、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素主要是 ;
影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素主要包括: 。
1.增加反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率 ;
減少反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率 ;
思考:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)反應(yīng)中,加入C,反應(yīng)物濃度如何變化,速率如何變化?
課本實驗:利用2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O設(shè)計實驗,探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
注意事項:
實驗中KMnO4濃度不宜過大,原因: ;
實驗開始時褪色較慢,一段時間后反應(yīng)變快,原因: ;
2.對于有 參加的反應(yīng),增大壓強(減小體積),化學(xué)反應(yīng)速率 ;
對于有 參加的反應(yīng),減小壓強(增大體積),化學(xué)反應(yīng)速率 。
思考1:根據(jù)PV=nRT,有幾種方法可增大壓強?
思考2:恒溫恒容容器中,SO2和O2發(fā)生反應(yīng),加入稀有氣體Ar,容器內(nèi)氣體壓強如何變化?化學(xué)反應(yīng)速率如何變化?
思考3:恒溫恒壓容器中,SO2和O2發(fā)生反應(yīng),加入稀有氣體Ar,容器體積如何變化?化學(xué)反應(yīng)速率如何變化?
3.升高溫度,吸熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速率 ,放熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速率 。
降低溫度,吸熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速率 ,放熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速率 。
課本實驗:利用Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S↓ + H2O設(shè)計實驗,探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
注意事項:如何判斷比較反應(yīng)進(jìn)行的快慢: ;
課本實驗:已知4H+ + 4I- + O2 = 2I2 + 2H2O,現(xiàn)有1mol/LKI溶液、0.1mol/LH2SO4溶液和淀粉溶液,設(shè)計實驗探究溶液出現(xiàn)藍(lán)色的時間與溫度的關(guān)系。
注意事項:三種溶液加的先后順序: 。
4.加正催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率 。
對同一個反應(yīng),不同的催化劑具有 (相同、不同)的催化性能。
催化劑在不同的溫度下具有 (相同、不同)的催化性能。
對于可逆反應(yīng),催化劑對正、逆反應(yīng)的催化性能 (相同、不同)。
5.其他因素: 。
二、簡化后的有效碰撞理論
1.活化分子: ;
活化能: ;
有效碰撞: 。
2.影響化學(xué)反應(yīng)速率的微觀因素:
活化分子數(shù)目<-分子總數(shù),活化分子百分?jǐn)?shù)
取向正確的碰撞<-分子平均運動速率,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目
3.用有效碰撞理論解釋外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
條件變化微觀因素變化速率變化
分子總數(shù)活化分子百分?jǐn)?shù)活化分子數(shù)目分子平均運動速率單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目取向正確碰撞的概率
濃度增大
壓強增大
溫度增大
催化劑使用
【典型例題】
1.鐵和稀硫酸反應(yīng),①設(shè)計方案加快其反應(yīng)速率,分析哪些是因為增加活化分子百分?jǐn)?shù)造成的。② 設(shè)計方案減慢其反應(yīng)速率但不影響生成氫氣總量。
2.對于化學(xué)反應(yīng):H2(g) + I2(g) 2HI(g)。在密閉容器中,下列條件的改變引起該反應(yīng)速率的變化是什么?
(A)縮小體積使壓強增大
(B)體積不變充入H2使壓強增大
(C)體積不變充入氬氣(不參加反應(yīng))使壓強增大
(D)體積不變充入氬氣(不參加反應(yīng))使體積增大
3.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的說法正確的是( )
A.用鐵片和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時,改用98%的濃硫酸可以加快產(chǎn)生氫氣的速率
B.100mL2mol/L鹽酸跟鋅片反應(yīng),加入適量的氯化鈉溶液,反應(yīng)速率不變
C.SO2的催化氧化是一個放熱反應(yīng),所以升高溫度,反應(yīng)速率減慢
D.汽車尾氣中的NO和CO可以緩慢反應(yīng)生成N2和CO2,減小壓強反應(yīng)速率減慢
4.下列說法正確的是( )
A.增大壓強,活化分子數(shù)增加,化學(xué)反應(yīng)速率一定增大
B.升高溫度,活化分子百分?jǐn)?shù)增加,化學(xué)反應(yīng)速率一定增大
C.活化分子間所發(fā)生的分子間的碰撞為有效碰撞
D.加入反應(yīng)物,使活化分子百分?jǐn)?shù)增加,化學(xué)反應(yīng)速率加快
