2014年高中化學(xué)選修四教學(xué)案2-2 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

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第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 ●課標(biāo)要求 1．知道活化能的涵義及其化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2．通過實(shí)驗(yàn)探究溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律。 3．認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。 ●課標(biāo)解讀 1.了解活化能、活化分子對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2．理解溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 ●教學(xué)地位 本課時(shí)通過3個(gè)實(shí)驗(yàn)分析了濃度、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。并用圖示分析了壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響。是本章的重點(diǎn)之一。也是學(xué)習(xí)化學(xué)平衡的移動(dòng)的基礎(chǔ)。 ●新課導(dǎo)入建議 (1)其他條件相同時(shí)，用2 mol/L HCl、4 mol/L HCl分別與金屬鋅反應(yīng)，誰產(chǎn)生的氫氣快？(相同時(shí)間內(nèi)) (2)對(duì)反應(yīng)2 H2O2===2H2O＋O2↑使用MnO2作催化劑與不用產(chǎn)生O2的速率有什么不同？ ●教學(xué)流程設(shè)計(jì) 課前預(yù)習(xí)安排：(1)看教材P20～24頁填寫【課前自主導(dǎo)學(xué)】的“知識(shí)1，活化分子和有效碰撞”，并完成【思考交流1】； (2)看教材P20～P24頁填寫【課前自主導(dǎo)學(xué)】的“知識(shí)2，影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”，并完成【思考交流2】。?步驟1：導(dǎo)入新課并分析本課時(shí)教材地位。?步驟2：建議對(duì)【思考交流2】多提問幾個(gè)學(xué)生，使80%以上的學(xué)生都能掌握該內(nèi)容，以利于下一步對(duì)該重點(diǎn)知識(shí)探究。 步驟5：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生完成【變式訓(xùn)練1】和【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的1、4兩題，驗(yàn)證學(xué)生對(duì)探究點(diǎn)的理解掌握情況。?步驟4：教師通過【例1】和教材P21頁的講解，對(duì)探究1中的“壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”進(jìn)行總結(jié)。?步驟3：師生互動(dòng)完成“探究1”可利用【問題導(dǎo)思】所設(shè)置的問題，由淺入深地進(jìn)行師生互動(dòng)。建議除【例1】外，再變換一個(gè)命題角度，可使用【教師備課資源】中的例題1。 步驟6：師生互動(dòng)完成“探究2、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響比較”，可利用【問題導(dǎo)思】所設(shè)置的問題，師生互動(dòng)?？墒褂谩窘處焸湔n資源】為您提供的例題2，拓展學(xué)生的思路。?步驟7：教師通過【例2】和教材P20～P24頁的講解對(duì)探究“2”的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。?步驟8：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成【變式訓(xùn)練2】和【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的2、3、5三題，驗(yàn)證學(xué)生對(duì)探究點(diǎn)的理解掌握情況。 步驟9：先讓學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)學(xué)習(xí)的主要知識(shí)，然后對(duì)照【課堂小結(jié)】以明確掌握已學(xué)的內(nèi)容，安排學(xué)生課下完成【課后知能檢測(cè)】。 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.初步運(yùn)用有效碰撞理論和活化分子等知識(shí)解釋外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2.理解濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 1.運(yùn)用濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等條件的改變比較反應(yīng)速率的大小。(重點(diǎn)) 2.通過識(shí)別有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率與外界條件的圖像，提高分析圖像能力。(難點(diǎn)) 活化分子和有效碰撞 1.有效碰撞：能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。 2．活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。 3．活化能：活化分子比普通分子所高出的能量?；罨茉叫?，普通分子就越容易變成活化分子。如圖所示：反應(yīng)的活化能是E1，反應(yīng)熱是E1－E2。 4．普通分子＋活化能活化分子。 