精讲精析 第二章 - 第2节 - 影响化学反应速率的因素

第二节 影响化学反应速率的因素

重难点一 利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响

变化结果 条件变化 增大反应 物的浓度 增大气态反 应物的压强 升高反应 物的温度 使用 催化剂 相互关系 活化分子百分数 不变 不变 增多 增多 单位体积活化分子数 增多 增多 增多 增多

活化能 单位体积分子总数 有效碰撞次数 增多 增多 增多 增多 反应速率 不变 不变 不变 降低 增多 增多 不变 不变 加快 加快 加快 加快 单位体积活化分子数＝单位体积分子总数×活化分子百分数 重难点二 物质状态和浓度对反应速率的影响

1．对于有固体参加的化学反应而言，由于在一定条件下，固体的浓度是固定的，所以固体物质在化学反应中浓度不改变，因此在表示化学反应速率时，不能用固体物质。但因为固体物质的反应是在其表面进行的，故与其表面积有关，当固体颗粒变小时，会增大表面积，加快反应速率。

2．对于有气体参加的反应而言，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变所致。所以，在讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因，这种改变对反应体系的浓度产生何种影响，由此判断出对反应速率产生何种影响。

对于气体反应体系，有以下几种情况： (1)恒温时：

增加压强――→体积缩小――→浓度增大――→反应速率加快。 (2)恒容时：

①充入气体反应物――→浓度增大――→总压增大――→速率加快

②充入“惰气”――→总压增大，但各分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不变。 (3)恒压时：

充入：“惰气”――→体积增大――→各反应物浓度减少――→反应速率减慢。 重难点三 化学反应速率的图像

图像也是一种表达事物的语言符号，化学反应速率图像是将化学反应速率变化的状况在直角坐标系中以图的形式表达的结果，是化学反应速率变化规律的反映。认识和应用化学反应速率图像时，要立足于化学方程式，应用化学反应速率变化的规律，分析直角坐标系及其图像的涵义。

1．化学反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O

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引起

引起

引起

引起引起

引起

引起

引起

引起

引起

(1)其他条件一定，反应速率随着c(HCl)的增大而增大，如图①。 (2)其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大，如图②。

(3)随着反应时间的延长，c(HCl)逐渐减小，化学反应速率逐渐减小，如图③。

2．化学反应2H2S(g)＋SO2(g)===3S↓(s)＋2H2O(g)

(1)其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大。如图①。

(2)其他条件一定，减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小，如图②。

(3)温度、气体容器的容积都一定，随着时间的增加，SO2、H2S物质的量逐渐减少，气体的压强逐渐减小，反应速率逐渐减小，如图③。

(4)分别在较低温度T1和较高温度T2下反应，气态反应物的压强都是逐渐增大(缩小容器容积)，

反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大，如图④。

例1 下列说法，正确的是( )

①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应 ③活化分子比普通分子具有较高的能量 ④化学反应的实质是原子的重新组合

⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程 ⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞

A．①③④⑤ B．②③⑥ C．④⑤⑥ D．②④⑤ 答案 C

解析 本题主要考查的内容是活化分子、有效碰撞、化学反应的实质及其某些关系。①观点错误，因为活化分子有合适取向时的碰撞，才能发生化学反应，选项中有①不可选，A被排除；②观点错误，因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞，因而不会发生化学反应，选项中有②不可选，B、D被排除；③指代不明确，即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高，因而是错误的。

例2 反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )

A．增加C的量 B．将容器的体积缩小一半

C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大 D．保持压强不变，充入N2使容器体积变大 答案 AC

解析 C为固态反应物，增加其用量对反应速率几乎没有影响；容器体积缩小一半相当于压强增大一倍，浓度增大，正、逆反应速率均增大；体积不变，充入N2，体系总压强增大，但反应混

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合物浓度并未改变，反应速率基本不变；充入N2使容器体积增大，总压强不变，但反应混合物浓度同等程度变小，正、逆反应速率均变慢。

压强影响化学反应速率的实质

压强对化学反应速率的影响归根结底是由浓度决定的。

?→反应速率变?物质浓度变―

即：压强变―→?

