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，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，活化分子百分數是一定的，所以當反應物的濃度增大時，單位體積內的分子數增多，活化分子數也相應的增多，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，單位體積內活化分子數增多，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量，反應速率增大。

　　②溫度升高，使分子運動的速率加快，單位時間內反應物分子間的碰撞次數增加，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，因而使反應速率加快。

　　①催化劑是能加快化學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。

　　②催化劑通過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，不能改變平衡轉化率。

　　③催化劑具有選擇性，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生影響。

　　考點3：外界條件對化學反應速率影響的規律

　　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，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）在一可變容積的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是（    ）

　　①增加C的量

　　②將容器的體積縮小一半

　　③保持體積不變，充入N2使體系壓強增大?????

　　④保持壓強不變，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逆都發生變化且變化的倍數相等

　　B．加壓，v正、v逆都增大，且v正增大倍數大于v逆增大倍數

　　C．降溫，v正、v逆都減小，且v正減小倍數大于v逆減小倍數

　　D．加入氬氣，v正、v逆都增大，且v正增大倍數小于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生如下反應： CH3COCH3+I2 → CH3COCH2I +H++I—。25℃時，該反應的速率由下列經驗式決定：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）是實驗測定的結果，突破慣性思維、依據實驗事實、探尋客觀規律是創造性思維產生和發展的基礎。

　　【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。根據圖中數據回答：

　　（1）反應開始2 min內：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】 根據圖像，0-2 min內，X的物質的量由1 mol變為0.9 mol，濃度變化為0.1 mol÷2 L=0.05 mol/L，同樣可得Y、Z的速率。根據速率之比等于系數之比，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: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;依據平均摩爾質量=,氣體總質量不變,依據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

　　【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)在一可變容積的密閉容器中進行，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，活化分子數增多，化學反應速率一定增大

　　B.升高溫度，活化分子百分數增大，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，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