5．活化能與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系：在一定條件下，活化分子所占的百分?jǐn)?shù)是固定不變的。活化分子的百分?jǐn)?shù)越大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)越多，化學(xué)反應(yīng)速率越快。 1．(1)增大濃度或改變壓強(qiáng)能增大活化分子百分?jǐn)?shù)嗎？ (2)催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率，是因?yàn)榻档土朔肿拥幕罨?，?duì)嗎？ 【提示】　(1)不能。(2)對(duì)。 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 1.內(nèi)因(主要因素)：反應(yīng)物本身的性質(zhì)。 2．外因(其他條件不變，只改變一個(gè)條件) (1)濃度影響：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，　反應(yīng)速率加快；減小反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率減慢 原因：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→有效碰撞幾率增加→化學(xué)反應(yīng)速率加快。 反之，減小反應(yīng)物濃度，化學(xué)反應(yīng)速率減慢。 (2)壓強(qiáng)影響：增大壓強(qiáng)(減小容器容積)，反　應(yīng)速率加快；減小壓強(qiáng)(增大容器容積，反應(yīng)速率減慢)。 原因：增大壓強(qiáng)(減小容器容積)→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增大→反應(yīng)速率加快；反之減小壓強(qiáng)(增大容器容積)，反應(yīng)速率減慢。 (3)溫度影響：升高溫度，反應(yīng)速率加快；降低溫度，　反應(yīng)速率減慢； 原因：升高溫度→活化分子百分?jǐn)?shù)增加→有效碰撞次數(shù)增多→化學(xué)反應(yīng)速率加快。反之，減慢。 (4)催化劑影響：使用催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)速率； 原因：催化劑降低活化能，提高活化分子百分?jǐn)?shù)→有效碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速率加快。 2．(1)改變哪些條件一定能改變活化分子百分?jǐn)?shù)？ (2)增加物質(zhì)的量一定能加快反應(yīng)速率嗎？ 【提示】　(1)溫度，催化劑。 (2)不一定，若該物質(zhì)的濃度不變，則不變。  壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響 【問題導(dǎo)思】　 ①改變壓強(qiáng)一定會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率嗎？ 【提示】　不一定。 ②怎樣正確分析壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 【提示】　壓強(qiáng)的變化看是否引起物質(zhì)濃度的變化來分析對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 　改變壓強(qiáng)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響的根本原因是引起濃度改變。所以在討論壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，應(yīng)區(qū)分引起壓強(qiáng)改變的原因。 1．對(duì)于沒有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)，由于改變壓強(qiáng)時(shí)，反應(yīng)物濃度變化很小，可忽略不計(jì)，因此對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無影響。 2．對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)，有以下幾種情況： (1)恒溫時(shí)，壓縮體積壓強(qiáng)增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率增大。 (2)恒溫時(shí)，對(duì)于恒容密閉容器： ①充入氣體反應(yīng)物氣體反應(yīng)物濃度增大(壓強(qiáng)也增大)反應(yīng)速率增大。 ②充入“惰性氣體”總壓強(qiáng)增大―→反應(yīng)物濃度未改變―→反應(yīng)速率不變。 (3)恒溫、恒壓時(shí)： 充入“惰性氣體”體積增大氣體反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)速率減小。 壓強(qiáng)變→看狀態(tài)→無氣體→不影響； 有氣體→看濃度→濃度變→反應(yīng)速率變。 　在一密閉容器中充入2 mol H2和2 mol I2，壓強(qiáng)為p，在一定溫度下發(fā)生H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的反應(yīng)： (1)恒容條件下，向其中加入1 mol H2，反應(yīng)速率______(填“加快”“減慢”或“不變”，下同)。 (2)恒容條件下，向其中加入1 mol Ar，反應(yīng)速率________。 (3)恒壓條件下，向其中加入1 mol Ar，反應(yīng)速率________。 【解析】　(1)恒容條件下，充入H2，增大了反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率加快。 (2)恒容條件下，充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體(Ar)，沒有引起反應(yīng)物濃度的變化，反應(yīng)速率不變。 (3)恒壓條件下，充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體(Ar)，使得容器體積增大，各反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)速率減慢。 【答案】　(1)加快　(2)不變　(3)減慢 因忽略題目給出的條件，恒容、恒壓。錯(cuò)誤認(rèn)為恒壓條件下充入Ar反應(yīng)速率也不變。 1．對(duì)于反應(yīng)：N2＋O22NO，在密閉容器中進(jìn)行，下列條件能加快該反應(yīng)的速率的是(　　) A．縮小體積使壓強(qiáng)增大 B．體積不變，充入N2使壓強(qiáng)增大 C．體積不變，充入He使壓強(qiáng)增大 D．壓強(qiáng)不變，充入N2使體積增大 【解析】　壓強(qiáng)對(duì)速率的影響實(shí)質(zhì)上是濃度的影響。A縮小體積，總壓強(qiáng)增大，各物質(zhì)的濃度均增大，故反應(yīng)速率加快。B體積不變，充入N2，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率加快．C體積不變，充入He，總壓強(qiáng)增大，但體系中各物質(zhì)濃度均沒有改變，故反應(yīng)速率不變。D壓強(qiáng)不變，充入N2，導(dǎo)致體積增大，其他物質(zhì)的濃度均減小，故反應(yīng)速率減慢．故正確答案為AB。 【答案】　AB 【教師備課資源】 　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，在其他條件不變的情況下，下列條件的改變對(duì)其反應(yīng)速率幾乎無影響的是(　　) A．增加C的物質(zhì)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(qiáng)增大 D．保持壓強(qiáng)不變，充入N2使容器體積變大 【解析】　本題考查的是壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響．C為固體反應(yīng)物，增加其用量，對(duì)反應(yīng)速率幾乎沒有影響；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；體積不變，充入N2，體系總壓強(qiáng)增大，但反應(yīng)混合物的濃度并未改變，反應(yīng)速率基本不變；充入N2，使容器的體積增大，總壓強(qiáng)不變，但反應(yīng)混合物的濃度變小，反應(yīng)速率減?。收_答案為AC。 【答案】　AC 外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影 響比較 【問題導(dǎo)思】　 ①外界條件改變后，物質(zhì)的活化能也改變了嗎？ 【提示】　使用催化劑，可改變活化能。 ②活化分子數(shù)改變，反應(yīng)速率就發(fā)生了改變嗎？ 【提示】　不一定，如恒壓條件下：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)，若增加HI的量，雖然活化分子數(shù)增多，但體積擴(kuò)大，各物質(zhì)的濃度不變，反應(yīng)速率不變。 　　變化結(jié)果 條件變化　　 活化能 單位體 積活化 分子數(shù) 活化分 子百分?jǐn)?shù) 有效碰 撞次數(shù) 反應(yīng) 速率 增大反應(yīng)物的濃度 不變 增多 不變 增多 加快 減小反應(yīng)物的濃度 不變 減少 不變 減少 減慢 增大氣體反應(yīng)物的 壓強(qiáng)(減小容器容積) 不變 增多 不變 增多 加快 減小氣體反應(yīng)物的 壓強(qiáng)(增大容器容積) 不變 減少 不變 減少 減慢 升高溫度 不變 增多 增大 增多 加快 降低溫度 不變 減少 減小 減少 減慢 使用催化劑 降低 增多 增大 增多 加快 相互關(guān)系 單位體積活化分子數(shù)＝單位體積分子總數(shù)活化分子百分?jǐn)?shù) 1．活化分子數(shù)變，反應(yīng)速率不一定變；但活化分子百分?jǐn)?shù)變，則反應(yīng)速率一定變。 2．對(duì)于可逆反應(yīng)，升溫、加壓，加入催化劑既加快正反應(yīng)速率又加快逆反應(yīng)速率。 　下列說法正確的是(　　) A．增大反應(yīng)物濃度，可增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)，從而使有效碰撞次數(shù)增大 B．有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，若增大壓強(qiáng)(即縮小反應(yīng)容器的體積)，可增大活化分子的百分?jǐn)?shù)，從而使反應(yīng)速率增大 C．升高溫度能使化學(xué)反應(yīng)速率增大的主要原因是增大了反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù) D．催化劑能增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)，從而成千成萬倍地增大反應(yīng)速率 【解析】　濃度和壓強(qiáng)的變化是改變單位體積內(nèi)分子總數(shù)，活化分子的百分?jǐn)?shù)不變，而是單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目發(fā)生變化；溫度、催化劑是改變活化分子的百分?jǐn)?shù)，單位體積內(nèi)分子總數(shù)不變。故應(yīng)選C、D。 【答案】　CD 2．對(duì)于反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，能增大正反應(yīng)速率的措施是(　　) A．通入大量O2　　　　　　B．增大容器容積 C．移去部分SO3 D．降低體系溫度 【解析】　對(duì)于該可逆反應(yīng)，欲增大正反應(yīng)速率，可采取的措施是：①升高溫度；②增大壓強(qiáng)；③使用催化劑；④通入反應(yīng)物(容器體積不變)。B項(xiàng)為減壓，D項(xiàng)為降溫，C項(xiàng)為移走生成物，它們都能減小正反應(yīng)速率。