?物质浓度不变―→反应速率不变?

因此凡是不能引起浓度变化的化学反应速率无变化。

例3 向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按正反应速率由大到小顺序排列正确的是( )

甲．在500℃时，SO2和O2各10 mol反应

乙．在500℃时，用V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2反应 丙．在450℃时，8 mol SO2和5 mol O2反应 丁．在500℃时，8 mol SO2和5 mol O2反应

A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁 C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲 答案 C

解析 本题综合考查化学反应速率的影响因素，催化剂、温度对化学反应速率影响程度较大，其中催化剂为最大，浓度、压强影响程度相对较小，同温时乙中速率最快，同时无催化剂时，甲中浓度大于丁中浓度，故甲>丁，丙温度最低，速率最慢，故C正确。

外界条件对化学反应速率的影响程度：催化剂＞温度＞浓度＝压强。即：催化剂对反应速率的影响程度最大，其次是温度，最后是浓度和压强。

例4将a g块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如图中实线所示。在相同的条件下，将b g(a>b)粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是( )

答案 C

解析 粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大，故在相同条件下，与同浓度的盐酸反应时化学反应速率快，即单位时间内损失的CaCO3的质量大，可排除A、B；由于a>b，用粉末状CaCO3的消耗量大于块状CaCO3，故当粉末状CaCO3完全消耗时，块状CaCO3尚有剩余，此后单位时间内CaCO3的损失量又大于粉末状CaCO3。

解答图象题，首先要看懂图(特别是纵坐标和横坐标的意义)，然后依据化学反应速率的变化规律，进行综合分析推理判断。分析时一般从以下几方面入手：①看清各坐标轴所代表的意义(速率-第 3 页 共 12 页

时间、转化率-时间等)。②看清曲线的变化趋势(增大、减小、不变、先增大后

减小等)。③看清曲线上点的意义(起点、终点、交点、极值点、转折点等)。

已知4H＋4I－＋O2===2I2＋2H2O，现有1 mol/L KI溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液和淀粉溶液，请探究溶液出现蓝色的时间与温度的关系。

点拨 因为方程式中已经给出信息4I－＋O2＋4H＋===2I2＋2H2O，在不加酸的情况下，O2不能氧化I－，所以，要先向一定体积的KI溶液中滴加淀粉溶液，然后再加入稀硫酸，表格略。

＋

1．在两支试管中分别加入2 mL 5% H2O2溶液，再向H2O2溶液中分别滴入0.1 mol/L FeCl3和CuSO4溶液各1 mL，摇匀，比较H2O2的分解速率。

点拨 向5%的H2O2中滴入FeCl3或CuSO4溶液时都有细小气泡产生，滴入FeCl3溶液产生的气泡更快些，说明催化剂是有选择性的。

2．在两支试管中各加入4 mL 0.01 mol/L KMnO4溶液和2 mL 0.1 mol/L H2C2O4溶液；再向其中一支试管中加入一粒黄豆大的MnSO4固体。摇匀，记录溶液褪色所需时间。

点拨 由于Mn2＋对KMnO4的氧化作用有催化功能，所以加入Mn2＋的试液中的颜色褪色明显快些。

3．取两支试管，各加入5 mL淀粉溶液和2滴碘水，然后向其中一支试管中加入1 mL 2 mol/L的H2SO4溶液(必要时可加热)；向另一支试管中加入1 mL唾液，振荡。观察、比较硫酸溶液、唾液对淀粉水解的催化效果。

点拨 淀粉在酸的催化下可以水解生成葡萄糖：(C6H10O5)n＋nH2O――→nC6H12O6

Δ酸

如果欲达到使淀粉水解完全的目的，需要很长时间；在淀粉溶液中加入碘水后，淀粉溶液变蓝。实验时，把另一支试管中事先备好的唾液倒入淀粉和碘水的混合溶液中，稍加振荡，蓝色迅速褪去。这是由于唾液中含有一种淀粉酶，它在很温和的实验条件下，具有很高的催化活性。该实验进一步说明了催化剂有选择性。

