一、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素


1．定性研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素


(1)探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響


(2)探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響


(3)探究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響


2.定量研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素


設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定鋅與稀硫酸反應(yīng)的速率，按下列實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)：


①按下圖所示安裝裝置，加入鋅粒，然后快速加入40 mL 1 ml·L－1的稀硫酸，測(cè)量收集10 mL H2所用的時(shí)間。





②按圖示再安裝一套裝置，加入與前一套裝置相同的鋅粒，然后再快速加入40 mL 4 ml·L－1的稀硫酸，測(cè)量收集10 mL H2所用的時(shí)間。


回答下列問(wèn)題：


(1)實(shí)驗(yàn)所用儀器有哪些？


提示：錐形瓶、雙孔塞、分液漏斗、直角導(dǎo)氣管、50 mL注射器、鐵架臺(tái)、秒表。


(2)觀察到的現(xiàn)象是什么？


提示：鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡；收集10 mL氣體②所用時(shí)間比①所用時(shí)間短。


(3)你能得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？


提示：4 ml·L－1的硫酸與鋅反應(yīng)比1 ml·L－1的稀硫酸與鋅反應(yīng)快。


(4)該實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)有哪些？


提示：①鋅粒的顆粒(即表面積)大小基本相同。


②40 mL的稀硫酸溶液要迅速加入。


③裝置氣密性要好，且計(jì)時(shí)要迅速、準(zhǔn)確。


微點(diǎn)撥：測(cè)量鋅與稀硫酸反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路





二、活化能


1．活化能與簡(jiǎn)單碰撞理論


(1)基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件是反應(yīng)物的分子必須互相接觸發(fā)生碰撞。我們把能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。能量較高，能夠發(fā)生有效碰撞的反應(yīng)物分子叫做活化分子。


(2)化學(xué)反應(yīng)一般需要一個(gè)活化的過(guò)程，即能發(fā)生反應(yīng)的分子，必須是先吸收能量后形成活化分子。


(3)活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差，叫做反應(yīng)的活化能。


(4)解釋化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程





2．利用碰撞理論解釋外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響


活化能大小主要是由反應(yīng)物自身的性質(zhì)決定的(改變外界條件也可以改變反應(yīng)的活化能，如加入催化劑)，即反應(yīng)物自身的性質(zhì)影響著化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而影響化學(xué)反應(yīng)速率的大小。例如：活化能小→普通分子容易變成活化分子→活化分子百分?jǐn)?shù)大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)多→單位時(shí)間、單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)多→化學(xué)反應(yīng)速率大(內(nèi)因?qū)瘜W(xué)反應(yīng)速率的影響)。


活化分子間的碰撞一定能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？


提示：不一定?；罨肿有枰诤线m的取向上碰撞才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。





1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。


(1)升高溫度時(shí)，不論正反應(yīng)是吸熱還是放熱，正、逆反應(yīng)的速率都增大。


(√)


(2)可逆反應(yīng)中減小生成物的濃度可增大正反應(yīng)的速率。(×)


(3)增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，反應(yīng)速率不一定增大。(√)


(4)增大反應(yīng)物的濃度，能夠增大活化分子的百分含量，所以反應(yīng)速率增大。(×)


2．NO和CO都是汽車(chē)尾氣里的有毒氣體，它們之間能緩慢反應(yīng)生成N2和CO2，對(duì)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法不正確的是( )


A．增大壓強(qiáng)能增大反應(yīng)速率


B．使用適當(dāng)催化劑可增大反應(yīng)速率


C．升高溫度能增大反應(yīng)速率


D．增大壓強(qiáng)(體積減小)對(duì)該反應(yīng)速率無(wú)影響


D [對(duì)于氣體之間的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)(體積減小)、使用催化劑和升高溫度均能增大反應(yīng)速率，A、B、C均正確，選D。]


3．在一個(gè)容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。


回答下列問(wèn)題：


(1)增加Fe的量，正反應(yīng)速率________(填“增大”“不變”或“減小”，下同)。


(2)將容器容積縮小一半，正反應(yīng)速率________，逆反應(yīng)速率________。


(3)保持容器容積不變，充入N2使體系壓強(qiáng)增大，正反應(yīng)速率________，逆反應(yīng)速率________。


(4)保持壓強(qiáng)不變，充入N2使容器容積增大，正反應(yīng)速率________，逆反應(yīng)速率________。


[解析] (1)Fe為固體，因此增加Fe的量，反應(yīng)速率不變。(2)將容器容積縮小一半，體系中各氣態(tài)物質(zhì)的濃度均增大，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都增大。(3)保持容器容積不變，充入N2使體系壓強(qiáng)增大，體系中各物質(zhì)的濃度不變，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均不變。(4)保持壓強(qiáng)不變，充入N2使容器容積增大，體系中各氣態(tài)物質(zhì)的濃度均減小，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均減小。


