高中化学苏教版选修4 化学反应原理第一单元 化学反应速率第2课时达标测试

第2课时　影响化学反应速率的因素

目标与素养：1.了解活化能的涵义，会用碰撞理论解释化学反应速率的影响因素。(宏观辨识与微观探析)2.掌握外界条件对化学反应速率的影响规律及实质，并能用相关规律解决有关问题。(变化观念与平衡思想)

一、有效碰撞理论

1．碰撞理论

(1)分子碰撞：化学反应发生的前提是反应物分子间发生碰撞。

(2)有效碰撞：能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。有效碰撞必须满足两个条件：①发生碰撞的分子具有足够高的能量；②分子在一定的方向上发生碰撞。

2．活化分子和活化能

(1)活化分子

在化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子。

(2)活化能

活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。

3．化学反应的过程

(反应物、生成物的能量与活化能的关系)

微点拨：活化分子的百分数越大―→单位体积内活化分数越多―→有效碰撞次数越多―→速率越快。

二、影响化学反应速率的外界因素

1．浓度对反应速率的影响

(1)影响结果

(2)理论解释

其他条件不变时，增加反应物浓度→单位体积内反应物的活化分子数目增多→有效碰撞的次数增多→化学反应速率增大。反之，减小反应物浓度，化学反应速率减小。

微点拨：(1)对于固体或纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变固体或纯液体物质的用量对化学反应速率无影响。

(2)固体物质的表面积的大小会影响化学反应速率，一般来说，固体的颗粒越细，表面积越大，反应速率越快。

2．压强对反应速率的影响

(1)影响结果

对于有气体参加的反应，在相同温度下， 

增大压强(减小容器容积)，反应速率增大；

减小压强(增大容器容积)，反应速率减小。

(2)理论解释

对于有气体参加的反应，在相同温度下，增大压强→气体体积减小→反应物浓度增大→反应速率增大；反之减小压强，反应速率减小。

　对于没有气体参与的化学反应，改变压强，化学反应速率是否会发生改变？为什么？

提示：对于没有气体参与的化学反应，由于改变压强物质的浓度变化很小，可忽略改变压强对化学反应速率的影响。

3．温度对反应速率的影响

(1)影响结果

其他条件相同时，升温反应速率增大，降温反应速率减小。据测定，许多反应的温度每升高10 K，其反应速率增加2～4倍。

(2)理论解释

其他条件相同时，升高温度→活化分子百分数以及分子间碰撞频率提高→有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大。

微点拨：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。

4．催化剂对反应速率的影响

(1)影响结果

使用催化剂可改变化学反应速率(一般情况下是指增大反应速率)。

(2)理论解释

催化剂→降低反应所需活化能→提高活化分子百分数→有效碰撞的次数增加→反应速率增大。

(3)特点

①选择性：只对某一反应或某类反应起催化作用。

②高效性：可以较大幅度降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。

5．其他因素对反应速率的影响

如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、

增大反应物间的接触面积等，均是行之有效的改变化学反应速率的方法。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)Na、Mg、Al与同浓度的稀H2SO4反应，反应速率相同。 (　　)

(2)升高温度，加压均可增大任何反应的化学反应速率。 (　　)

(3)锌与稀H2SO4反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越快。 (　　)

(4)催化剂可以加快反应速率也可以改变反应热。 (　　)

答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×

2．有效碰撞是指(　　)

A．反应物分子间的碰撞

B．反应物活化分子间的碰撞

C．反应物分子发生合适取向的碰撞

D．活化分子之间发生合适取向的碰撞

答案：D

3．在一密闭容器中充入1 mol I2和1 mol H2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)

(1)保持容器容积不变，向其中充入1 mol H2，反应速率_____。

(2)升高温度，反应速率________。

(3)扩大容器体积，反应速率 ________。

答案：(1)增大　(2)增大　(3)减小

对于有气体参加的反应而言，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改变所致。所以，在讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因。

对于气体反应体系，有以下几种情况：

(1)恒容时：

①充入气体反应物浓度增大总压增大反应速率加快；

②充入“惰气”总压增大，但各气体的分压不变，即各气体的浓度不变，反应速率不变。

(2)恒压时：

充入“惰气”体积增大各反应物浓度减少反应速率减慢。

【例1】　在一个容积可变的密闭容器中发生反应：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。

回答下列问题：

(1)增加Fe的量，正反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。

(2)将容器容积缩小一半，正反应速率________，逆反应速率________。

(3)保持容器容积不变，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使容器容积增大，正反应速率________，逆反应速率________。

解析：(1)Fe为固体，因此增加Fe的量，反应速率不变。(2)将容器容积缩小一半，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使容器容积增大，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。

答案：(1)不变　(2)增大　增大　(3)不变　不变

(4)减小　减小

1．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＜0。下列说法正确的是(　　)