1．(1)加快；增大反应物的浓度，反应速率增大。 (2)不加快；通入N2后，容器内的气体物质的量增加，容器承受的压强增大，但反应物的浓度(或其分压)没有增大，故反应速率不增大。

(3)降低；由于加入了N2，要保持容器内气体的压强不变，就必须使容器的容积增大，造成H2

和I2蒸气的浓度都减小，所以，反应速率减小。

(4)不变；在一定温度和压强下，气体体积与气体的物质的量成正比，反应物的物质的量增大一倍，容器的容积增大一倍，反应物的浓度没有变化，所以，反应速率不变。

(5)加快；升高温度，反应物分子具有的能量增加，活化分子百分数增大，运动速率加快，单位时间内的有效碰撞次数增加，反应速率增大。

2．A 催化剂能够降低反应的活化能，成千上万倍地提高反应速率，使得缓慢发生的反应：2CO＋2NO===N2＋2CO2迅速进行，给排放出的汽车尾气加压、升温的想法不合实际。

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1．在其他条件具备时，若一反应较难进行，则其主要原因可能是( ) ①参加反应的分子的能量普遍较低 ②参加反应的分子的能量普遍较高

③单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数少 ④单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数较多 ⑤反应物分子中活化分子百分数较小 ⑥反应物分子中活化分子百分数较大

A．①③⑤ B．②④⑥ C．①④⑥ D．②③⑤ 答案 A

解析 化学反应发生的先决条件是：反应物分子间必须发生碰撞，能发生化学反应的碰撞为有效碰撞，能发生有效碰撞的分子叫活化分子。对于一个反应，若分子的能量普遍较低，则单位时间内活化分子有效碰撞次数少，活化分子百分数少，则反应比较难进行。

2．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是( ) A．加热 B．不用稀硫酸，改用98%浓硫酸 C．滴加少量CuSO4溶液 D．不用铁片，改用铁粉 答案 B

解析 B项98%的浓H2SO4可使铁片钝化，阻止反应进一步进行；C项中Fe置换出少量Cu，可形成Cu～Fe原电池加快反应速率。

3．下列不同条件下的化学反应A＋B===C＋D，反应速率由大到小顺序正确的一组是( ) ①常温下20 mL含A和B各0.001 mol ②常温下100 mL含A和B各0.01 mol

③常温下0.05 mol/L A、B溶液各10 mL，再加入蒸馏水20 mL ④常温下100 mL含A 0.01 mol和20 mL含B 0.001 mol

A．①②③④ B．④③②① C．②④①③ D．②①④③ 答案 C

解析 由题意可知，其他条件相同，只有A、B的浓度不同，根据浓度对化学反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快，将题给的A、B的不同量转化为物质的量浓度再进行比较。

①中A、B物质的量浓度均为0.05 mol/L；②中A、B物质的量浓度均为0.1 mol/L；③中A、B物质的量浓度均为0.012 5 mol/L；④中A物质的量浓度为0.1 mol/L，B物质的量浓度为0.05 mol/L。即浓度的大小顺序为②>④>①>③，其速率顺序与之相同，C选项符合题意。

4．对于反应N2(g)＋O2(g)

2NO(g)，在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快该反应的速率

( )

A．缩小体积使压强增大 B．体积不变充入N2使压强增大 C．体积不变充入He气使压强增大 D．压强不变充入N2使体积增大 答案 AB

解析 压强对速率的影响，本质上是浓度的影响。

A．缩小反应体系的体积，总压增大，各物质的浓度均增大，故反应速率加快。 B．体积不变，充入N2，反应物浓度增大，反应速率加快。

C．体积不变，充入He，总压虽增大，但体系中各物质浓度均没有改变，故反应速率不变。 D．压强不变，充入N2导致体积增大，各物质的浓度除N2不变外，其余均减小，故反应速率减慢。