5.下列說法中:①活化分子間的碰撞一定能發(fā)生化學(xué)反應(yīng);②普通分子間的碰撞有時也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng);③活化分子比普通分子具有較高的能量;④化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是原子的重新組合;⑤化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程;⑥化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是活化分子有合適取向時的有效碰撞。正確的是( )
A.①③④⑤ B.②③⑥ C.③④⑤⑥ D.②④⑤
【反饋練習(xí)】
1.常溫下,分別將四塊形狀相同的鐵塊同時投入下列四種溶液中,產(chǎn)生氣體速率最快的是( 。
A.200mL 3mol?L-1 HCl B.500mL 2mol?L-1 H2SO4
C.100mL 3mol?L-1 HCl D.500mL 18.4mol?L-1 H2SO4
2.把下列4種X溶液,分別加入4個盛有10mL 2mol?L-1 鹽酸的燒杯中,均加水稀釋到50mL,此時X和鹽酸緩慢地進(jìn)行反應(yīng)。其中反應(yīng)速率最大的是( )
A.20mL 3mol?L-1 的X溶液 B.20mL 2mol?L-1 的X溶液
C.10mL 4mol?L-1 的X溶液 D.10mL 2mol?L-1 的X溶液
3.德國化學(xué)家格哈德?埃特爾因表面化學(xué)方向獲2007年諾貝爾化學(xué)獎,這個發(fā)現(xiàn)為現(xiàn)代合成氨工業(yè)和過濾汽車尾氣中使用催化劑提供了科學(xué)基礎(chǔ),下列關(guān)于催化劑的說法正確的是( )
A、能增加活化分子百分?jǐn)?shù) B、催化劑在任何溫度下催化性能相同
C、催化劑一定不參與化學(xué)反應(yīng) D、催化劑在反應(yīng)前后性質(zhì)不變
4.下列說法正確的是( )
A.活化分子碰撞即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
B.升高溫度會加快反應(yīng)速率,原因是增加了活化分子的碰撞次數(shù)
C.某一反應(yīng)的活化分子百分?jǐn)?shù)是個定值
D.活化分子間的碰撞不一定是有效碰撞
5.設(shè)C+CO2 2CO ?H>0,反應(yīng)速率為v1;N2+3H2 2NH3 ?H<0,反應(yīng)速率為v2,對于上述反應(yīng),當(dāng)溫度升高時,v1和v2的變化情況為
A.同時增大B.同時減小
C.v1增大,v2減小D.v1減小,v2增大
6. 與0.5L 2mol/L稀鹽酸反應(yīng)(放熱反應(yīng),反應(yīng)前后溶液體積沒有變化)生成 的量與反應(yīng)時間的關(guān)系如下圖所示.下列結(jié)論不正確的是( )
A.反應(yīng)開始2分鐘內(nèi)平均反應(yīng)速率最大
B.反應(yīng)4分鐘后平均反應(yīng)速率最小
C.反應(yīng)開始4分鐘內(nèi)溫度對反應(yīng)速率的影響比濃度大
D.反應(yīng)在第2min到第4min間生成 的平均反應(yīng)速率為
7.在容積固定的密閉容器中存在如下反應(yīng):A(g)+3B(g) 2C(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))某研究小組研究了其他條件不變時,改變某一條件對上述反應(yīng)的影響,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出下列關(guān)系圖:
下列判斷一定錯誤的是
A.圖I研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響,且乙使用的催化劑效率較高
B.圖I研究的是壓強對反應(yīng)的影響,且乙的壓強較高
C.圖Ⅱ研究的是溫度對反應(yīng)的影響,且甲的溫度較高
D.圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響,且甲使用的催化劑效率較高
8.以下列反應(yīng)為例,驗證濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響:
Na2S2O3 + 2HCl = 2NaCl + S? + SO2 + H2O
一同學(xué)在下午活動課中,配置了0.2mol?L-1的鹽酸置于大燒杯中,并取了3mL 0.1mol?L-1 Na2S2O3溶液與3mL該鹽酸反應(yīng),產(chǎn)生明顯渾濁約需時間ts。由于時間另有安排,停止了實驗。第二天又用了3mL 0.2mol?L-1 的Na2S2O3溶液與原鹽酸3mL反應(yīng),產(chǎn)物明顯渾濁也需時間ts左右。于是他得出結(jié)論:濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響不大。請你評價該同學(xué)的這次實驗。
(1)結(jié)論是( )
A.可靠的 B.不可靠的 C.基本正確,但有疑點 D.可能正確,也可能不正確
(2)一般對比實驗都要控制條件,且再現(xiàn)性好。
①請評價他實驗控制條件: ;
②請評價他實驗現(xiàn)象的對比方法: ;若他的的對比方法不好,請你經(jīng)出合理的對比方法(若他的對比方法可行,此問可不答): 。
9.(07廣東卷)“碘鐘”實驗中,3I-+ =I3- +2SO42 -的反應(yīng)速率可以用I3- 與加入的淀粉溶液顯藍(lán)色的時間t來度量,t越小,反應(yīng)速率越大。某探究性學(xué)習(xí)小組在20 ℃進(jìn)行實驗,得到的數(shù)據(jù)如下表:
實驗編號①②③④⑤
c(I-)/ mol?L-10.0400.0800.0800.1600.120
c( )/mol?L-10.0400.0400.0800.0200.040
t/s88.044.022.044.0t1
回答下列問題:
(1)該實驗的目的是___________________________________________________。
(2)顯色時間t1=______________。
(3)溫度對該反應(yīng)的反應(yīng)速率的影響符合一般規(guī)律,若在40 ℃下進(jìn)行編號③對應(yīng)濃度的實驗,顯色時間t2的范圍為______(填字母)。
(A)<22.0 s (B)22.0 s~44.0 s (C)>44.0 s (D)數(shù)據(jù)不足,無法判斷
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