高二化學教案：《影響化學反應速率的因素及圖像分析》教學設計

　　一、復習回顧

　　知識結構框架

　　二、知識梳理

　　課程引入：

　　上節(jié)課我們學習了化學反應速率，這堂課我們重點來學習影響反應速率的因素。

　　考點1：影響化學反應速率的因素以及微觀解釋：

　　1．決定因素（內(nèi)因）：反應物的性質。

　　2．條件因素（外因）

　�。�1）濃度對化學反應速率的影響。

　　其他條件不變時，增大反應物的濃度，可以增大反應速率；減小反應物的濃度，

　　可以減小化學反應的速率。

　　注意：此規(guī)律只適用于氣體或溶液的反應，對于純固體或液體的反應物，一般情況下其濃度是常數(shù)，因此改變它們的量不會改變化學反應速率。

　　原因：在其他條件不變時，對某一反應來說，活化分子百分數(shù)是一定的，所以當反應物的濃度增大時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，活化分子數(shù)也相應的增多，反應速率也必然增大。

　�。�2）壓強對化學反應速率的影響。

　　結論：對于有氣體參加的反應，若其他條件不變，增大壓強，反應速率加快；減小壓強，反應速率減慢。

　　原因：對氣體來說，若其他條件不變，增大壓強，就是增加單位體積的反應物的物質的量，即增加反應物的濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，因而可以增大化學反應的速率。

　　對于氣體反應體系，充入“惰性氣體”時反應速率變化情況：

　　①恒容時：充入“惰性氣體” 總壓增大，但各物質濃度不變，反應速率不變。

　　②恒壓時：充入“惰性氣體”體積增大各反應物濃度減小反應、速率減慢。

　�。�3）溫度對化學反應速率的影響。

　　結論：其他條件不變時，升高溫度，可以增大反應速率，降低溫度，可以減慢反應速率。

　　原因：①濃度一定時，升高溫度，分子的能量增加，從而增加了活化分子的數(shù)量，反應速率增大。

　�、跍囟壬�高，使分子運動的速率加快，單位時間內(nèi)反應物分子間的碰撞次數(shù)增加，反應速率也會相應的加快。前者是主要原因。

　　③阿倫尼烏斯方程：k===Ae –Ea/RT （Ｅa表示活化能）

　　該方程表明：當Ｅa>0時，升高溫度，反應速率常數(shù)增大，化學反應速率加快。

　　Ea值越大，改變溫度對反應速率的影響程度就越大，這就是升高相同溫度時不同化學反應的速率增加的倍數(shù)不同的原因。

　　（4）催化劑對化學反應速率的影響。

　　結論：催化劑可以改變化學反應的速率。正催化劑：能夠加快反應速率的催化劑。

　　負催化劑：能夠減慢反應速率的催化劑。如不特意說明，指正催化劑。

　　原因：在其他條件不變時，使用催化劑可以大大降低反應所需要的能量，會使更多的反應物分子成為活化分子，大大增加活化分子百分數(shù)，因而使反應速率加快。

　�、俅呋瘎┦悄芗涌旎瘜W反應速率而在反應前后本身的質量和化學性質不變的物質。由于催化劑的質量及化學性質在反應前后不變，反應歷程中必定既包括有催化劑參與的反應，又包括使催化劑再生成的反應。

　�、诖呋瘎┩ㄟ^參與反應改變反應歷程降低反應的活化能來提高化學反應速率。催化劑不能改變化學反應的平衡常數(shù)，不能改變平衡轉化率。

　�、鄞呋瘎┚哂羞x擇性，某種催化劑對某一反應可能是活性很強的催化劑，但對其他反應就不一定有催化作用。

　　（5）其他因素

　　如光照、反應物固體的顆粒大小、電磁波、超聲波、溶劑的性質等，也會對化學反應的速率產(chǎn)生影響。

　　考點3：外界條件對化學反應速率影響的規(guī)律

　　解釋化學反應速率快慢的鏈條思維：活化能→活化分子→有效碰撞→化學反應速率。

　　三、例題精析

　　【例題1】在一定溫度下，密閉容器內(nèi)進行如下反應：3Fe(s)＋4H2O(g)===Fe3O4(s)＋4H2(g)，下列判斷正確的是（    ）

　　A．保持體積不變，增加Fe的量，反應速率加快

　　B．將容器的體積縮小一半，反應速率加快

　　C．保持體積不變，充入Ne使體系壓強增大，反應速率加快

　　D．保持壓強不變，充入Ne使容器的體積增大，反應速率不變

　　【答案】B

　　【解析】本題考查濃度與反應速率的關系。由于固體的濃度為常數(shù)，增加鐵的量，反應速率幾乎無影響；容器體積縮小，相當于增大氣體的濃度，反應速率加快；體積不變的情況下，充入不參與反應的氣體，反應物和生成物的濃度不變，速率不變；壓強不變，充入不參與反應的氣體使體積增大，由于反應物和生成物的濃度減小，速率減小。

　　【例題2】已知：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各組實驗中，反應速率最快的是（    ）

　　【答案】D

　　【解析】本題主要比較溫度和濃度對化學反應速率的影響。溶液混合后總體積都相同，從溫度方面判斷C、D的反應速率大于A、B的反應速率；從濃度方面判斷，A、D的反應速率大于B、C的反應速率。所以反應速率最快的為D。

　　【例題3】（2016?進賢縣校級模擬）反應C（s）＋H2O（g）?CO（g）＋H2（g）在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是（    ）

　�、僭黾覥的量

　　②將容器的體積縮小一半

　�、郾３煮w積不變，充入N2使體系壓強增大?????

