重难点08 化学反应速率影响因素的探究-2019-2020学年高一化学重难点探究（人教版必修二） 试卷


2019-2020学年高一化学重难点探究（人教版必修二）
重难点08 化学反应速率影响因素的探究
方法探究
一、化学反应速率影响因素分析
1．主要因素(内因)
不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。
2．外界因素(外因)
（1）温度：当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。
（2）催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。
（3）浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
（4）压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。
（5）固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
（6）反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。
（7）形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。
【特别提醒】1．催化剂能够极大程度地改变化学反应速率。有的催化剂(正催化剂)能够加快化学反应速率，有的催化剂(负催化剂)能够减慢化学反应速率，无特殊说明，通常所说的催化剂都是正催化剂。
2．对于纯液体或固体物质，可认为其浓度为“常数”，它们的量的改变不会影响化学反应速率。固体反应物颗粒的大小能影响化学反应速率，固体颗粒越小，其表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
3．由于压强的变化对固体、纯液体或溶液的浓度几乎没有影响，可以认为改变压强对无气体参加的反应的反应速率无影响。
二、外界因素影响化学反应速率的具体认识
（1）升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率均加快。
（2）催化剂能同等程度的改变正、逆化学反应速率，但不能改变反应进行的程度。
（3）增大反应物浓度或生成物浓度，正、逆反应速率均加快。
（4）对于没有气体参加的反应，改变体系压强，反应物的浓度不变，则化学反应速率不变。
（5）固体或纯液体反应物用量的增减，不能改变化学反应速率，固体反应物的表面积改变可以改变化学反应速率。
（6）形成原电池反应，可加快化学反应速率。
2.充入“惰性气体”对化学反应速率的影响：
恒温
恒容
充入“惰性气体”总压强增大，但容器体积不变，则各物质的浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变
恒温
恒压
充入“惰性气体”，保持压强恒定容器体积增大各反应物浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率变慢
3.“控制变量法”探究影响化学反应速率的因素
常见变量
外界因素主要有：浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积等
确定变量
根据实验目的，研究某个变量对反应速率的影响，需要控制其它外界因素不变，再进行实验
定多变一
探究时，先确定一种变量，保证其它外界因素不变，看这个变量与探究的问题之间存在什么关系，这样依次进行，从而得出每种因素改变的影响结论
数据统一
要注意控制数据，使变量统一，才能得出正确结论
【特别提醒】多个因素影响反应速率变化要看主要因素：
例如：锌与稀硫酸反应的图像如下图，由图像可知氫气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。反应体系中硫酸所提供的氢离子浓度是由高到低，若氢气的生成速率由其决定，速率的变化趋势也应由快到慢，反应前半程的原因只能是温度所致，锌与硫酸反应时放热，体系温度逐渐升高，温度对反应速率的影响占主导地位， 一定时间后， 硫酸的浓度下降占据主导地位，因而氢气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。



典例剖析
已知反应，为研究影响该反应速率的因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z的起始浓度为0，反应物X的浓度随反应时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是( )