[答案] (1)不變 (2)增大 增大 (3)不變 不變 (4)減小 減小








在一密閉容器中充入1 ml H2和1 ml I2，壓強(qiáng)為p(Pa)，并在一定溫度下使其發(fā)生反應(yīng)：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)。該密閉容器有一個(gè)可移動(dòng)的活塞。





[問(wèn)題1] 向下壓縮活塞，使容器的壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率如何變化？


提示：壓縮體積，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率增大。


[問(wèn)題2] 保持容器的容積不變，向其中充入氦氣(He)，反應(yīng)速率如何變化？


提示：充入氦氣，盡管壓強(qiáng)增大，但反應(yīng)物的濃度不變，反應(yīng)速率不變。


[問(wèn)題3] 保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向其中充入氦氣(He)，反應(yīng)速率如何變化？


提示：充入氦氣，盡管壓強(qiáng)不變，但容器的體積增大，反應(yīng)物的濃度減小，反應(yīng)速率減小。


[問(wèn)題4] 用有效碰撞理論解釋為什么升高溫度就可以增大化學(xué)反應(yīng)速率？化學(xué)反應(yīng)分為吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，升高溫度，放熱反應(yīng)速率加快，吸熱反應(yīng)速率減慢嗎？


提示：升高溫度，反應(yīng)物分子的能量增加，使一部分原來(lái)能量較低的分子變成活化分子，從而增加了反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)，使得單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加，反應(yīng)速率增大。升高溫度，不論是放熱反應(yīng)，還是吸熱反應(yīng)，都能增大化學(xué)反應(yīng)速率。


[問(wèn)題5] 用有效碰撞理論解釋為什么使用合適的催化劑能增大化學(xué)反應(yīng)速率？催化劑對(duì)正、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率的改變程度是否相同？


提示：使用合適的催化劑，能降低反應(yīng)的活化能，使更多的反應(yīng)物分子變成活化分子，從而增大了單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子中活化分子的數(shù)目，有效碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速率增大。催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率。





1．濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響


(1)規(guī)律：其他條件相同時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率增大，減小反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率減小。此規(guī)律只適用于氣體或溶液的反應(yīng)，對(duì)于純固體或純液體的反應(yīng)物，一般情況下其濃度是常數(shù)，因此改變它們的量不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。但固體反應(yīng)物表面積越大，反應(yīng)速率越大。


(2)原因分析：


①增大反應(yīng)物濃度→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→有效碰撞次數(shù)增加→反應(yīng)速率增大；


②減小反應(yīng)物濃度→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減少→有效碰撞次數(shù)減少→反應(yīng)速率減小。


2．壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響(適用范圍：有氣體參與的化學(xué)反應(yīng))


(1)對(duì)于固體或液體，壓強(qiáng)的變化，基本不影響其濃度，也不影響其反應(yīng)速率。


(2)恒容時(shí)充入“無(wú)關(guān)氣體”，容器總壓強(qiáng)增大，但各反應(yīng)物的濃度不變，反應(yīng)速率不變。


(3)恒壓時(shí)充入“無(wú)關(guān)氣體”，引起體積增大，各反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)速率減慢。


(4)原因分析：


①增大壓強(qiáng)→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→有效碰撞次數(shù)增加→反應(yīng)速率加快；


②減小壓強(qiáng)→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減少→有效碰撞次數(shù)減少→反應(yīng)速率減慢。


3．溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響


溫度升高反應(yīng)速率增大；溫度降低反應(yīng)速率減小。原因是升高溫度→活化分子百分?jǐn)?shù)提高→有效碰撞的次數(shù)增加→化學(xué)反應(yīng)速率加快。


4．催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響


加入合適的催化劑→使發(fā)生反應(yīng)所需的活化能降低(如圖所示，圖中實(shí)線和虛線分別表示無(wú)催化劑和有催化劑的反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)物和生成物的能量與活化能的關(guān)系)→反應(yīng)體系中含有的活化分子百分?jǐn)?shù)提高→有效碰撞次數(shù)增加→反應(yīng)速率增大。