　�、鼙３謮簭姴蛔�，充入N2使容器體積變大．

　　A.①④           B.②③

　　C.①③           D.②④

　　【答案】C

　　【解析】①因濃度越大，化學反應速率越快，但是固體量的增減不影響反應速率，所以增加C（s）的量，反應速率不變，故①選；②將容器的體積縮小一半，反應體系中物質的濃度增大，則化學反應速率增大，故②不選；③保持體積不變，充入氮氣，氮氣不參與反應，反應體系中的各物質的濃度不變，則反應速率不變，故③選；④保持壓強不變，充入氮氣，使容器的體積變大，反應體系中各物質的濃度減小，則反應速率減小，故④不選；故選C。

　　四、課堂練習

　　【基礎】

　　1. 一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如下圖所示，下列描述正確的是（    ）

　　A．反應開始到10 s，用Z表示的反應速率為0.158 mol/(L·s）

　　B．反應開始時10 s，X的物質的量濃度減少了0.79 mol/L

　　C．反應開始時10 s，Y的轉化率為79.0%

　　D．反應的化學方程式為X(g)＋Y(g)Z(g)

　　【答案】C

　　【解析】化學反應速率的有關圖像。計算出X、Y減少的物質的量，Z增加的物質的量，然后根據(jù)速率的計算公式計算出答案。

　　2. 在一定條件下，可逆反應：N2+3H22NH3(正反應放熱)達到平衡，當單獨改變下列條件后，下列有關敘述錯誤的是（    ）

　　A．加催化劑，v正、v逆都發(fā)生變化且變化的倍數(shù)相等

　　B．加壓，v正、v逆都增大，且v正增大倍數(shù)大于v逆增大倍數(shù)

　　C．降溫，v正、v逆都減小，且v正減小倍數(shù)大于v逆減小倍數(shù)

　　D．加入氬氣，v正、v逆都增大，且v正增大倍數(shù)小于v逆增大

　　【答案】 CD

　　【解析】催化劑能同倍程度改變v正、v逆，A正確。加壓，v正、v逆均增大，且向正反應方向移動，v正> v逆，B正確。降溫，v正、v逆均減小，且向正反應方向移動，v正> v逆，C錯誤。加入氧氣，如恒溫、恒容，平衡不移動，v正、v逆不變化，如恒溫、恒壓，平衡向逆反應方向移動，v正、v逆均減小，且v正< v逆，D錯誤。

　　【鞏固】

　　3. 與發(fā)生氧化還原反應生成和的速率如圖所示，已知這個反應速率隨著溶液中的增大而加快。

　�。�1）反應開始時，反應速率加快的原因是      。

　�。�2）反應后期時，反應速率下降的原因是      。

　　【答案】（1）開始發(fā)生反應，隨增大，加快。

　�。�2）反應進行至時，因C（反應物）減小，且反應使也減小，則減慢。

　　【解析】由于與反應隨增大而加快，首先寫出二者反應的化學方程

　　式（或離子方程式：）可見反應后有生成。

　　4. 丙酮和碘在酸性溶液中發(fā)生如下反應： CH3COCH3+I2 → CH3COCH2I +H++I—。25℃時，該反應的速率由下列經(jīng)驗式?jīng)Q定：υ== k·c(CH3COCH3)·c(H+)，式中k==2.73×10—5L/（mol·s）。

　　又知開始時c(I2)==0.01mol/L ，c(CH3COCH3)==0.1mol/L，c(H+)==0.01mol/L。問25℃時，當溶液中的I2反應掉一半時，反應速率比開始時是快還是慢？

　　【答案】反應速率加快了

　　【解析】由反應速率的經(jīng)驗式直接計算兩個條件下的反應速率即可作答。反應開始時，

　　υ（始）==2.73×10—5L/（mol·s）·0.1mol/L·0.01mol/L==2.73×10—8mol/L·s

　　當溶液中的碘消耗一半時，根據(jù)反應方程式可知，c(CH3COCH3)==0.1mol/L—0.01mol/L×1/2==0.095mol/L

　　c(H+)==0.01mol/L+0.01mol/L×1/2==0.015mol/L

　　υ（終）==2.73×10—5L/（mol·s）·0.095mol/L·0.015mol/L==3.89×10—8 mol/L·s

　　υ（終）＞υ（始），故反應速率加快了。

　　隨著反應的進行，反應物的濃度降低，其反應速率應減慢。這是原有知識引發(fā)的習慣思維。事實上，與化學反應速率有關的物質及方次（冪指數(shù)）是實驗測定的結果，突破慣性思維、依據(jù)實驗事實、探尋客觀規(guī)律是創(chuàng)造性思維產(chǎn)生和發(fā)展的基礎。