A．若实验②、④只改变一个条件，则由实验②、④得出结论：升高温度，化学反应速率加快
B．若实验①、②只改变一个条件，则由实验①、②得出结论：增大反应物浓度，化学反应速率加快
C．若实验②、③只改变一个条件，则实验③使用了催化剂
D．0～10min内，实验③的平均速率v(Y)=0.04 mol/(L·min)
【答案】D
【解析】
A．若实验②、④只改变一个条件，实验②、④两组实验，X的起始浓度相同，温度由第②组实验的800℃升高到820℃，反应速率明显加快，说明温度升高，化学反应速率加快，A选项正确；
B．从图像中可以看出，实验①、②两组实验，温度相同，随着反应为X的浓度增大，化学反应速率加快，B选项正确；
C．实验②、③两组实验，X的起始浓度相等，温度相同，平衡状态也相同，但实验③达到平衡的时间短，反应速率快，说明实验③使用了催化剂，C选项正确；
D．在0～10min内，实验③的平均速率v(X)=（1.0mol/L－0.6mol/L）÷10min＝0.04mol/(L·min)，因为化学反应速率之比等与化学计量数之比，所以v(Y)=0.02mol/(L·min)，故D项错误；
答案选D。
精选习题
1．（2019·江苏省常州田家炳高中高二月考）下列各组反应(表内物质均为反应物)刚开始时，放出H2的速率最大的是（ ）
编号
金属(粉末状)
酸的浓度
酸的体积
反应温度
A
0.1mol Mg
6mol/L硝酸
10mL
30℃
B
0.1mol Mg
3mol/L盐酸
10mL
60℃
C
0.1mol Fe
3mol/L盐酸
10mL
60℃
D
0.1mol Mg
3mol/L盐酸
10mL
30℃
【答案】B
【解析】
硝酸和镁反应不生成氢气，所以排除A选项。镁的金属性比铁的强，所以在外界条件相同的情况下，镁比铁的反应速率快，反应速率B＞C；在相同的条件下，温度越高、化学反应速率越快，反应速率B＞D，因此放出H2的速率最大的是B，故选B。
【点睛】
本题的易错点为A，要注意硝酸具有强氧化性，与活泼金属反应一般不放出氢气。
2．（2019·黑龙江省高一期中）等质量的两份锌粉a、b分别加入到两份体积相同、物质的量浓度相同且过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图为产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】a、b中的Zn的质量相同，稀硫酸是过量的，所以Zn无剩余；又a中加入硫酸铜溶液，与Zn反应生成Cu和硫酸锌，消耗Zn，使Zn与稀硫酸反应产生的氢气的体积减少，同时形成铜、锌原电池使反应速率加快，所以a曲线先反应完全，所需时间较少，但生成的氢气的体积少于b。
答案选A。
3．（2020·武汉市钢城第四中学高一期中）把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率如图所示。在下列因素中，能影响此反应速率的因素是( )

①盐酸的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度 ④Cl－的浓度
A．①④ B．②③ C．①②③ D．③④
【答案】C
【解析】图中生成氢气的反应速率先增大后减小，发生的反应为：Mg+2H+═Mg2++H2↑，
①开始盐酸的浓度较大，反应速率较快，但反应后期温度较高而反应速率逐渐变小，说明反应物的浓度减小，反应速率减小，说明浓度对反应速率有影响，故①符合题意；
②由反应可知Mg参加反应，开始接触面积大，反应速率快，但随反应的进行，接触面积减小，则反应速率减小，故②符合题意；
③开始反应时浓度最大、随着反应的进行，浓度逐渐减小，如果不考虑气其它因素，反应速率应逐渐减小，但开始阶段反应速率逐渐增大，因该反应为放热反应，放热使温度升高，则反应速率加快，说明温度对反应速率有影响，故③符合题意；
④因Cl-不参加反应，Cl-的浓度增大或减小都不影响化学反应速率，且该反应中Cl-的浓度不变，故④不符合题意；
即影响反应速率的因素为①②③，故选C。
4．（2020·山东微山县第二中学高二月考）为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，你认为结论不正确的是。( )
A．将铜片放入稀硫酸中，无现象。若再向所得溶液中加入硝酸银溶液，一段时间后，由于形成原电池，可看到有氢气生成
B．将除去氧化膜的相同大小、相同质量的镁条和铝条与相同浓度盐酸反应，前者速率大于后者
C．两支试管中分别加入根同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同
D．相同条件下等质量的块状和粉末状大理石与相同浓度盐酸反应时，粉末状的反应速率快
【答案】A
【解析】A、铜与稀硫酸不反应，加入硝酸银之后，酸性环境下，硝酸根离子具有强氧化性，比银离子氧化性强，首先将铜氧化，生成的是一氧化氮，不是氢气，A错误；
B、镁比铝活泼，所以相同质量的镁、铝和相同浓度的盐酸反应时，镁的反应速率快，B正确；
C、二氧化锰在氯酸钾受热分解制氧气的反应中作催化剂，所以加入二氧化锰后，反应速率会加快，C正确；
D、粉末状的大理石比块状的大理石和盐酸接触的面积大，所以反应速率更快些，D正确；
答案选A。
5．为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是