A．保持容器容积不变，向其中充入1 mol H2(g)，反应速率一定加快

B．保持容器容积不变，向其中充入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快

C．保持容器内气体压强不变，向其中充入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快

D．保持容器内气体压强不变，向其中充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，反应速率一定加快

A　[增大H2的物质的量且保持容器容积不变，H2的浓度增大，反应速率加快，A项正确；保持容器容积不变，向其中充入1 mol N2(N2不参加反应)，反应混合物中各组分的浓度不变，反应速率不变，B项错误；保持容器内气体压强不变，向其中充入1 mol N2(N2不参加反应)，容器容积增大，各组分的浓度减小，反应速率减慢，C项错误。]

1.可逆反应的速率—时间图象

2.解答图象题的方法

—弄清纵、横坐标的含义

↓

—弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平

↓

—

↓

—弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化

【例2】　一定条件下，在一体积不变的密闭容器中发生反应：2A(g)＋B(g)3C(g)　ΔH＝a kJ·mol－1。图为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。

(1)t3时改变的条件为_________________________________，

t4时改变的条件为________。

(2)a________0(填“＞”或“＜”)。

解析：该反应前后是气体物质的量相等的反应，故改变压强对化学平衡无影响。由图象变化分析可知：t3时刻改变的条件是取出部分混合气体，可同等程度地减小正、逆反应速率；t4时刻平衡正向移动，且v正、v逆出现跳跃，则应是升高温度，结合v正＞v逆可知正反应吸热，ΔH＞0。

答案：(1)取出部分混合气体　升高温度　(2)＞

2．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，绘制得到如图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是(　　)

A.4、3、2、1　　　 B．1、2、3、4

C．3、4、2、1 D．1、2、4、3

A　[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、温度相同，但物质的状态不相同，表面积越大，反应速率越快。]

1．下列说法错误的是    (　　)

①当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时，才能发生化学反应

②发生有效碰撞的分子一定是活化分子

③活化分子间的碰撞一定是有效碰撞

④活化分子间每次碰撞都发生化学反应

⑤能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量

A．①④　　　B．③④　　　C．④⑤　　　D．②⑤

B　[活化分子间的碰撞有适当的取向时，才能发生有效碰撞；活化分子间只有发生有效碰撞时，才能发生化学反应。]

2．升高温度时，某化学反应速率增大，主要原因是(　　)

A．分子运动速率加快，使反应物分子的碰撞机会增多

B．反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多

C．该化学反应的过程是吸热的

D．该化学反应的过程是放热的

B　[温度升高，使反应物分子能量增加，活化分子百分数增大，活化分子间的有效碰撞次数增多，反应速率增大，故B项正确。]

3．下列说法正确的是(　　)

A．同体积的0.1 mol·L－1 HCl和0.1 mol·L－1 H2SO4与10 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液反应速率相同

B．大理石块与大理石粉末分别和同浓度盐酸反应，速率相同

C．Mg、Al在相同条件下分别与0.1 mol·L－1盐酸反应，其反应速率相同

D．0.1 mol·L－1 HCl和0.1 mol·L－1 HNO3与相同形状和大小的大理石反应，速率相同

D　[同浓度的盐酸和硫酸相比较，后者氢离子的浓度大，与NaOH溶液反应的速率快；同浓度的盐酸与硝酸中氢离子浓度相同，与大小、形状相同的大理石反应的速率相同；大理石块比大理石粉末表面积小，反应速率慢；Mg比Al活泼，Mg与0.1 mol·L－1盐酸反应的速率快。]

4．有气体参加的反应中，能使反应物中活化分子数和活化分子百分数都增大的方法是    (　　)

①增大反应物浓度　②增大压强　③升高温度　④加入催化剂

A．①②③   B．②③④ 

C．①③④ D．③④

D　[①和②只能增大单位体积内活化分子数，不能增大活化分子百分数；而③和④既能增大活化分子数，又能增大活化分子百分数，故D项符合题意。]

5．为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过如图实验装置测定反应中生成的CO2气体体积，并绘制出如图所示的曲线。请分析讨论以下问题。

(1)化学反应速率最快的时间段是________(填字母序号)，原因是________________________________________________________________

____________________________________________________。

A．0～t1 B．t1～t2 

C．t2～t3 D．t3～t4

(2)为了减缓上述反应速率，欲向盐酸中加入下列物质，你认为可行的是________(填字母序号)。

A．蒸馏水 B．NaCl固体 

C．NaCl溶液 D．通入HCl

(3)若盐酸的体积是20 mL，图中CO2的体积是标准状况下的体积，则t1～t2时间段平均反应速率v(HCl)＝________mol·L－1·min－1。

解析：(1)曲线中斜率越大，表明反应速率越快，故t1～t2时间段反应速率最快，原因是反应放热，使反应速率加快。

(2)该反应实质为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，故加水稀释c(H＋)减小，反应速率减小，NaCl溶液中Na＋、Cl－对该反应无影响，故相当于加水稀释；加NaCl固体对反应速率无影响，通入HCl会使c(H＋)增大，反应速率加快，A、C正确。

(3)t1～t2时间段产生CO2为mol，

所以v(HCl)＝mol·L－1·min－1

＝mol·L－1·min－1。

答案：(1)B　反应放热，使反应速率加快

(2)AC　(3)