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


A．增加C的量


B．將容器的體積縮小一半


C．保持體積不變，充入H2O(g)使體系壓強(qiáng)增大


D．保持壓強(qiáng)不變，充入N2使容器體積變大


A [C為固態(tài)反應(yīng)物，增加其用量對(duì)反應(yīng)速率幾乎沒(méi)有影響，A項(xiàng)符合題意；容器體積縮小一半相當(dāng)于壓強(qiáng)增大一倍，濃度增大，反應(yīng)速率增大，B項(xiàng)不符合；充入H2O(g)，體積不變，H2O的濃度增大，反應(yīng)速率加快，C項(xiàng)不符合；壓強(qiáng)不變，充入N2，體積增大，氣體的濃度變小，反應(yīng)速率減小，D項(xiàng)不符合。]


2．已知CO2＋C===2CO是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)速率為v1；N2＋3H2===2NH3是放熱反應(yīng)，反應(yīng)速率為v2。對(duì)于上述反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，v1和v2的變化情況為( )


A．同時(shí)增大 B．同時(shí)減小


C．v1增大，v2減小D．v1減小，v2增大


A [升高溫度能加快反應(yīng)速率，與反應(yīng)的熱效應(yīng)無(wú)關(guān)。]


3．對(duì)于在一密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)：C(s)＋O2(g)CO2(g)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )


A．將木炭粉碎成粉末狀可以加快化學(xué)反應(yīng)速率


B．升高溫度可以加快化學(xué)反應(yīng)速率


C．用空氣代替O2可以加快化學(xué)反應(yīng)速率


D．增加木炭的量不能加快化學(xué)反應(yīng)速率


C [A項(xiàng)，粉碎木炭增加了表面積，可增大反應(yīng)速率；B項(xiàng)，升高溫度，反應(yīng)速率增大；C項(xiàng)，空氣代替O2，使O2濃度變小，反應(yīng)速率變?。籇項(xiàng)，固體物質(zhì)在參加反應(yīng)時(shí)，其濃度可看作一定值，故加入木炭對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響。]


4．一種“松果結(jié)構(gòu)”鉑金屬催化劑，可用于電解法制備氫氣，在制氫效果不變的情況下，將鉑金屬的用量降低到傳統(tǒng)商業(yè)催化劑的約eq \f(1,75)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )


A．使用催化劑可以增加活化分子的百分?jǐn)?shù)


B．催化劑與反應(yīng)物接觸面積的大小會(huì)影響反應(yīng)的焓變


C．該研究深化了催化劑的效果與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系


D．催化劑與反應(yīng)物接觸面積的大小會(huì)影響反應(yīng)速率


B [催化劑可降低反應(yīng)的活化能，所以使用催化劑可以增加活化分子的百分?jǐn)?shù)， A正確；使用催化劑不能改變反應(yīng)的焓變， B錯(cuò)誤；使用催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，所以深化了催化劑的效果與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系， C正確；增大接觸面積可加快反應(yīng)速率，所以催化劑與反應(yīng)物接觸面積的大小會(huì)影響反應(yīng)速率， D正確。]





化學(xué)反應(yīng)速率圖像是將化學(xué)反應(yīng)速率變化的情況在直角坐標(biāo)系中以圖的形式表達(dá)的結(jié)果，是化學(xué)反應(yīng)速率變化規(guī)律的反映。在認(rèn)識(shí)和應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率圖像時(shí)，要立足于化學(xué)方程式，應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率變化的規(guī)律，分析直角坐標(biāo)系及其圖像的含義。


此類(lèi)問(wèn)題主要包括反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度、氣體壓強(qiáng)、反應(yīng)溫度、催化劑等外界條件的關(guān)系以及反應(yīng)過(guò)程中的速率變化等定性關(guān)系。


1．定性圖像


(1)全程速率—時(shí)間圖：


如Zn與足量鹽酸的反應(yīng)，反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化如圖1所示。





圖1


AB段：Zn與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使溶液的溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率逐漸增大；BC段：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸的濃度逐漸減小，化學(xué)反應(yīng)速率逐漸減小。


(2)速率—溫度圖：


其他條件一定，反應(yīng)速率隨著溫度的升高而增大；其他條件一定，反應(yīng)速率隨著溫度的降低而減小，如圖2 A所示。





A B


圖2


(3)速率—壓強(qiáng)圖：


其他條件一定，增大氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)(縮小容器的容積)，反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的增大而增大；其他條件一定，減小氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)(增大容器的容積)，反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的減小而減小，如圖2 B所示。


2．定量圖像


如圖3所示，定量圖像主要是指反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量(或物質(zhì)的量濃度)與反應(yīng)時(shí)間t的定量關(guān)系。





圖3





5．已知某可逆反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行：A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(s) ΔH

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高中化學(xué)人教版 (2019)選擇性必修1電子課本

第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率

版本： 人教版 (2019)

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