A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小
B．若图甲实验中反应速率为①＞②，则一定说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好
C．用图乙所示装置测定反应速率，可测定反应产生的气体体积及反应时间
D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞。将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位
【答案】B
【解析】A．反应的剧烈程度与实验现象有关，反应越剧烈，产生气体的速率越快，产生气泡越快，A 正确；B．催化剂能改变化学反应的速率，这里是加快速率，若图甲所示实验中反应速率为①＞②，则一定说明氯化铁比硫酸铜催化效果好，因二者所含的阴离子不同，要证明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好，还要使选择的试剂中阴离子种类相同，B错误；C．反应速率可用单位时间内产生的气体体积表示，该装置可通过注射器活塞的位置变化看生成气体的体积，C正确；D．检查装置的气密性一般是利用气压的原理，在图乙装置中，关闭A处活塞，将注射器的活塞拉出一定距离，过一段时间后再松开活塞，如活塞回到原位，说明气密性良好，否则漏气，D正确。答案选B。
6．（2020·瑞安市上海新纪元高级中学高一开学考试）在相同的密闭容器中，用高纯度纳米级Cu2O分别进行催化分解水的实验：2H2O(g)2H2(g) + O2(g) ∆H＞0，实验测得反应体系中水蒸气浓度（mol·L-1）的变化结果如下：
序号
时间/min
0
10
20
30
40
60
①
温度T1 / 1号Cu2O
0.0500
0.0492
0.0486
0.0482
0.0480
0.0480
②
温度T1 / 2号Cu2O
0.0500
0.0490
0.0483
0.0480
0.0480
0.0480
③
温度T2 / 2号Cu2O
0.0500
0.0480
0.0470
0.0470
0.0470
0.0470
下列说法不正确的是（ ）
A．实验时的温度T2高于T1
B．2号Cu2O的催化效率比1号Cu2O的催化效率高
C．实验①前20 min的平均反应速率v(O2) = 7×10ˉ5 mol·Lˉ1·minˉ1
D．等质量纳米级Cu2O比微米级Cu2O催化效率高，这与Cu2O的粒径大小有关
【答案】C
【解析】A．从表中③可以看出相同时间内水蒸气的浓度变化大，反应速率快，说明实验时的温度T2高于T1，故A正确；
B．②中反应速度比①快，2号Cu2O的催化效率比1号Cu2O的催化效率高，故B正确；
C．实验①前20 min的平均反应速率v(H2O)=，v(O2)=1/2v(H2O) =3.5×10ˉ5 mol·Lˉ1·minˉ1，故C错误；
D．①②化学平衡状态未改变，反应速率加快，则是加入了催化剂，催化剂的活性越高，速率越快，在相等时间内，②中水蒸气的浓度变化比①快，②中催化剂微粒更小，表面积更大，等质量纳米级Cu2O比微米级Cu2O催化效率高，这与Cu2O的粒径大小有关，故D正确；
故选C。
7．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有_________________________________；
（2）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有___________、___________(答两种)；
（3）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