故正確答案為A項(xiàng)。 【答案】　A 【教師備課資源】 　0.1 mol/L硫代硫酸鈉溶液和0.1 mol/L硫酸溶液各10 mL與5 mL水混合，初始反應(yīng)速率為v1 mol/(Ls)；0.2 mol/L硫代硫酸鈉溶液和0.2 mol/L硫酸溶液各5 mL與20 mL水混合，初始反應(yīng)速率為v2 mol/(Ls)。則v1和v2的關(guān)系是(　　) A．v1>v2 B．v1v2。故選A。 【答案】　A 1．(2012山西大學(xué)附中高二月考)下列有關(guān)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是內(nèi)因，即反應(yīng)物本身的性質(zhì) B．增大反應(yīng)物濃度，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多 C．升高溫度可以增大活化分子百分?jǐn)?shù)，也可以增大分子碰撞的頻率 D．在其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)物中的活化分子百分?jǐn)?shù)增大 【解析】　其他條件不變，增大反應(yīng)物濃度，活化分子百分?jǐn)?shù)沒有變，但單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)增多，反應(yīng)速率加快。 【答案】　D 2．下列不同條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：A＋B===C＋D，反應(yīng)速率由大到小的順序正確的一組是(　　) ①常溫下，20 mL溶液中含A和B各0.001 mol；②常溫下，100 mL溶液中含A和B各0.01 mol；③常溫下，向10 mL含A和B各0.0005 mol的溶液中再加入蒸餾水30 mL；④常溫下，100 mL溶液中含A 0.01 mol和B 0.005 mol。 A．①②③④　　　　　　B．④③②① C．②④①③ D．②①④③ 【解析】　根據(jù)題意可知，上述反應(yīng)其他條件相同，只有A、B的濃度不同。根據(jù)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，濃度越大，反應(yīng)速率越快，將題目給出的A、B不同的量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量濃度進(jìn)行比較。①中A、B的物質(zhì)的量濃度均為0.05 mol/L；②中A、B的物質(zhì)的量濃度均為0.1 mol/L；③中A、B的物質(zhì)的量濃度均為0.0125 mol/L；④中A的物質(zhì)的量濃度為0.1 mol/L，B的物質(zhì)的量濃度為0.05 mol/L。即濃度的大小順序?yàn)椋孩?④>①>③。故正確答案為C。 【答案】　C 3．向四個(gè)體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應(yīng)時(shí)，按正反應(yīng)速率由大到小的順序排列，正確的是(　　) ①在500 ℃，10 mol SO2和5 mol O2反應(yīng) ②在500 ℃，用V2O5作催化劑，10 mol SO2與5 mol O2反應(yīng) ③在450 ℃，8 mol SO2和5 mol O2反應(yīng) ④在500 ℃，8 mol SO2和5 mol O2反應(yīng) A．①②③④ B．②①③④ C．②①④③ D．④③②① 【解析】　本題考查的是催化劑和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，最快的反應(yīng)一定是有催化劑的②，所以A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。③和④比較，當(dāng)然是500 ℃時(shí)的反應(yīng)比450 ℃時(shí)的反應(yīng)快，故反應(yīng)速率由大到小的順序?yàn)棰冖佗堍邸? 【答案】　C 4．NO和CO都是汽車尾氣里的有毒氣體，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)速率無影響 【解析】　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。 【答案】　D 5．(2012山東北鎮(zhèn)中學(xué)高二質(zhì)檢)在下列事實(shí)中，什么因素影響了化學(xué)反應(yīng)的速率？ (1)集氣瓶中有H2和Cl2的混合氣體，在瓶外點(diǎn)燃鎂條時(shí)發(fā)生爆炸：________； (2)黃鐵礦煅燒時(shí)要粉碎成細(xì)小的礦粒：________________________________________________________________________； (3)熔化的KClO3放出氣泡很慢，撒入少量MnO2很快產(chǎn)生氣體：________________； (4)同濃度、同體積的鹽酸中放入同樣大小的鋅粒和鎂塊，產(chǎn)生氣體有快有慢：________________________________________________________________________； (5)同樣大小的石灰石分別在0.1 mol/L的鹽酸和1 mol/L的鹽酸中反應(yīng)速率不同：________________； (6)夏天的食品易變霉，冬天就不易發(fā)生該現(xiàn)象：________。 【解析】　影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素除了濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑以外，光、電磁波、超聲波、反應(yīng)物顆粒的大小、溶劑的性質(zhì)等，也會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。 【答案】　(1)光　(2)反應(yīng)物的接觸面積　(3)催化劑 (4)反應(yīng)物本身的性質(zhì)　(5)反應(yīng)物的濃度　(6)反應(yīng)溫度 9