　　【拔高】

　　1. 某溫度時，在容積為2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)回答：

　�。�1）反應開始2 min內(nèi)：v（X）＝__________________

　　v（Y）＝ __________________  v（Z）＝ __________________

　�。�2）該反應的化學方程式為：_____________________________

　　【答案】0.025 mol /（L·s）、0.075 mol /（L·s）mol /（L·s）、0.050 mol /（L·s）；X＋3Y=2Z。

　　【解析】 根據(jù)圖像，0-2 min內(nèi)，X的物質的量由1 mol變?yōu)?.9 mol，濃度變化為0.1 mol÷2 L=0.05 mol/L，同樣可得Y、Z的速率。根據(jù)速率之比等于系數(shù)之比，可得化學方程式。注意X、Y減小，為反應物，Z增多，為生成物。

　　2. 用CO合成甲醇(CH3OH)的化學方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0,按照相同的物質的量投料,測得CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如下圖所示。下列說法中正確的是（    ）

　　A.溫度:T1>T2>T3

　　B.正反應速率:v(A)>v(C)　v(B)>v(D)

　　C.平衡常數(shù):K(A)>K(C)　K(B)=K(D)

　　D.平均摩爾質量:M(A)<M(C)　M(B)>M(D)

　　【答案】C

　　【解析】此反應為放熱反應,溫度越高CO轉化率越低,所以T1<T2<T3,v(A)<v(B)<v(C),A、B選項錯誤,C選項正確;依據(jù)平均摩爾質量=,氣體總質量不變,依據(jù)轉化率氣體的總物質的量由小到大的順序為A<B<D<C;D選項錯誤。

　　五、課后作業(yè)

　　【基礎】

　　1. 100 mL 3 mol·L－1的硫酸溶液跟過量鋅粉反應，在一定溫度下，為了減緩反應進行的速率，又不影響生成氫氣的總量，可向反應物中加入適量的（    ）

　　A.Na2CO3固體      B.3 mol·L－1的硫酸

　　C.CH3COOK溶液      D.KNO3溶液

　　2.在實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中，用定量、定濃度的鹽酸與足量的石灰石反應，并在一定的時間內(nèi)測量反應所放出的CO2的體積。實驗Ⅰ用的是塊狀的石灰石，實驗Ⅱ用的是粉末狀石灰石。下圖中哪個圖像能正確反映兩種實驗的結果（    ）

　　3.一定溫度下，反應N2＋O2（    ）

　　A.縮小體積使壓強增大      B.恒容，充入N2

　　C.恒容，充入He      D.恒壓，充入He

　　【鞏固】

　　1.反應C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是（    ）

　　A.增加H2O的量

　　B.將容器的體積縮小一半

　　C.保持體積不變，充入N2使體系壓強增大

　　D.保持壓強不變，充入N2使容器體積變大

　　2.下列表格中的各種情況，可以用下面對應選項中的圖像曲線表示的是（    ）

　　3.用3克塊狀大理石與30毫升3mol/L鹽酸反應制取CO2氣體，若要增大反應速率，可采取

　　的措施是①再加入30毫升3mol/L鹽酸 ②改用30毫升6mol/L鹽酸 ③改用3克粉末狀大理石   ④適當升高溫度（    ）

　　A．①②④　          B． ②③④

　　C．①③④　          D． ①②③

　　【提高】

　　1.下列說法正確的是（    ）

　　A.增大壓強，活化分子數(shù)增多，化學反應速率一定增大

　　B.升高溫度，活化分子百分數(shù)增大，化學反應速率一定增大

　　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.使用催化劑，降低了反應的活化能，增大了活化分子數(shù)，化學反應速率一定增大

　　2.將a?g塊狀碳酸鈣跟足量鹽酸反應，反應物損失的質量隨時間的變化曲線如圖中的實線所示，在相同條件下，將b?g?（?a＞b?）粉末狀碳酸鈣與同濃度的鹽酸反應，則相應的曲線（圖中虛線所示）正確的是（    ）

　　3.已知圖一表示的是可逆反應CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)　ΔH>0的化學反應速率(v)與時間(t)的關系,圖二表示的是可逆反應2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0的濃度(c)隨時間(t)的變化情況。下列說法中正確的是（    ）

　　A.圖一t2時改變的條件可能是升高了溫度或增大了壓強

　　B.圖一t2時改變的條件一定是增大了反應物的濃度

　　C.圖二t1時改變的條件可能是升高了溫度或增大了壓強

　　D.若圖二t1時改變的條件是增大壓強,則混合氣體的平均相對分子質量將減小

　　【答案】

　　【基礎】C   B   C

　　【鞏固】C   C   B

　　【提高】B   C   A