A
B
C
D
E
F
4 mol·L-1 H2SO4溶液/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计，其中：V1=____，V6=____，V9=____； 
②反应一段时间后，实验A中的金属呈____色，实验E中的金属呈____色； 
③该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_______________。
【答案】Zn+CuSO4ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑ 升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等 30 10 17.5 灰黑 暗红 当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积
【解析】
（1）分析实验中涉及的物质：Zn、CuSO4、H2SO4，其中能发生的化学反应有2个：Zn+CuSO4ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。
（2）根据影响化学反应速率的外界因素，则加快反应速率的方法还有：增大反应物浓度，升高温度，使用催化剂，增大锌粒的比表面积等。注意H2SO4浓度不能过大，浓硫酸与Zn反应不生成H2。
（3）若研究CuSO4的量对H2生成速率的影响，则实验中除CuSO4的量不同之外，其他物质的量均相同，则V1=V2=V3=V4=V5=30，最终溶液总体积相同，由实验F可知，溶液的总体积均为50 mL，则V6=10，V9=17.5。随着CuSO4的量增大，则附着在Zn片表面的Cu会越来越多，当Cu完全附盖Zn片时，Zn不能与H2SO4接触，则H2生成速率会减慢，且Zn片表面的Cu为暗红色。
【点睛】
本题考查了影响化学反应速率的因素，并且融合了化学实验，易错点第（3）①小题，V1、V6、V9的求得，要注意分析表中数据。
8．用块状碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，请回答：
（1）实验过程如图所示，分析判断：（填“OE”、“EF”或“FG”，下同）___段化学反应速率最大，___段收集的二氧化碳气体最多。

（2）ag块状碳酸钙与足量盐酸反应，碳酸钙消耗的质量随时间的变化曲线用实线表示，在相同的条件下，将bg(a>b)粉末状碳酸钙与足量的相同浓度的盐酸反应，碳酸钙消耗的质量随时间的变化曲线用虚线表示。则图中最符合实际情况的图象是___（填序号）。
A． B． C． D．
（3）为了减缓题述反应的速率，下列措施中，你认为可行的是___（填序号）
A．加入蒸馏水 B．加入氯化钠固体
C．加入硝酸钾溶液 D．加入浓盐酸
E.降温 F.加入MnO2粉末
【答案】（1）EF EF （2）C （3）ACE
【解析】
（1）分析题给t-V(CO2)图，OE、EF、FG三段，根据其曲线斜率以及曲线对应的CO2体积的变化值进行分析判断。
（2）增大一定量固体的表面积，可增大反应速率，据此进行分析判断。
（3）要降低反应速率，从反应速率的影响因素去考虑分析，包括：浓度、温度、催化剂、压强、接触面积等等。
【详解】
（1）反应速率越大，对应曲线在图象上的斜率就越大，所以EF段化学反应速率最大；在EF段CO2体积变化也最大，即生成的CO2也最多；答案为：EF；EF；
（2）反应物的接触面积越大，反应速率越快，在相同时间内消耗碳酸钙的质量更多。又因为a大于b，盐酸足量的情况下，最终消耗碳酸钙最多的是块状碳酸钙，故刚开始反应，虚线的斜率大于实线，最终消耗的碳酸钙质量应是虚线小于实线，C项正确；答案选C；
（3）A．加入蒸馏水，相当于稀释了盐酸，盐酸浓度降低，反应速率降低，A项正确；
B．氯化钠固体不参与反应，对反应速率没影响，B项错误；
C．硝酸钾不参与反应，加入硝酸钾溶液相当于加水稀释盐酸，盐酸浓度降低，反应速率降低，C正确；
D．加入浓盐酸，增大了盐酸的浓度，反应速率加快，D项错误；
E．升高温度，可以加快反应速率，降低温度，反应速率降低，E项正确；
F．MnO2不参与反应，对反应速率没影响，F项错误；
故答案为：ACE。
9．（2020·山东省淄博第七中学高一月考）某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了酸性高锰酸钾与草酸（H2C2O4）的反应，记录如表所示的实验数据：
实验
编号
实验
温度
试管中所加试剂及其用量/mL
溶液褪至无
色所需时间
/min
0.6mol/L H2C2O4 溶液
H2O
3mol/L H2SO4
0.05mol/L KMnO4
①
25
3.0
V1
2.0
3.0
1.5
②
25
2.0
3.0
2.0
3.0
2.7
③
50
2.0
V2
2.0
3.0
1.0
（1）请写出该反应的离子方程式 ______，当该反应以表中数据反应完全时转移电子数为______NA。
（2）V1＝_______mL。
（3）根据表中的实验①、②数据，可以得到的结论是 _______。
（4）探究温度对化学反应速率的影响，应选择 _______（填实验编号）
（5）该小组根据经验绘制了n（Mn 2+）随时间变化的趋势如图1所示，但有同学查阅已有实验资料发现，该实验过程中n（Mn 2+）随时间变化的实际趋势如图2所示。