5．在四个相同的容器中，在不同的温度下(其它条件相同)进行合成氨的反应，根据下列在相同时间内测得的反应速率判断，该反应所处的温度最高的是( )

A．v(NH3)＝0.1 mol/(L·min) B．v(H2)＝0.6 mol/(L·min)

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为粉末状。

6．把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最快的是( )

A．10℃ 20 mL 3 mol/L的X溶液 B．20℃ 30 mL 2 mol/L的X溶液 C．20℃ 10 mL 4 mol/L的X溶液 D．10℃ 10 mL 2 mol/L的X溶液 答案 B

解析 在化学反应中，当其他条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。在本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50 mL，所以X的物质的量最大，浓度就最大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且最大，但B中温度更高，因此B的反应速率最快。

7.氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成Cl(-1价)和S(+6价)的速率v(纵坐标)与反应时间t(横坐标)的关系如图所示，已知该反应速率随着溶液中c(H+)的增大而加快。

(1)反应开始时反应速率加快的原因是

___________________________________________ _______； (2)反应后期反应速率减慢的原因是

_____________________________________________________________。 答案 (1)2KClO3+6NaHSO3===3Na2SO4+2KCl+3H2SO4，溶液中c(H+)增大

(2)ClO??和HSO??浓度减小 解析 该反应的实质为：

ClO??+3HSO??===Cl-+3SO??+3H+

由题意知，反应随溶液中c(H+)的增大而加快，一开始c(H+)很小，速率很小，但随反应进行，c(H+)增大，反应速率增大，但到一定程度后，c(ClO??)、c(HSO??)减小，此时反应物的浓度起主要作用，反应速率减小。

8．某中学化学实验小组查阅资料发现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解，且A和二氧化锰的最佳催化温度都是500℃左右。于是对A和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验。实验时均以收满500 mL氧气为准(其他可能影响的因素均已忽略)。

表一 用二氧化锰作催化剂

实验 反应温度 KClO3质量 MnO2质量 待测数据 序号 (g) (g) (℃) 1 8.00 2.00 500 2 8.00 2.00 500 表二 用A作催化剂 实验 反应温度 KClO3质量 A质量 待测数据 序号 (g) (g) (℃) 1 8.00 2.00 500 2 8.00 2.00 500 (1)完成实验中的待测数据应该是________________。 (2)完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一个报告题目__________________________。

答案 (1)收集500 mL O2所需时间

(2)催化效果的对比研究(其它合理答案均可)

解析 催化剂是参与化学反应，但反应前后的质量与化学性质保持不变的物质。对A和二氧

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化锰的催化性能进行比较，必须进行定量对照实验，测定相同条件下收满500 mL氧气所需的时间，从而得出两者的催化性能。

－－2－－

9．“碘钟”实验中，3I－＋S2O28===I3＋2SO4的反应速率可以用I3与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：

实验编号 ① ② ③ ④ ⑤ －c(I)/mol/L 0.040 0.080 0.080 0.160 0.120 2－c(S2O8)/mol/L 0.040 0.040 0.080 0.020 0.040 t/s 88.0 44.0 22.0 44.0 t1 回答下列问题： (1)该实验的目的是

________________________________________________________________________。 (2)显色时间t1＝________。

(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为__________(填字母)。

A．<22.0 s B．22.0～44.0 s C．>44.0 s D．数据不足，无法判断 (4)通过分析比较上表数据，得到的结论是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

－2－

答案 (1)研究反应物I与S2O8的浓度对反应速率的影响 (2)29.3 s (3)A

(4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比) 解析 由①和②知： c(I－)由0.040 mol/L―→0.080 mol/L，t由88.0 s―→44.0 s 由①和⑤知，

88.0

c(I－)由0.040 mol/L―→0.120 mol/L，t由88.0 s―→ s＝29.3 s

3

温度越高，化合反应速率越快，而由20℃～40℃，显色时间t2应该比22.0 s短，所以选A。

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