该小组同学根据图 2 所示信息提出了新的假设，并设计实验方案④继续进行实验探究。
实验编号
实验温度/℃
试管中所加试剂及其用量
再加入某种固体
溶液褪至无色所需时间/min
0.6mol/L H2C2O4
H2O
3mol/L H2SO4
0.05mol/L KMnO4
④
25
2.0
3.0
2.0
3.0
MnSO4
t
①小组同学提出的假设是________。
②若该小组同学提出的假设成立，应观察到________现象。
【答案】（1）2MnO4﹣+5H2C2O4+6H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O 0.00075
（2）2.0
（3）其他条件相同时，反应物浓度减小，反应速率减慢
（4）②③
（5）对该反应有催化作用 褪色时间变短
【解析】（1）该反应的离子方程式为，，，草酸过量，则高锰酸钾反应完全时转移电子数为，故答案为：；；
（2）由控制变量法可知，总体积相同，则，故答案为：；
（3）实验、数据，可以得到的结论是其他条件相同时，反应物浓度减小，反应速率减慢， 故答案为：其他条件相同时，反应物浓度减小，反应速率减慢；
（4）探究温度对化学反应速率的影响，应选择、，故答案为：；
（5）①其它条件相同，加入了MnSO4固体，由图可知提出的假设是对该反应有催化作用，故答案为：对该反应有催化作用；
②提出的假设成立，应观察到褪色时间变短现象，故答案为：褪色时间变短。
10．某化学兴趣小组欲测定KClO3，溶液与溶液反应的化学反应速率．所用试剂为10mL0.1mol/LKClO3，溶液和溶液，所得数据如图所示。已知：。

（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min内的平均反应速率________。
（2）某同学仔细分析实验数据后发现，在反应过程中，该反应的化学反应速率先增大后减小．某小组同学针对这一现象进一步探究影响该化学反应速率的因素，具体方法如表示。
方案
假设
实验操作
Ⅰ
该反应放热使溶液温度升高，反应速率加快
向烧杯中加入10mL0.1mo//L的溶液和10mL0.3mol/L的溶液，
Ⅱ

取10mL0.1mo/L的溶液加入烧杯中，向其中加入少量NaCl固体，再加入10mL0.3mol/L的溶液
Ⅲ
溶液酸性增强加快了化学反应速率
分别向a、b两只烧杯中加入10mL0.1mol/L的溶液；向烧杯a中加入1mL水，向烧杯b中加入1mL0.2mol/L的盐酸；再分别向两只烧杯中加入10mL0.3mol/L的溶液
①补全方案Ⅰ中的实验操作：________。
②方案Ⅱ中的假设为________。
③除Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是________。
④某同学从控制变量的角度思考，认为方案Ⅲ中实验操作设计不严谨，请进行改进：________。
⑤反应后期，化学反应速率变慢的原因是________。
【答案】（1）0.0025
（2）①插入温度计 ②生成的加快了化学反应速率 ③生成的加快了化学反应速率 ④将1mL水改为1mL0.2mol/L的NaCl溶液 ⑤反应物浓度降低
【解析】（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min内生成氯离子的浓度是0.010mol/L，所以平均反应速率；
（2）①由于是假设该反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快，因此需要测量反应过程中溶液温度的变化；
②方案I、Ⅱ相比较，Ⅱ中加入了少量氯化钠，所以方案Ⅱ中的假设为生成的加快了化学反应速率；
③由于反应中还有硫酸根离子生成，则除I、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是生成的硫酸根离子加快了化学反应速率；
④为防止氯离子对实验的干扰，则改进措施是将1mL水改为1mL0.2mol/L的NaCl溶液；
⑤反应后期反应物浓度减小，因此化学反应速率变慢。
【点睛】
对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。