2.2.1 有效碰撞 浓度、压强对化学反应速率的影响 学案(人教版选修4)

第二节 影响化学反应速率的因素

第1课时 有效碰撞 浓度、压强对化学反应速率的影响

[目标要求] 1.知道活化分子、活化能、有效碰撞的有关概念。2.理解浓度、压强对化学反应速率影响的结论和理论解释。

一、有效碰撞理论

1．有效碰撞：能发生化学反应的碰撞。 2．活化分子：能够发生有效碰撞的分子。

3．活化能：活化分子高出反应物分子平均能量的部分。 4．指出下图中有关能量E的含义

E1反应的活化能

E2活化分子变成生成物分子放出的能量 E1－E2反应热

二、影响化学反应速率的因素

同一条件下不同的反应有快有慢，这取决于反应物的性质。

同一反应在不同的条件下进行时，快慢不同，这是因为外界条件影响化学反应速率，举例说明：H2O2的分解反应，常温时分解缓慢，加热时分解加快，使用催化剂时分解速率加快。 1．浓度对反应速率的影响 (1)影响

其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率增大；减小反应物浓度，反应速率减小。

(2)原因

其他条件不变时，增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞几率增多，化学反应速率增大。反之，减小反应物的浓度，化学反应速率减小。

2．压强对反应速率的影响 (1)影响

对于气体反应，增大压强(减小容器容积)，反应速率加快；减小压强(增大容器容积)，反应速率减慢。

(2)原因

对于气体反应，增大压强，相当于增大反应物浓度，反应速率加快；反之，减小压强，反应速率减慢。

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知识点一 有效碰撞的有关概念 1．下列说法正确的是( )

A．活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 B．活化分子具有的能量是活化能

C．活化分子的总数越多，反应速率越快

D．单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越快 答案 D

解析 活化分子间的碰撞并不都是有效碰撞，只有发生化学反应的碰撞才是有效碰撞，活化分子具有的平均能量与普通分子具有的平均能量之差才叫活化能；单位体积内活化分子总数越多，有效碰撞机会越多，反应速率才越快，A、B、C三项均错。

知识点二 浓度对化学反应速率的影响

2．将质量相同的锌粉分别投入下列4个烧杯的溶液中，反应速率最快的是( )

答案 D

解析 当反应中一种反应物相同时，反应速率的快慢取决于另一种反应物的浓度而不是用量，四个装置中所用的酸虽不同，但都是由c(H＋)的大小决定反应的快慢。

－＋＋＋＋

3．对于溶液中的反应：MnO4＋5Fe2＋8H===5Fe3＋Mn2＋4H2O 下列措施能使化学反应速率提高的是( ) A．加水

B．增加同浓度FeSO4的用量 C．向溶液中滴加稀硫酸 D．加入少量KMnO4晶体 答案 D

解析 增大浓度加快反应速率，而增加反应物用量不等于增大反应物浓度。D项加入KMnO4晶体后，KMnO4晶体被溶解，溶液的浓度一定比原KMnO4溶液浓度大。

知识点三 压强对反应速率的影响

4．在C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的反应中，现采取下列措施：

①缩小体积，增大压强 ②增加碳的量 ③通入CO2④恒容下充入N2 ⑤恒压下充入N2

能够使反应速率增大的措施是( )

A．①④ B．②③⑤ C．①③ D．①②④ 答案 C

解析 对于气体反应，增大压强，反应速率加快，增加固体物质的用量，对反应速率无影响，充入与反应无关的气体，不会增加反应物浓度，故不会加快反应速率。

5．通过缩小反应容器体积而增大压强对下列反应的速率无影响的是( )

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A．CO2(g)＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O B．H2(g)＋I2(g)2HI(g) C．NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3 D．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

答案 C

解析 只要反应中无气体物质参加或生成，改变压强均不能改变化学反应速率。

练基础落实

1．下列说法正确的是( )

A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增加

B．对于有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大

C．改变条件能使化学反应速率增大的主要原因是增大了反应物分子中活化分子的有效碰撞几率

D．对于本来不能发生的化学反应，改变条件可以使反应发生 答案 C

解析 增大反应物浓度、增大气体反应物的压强都会使单位体积内活化分子数增加，但由于反应物分子的平均能量和发生反应所需能量(即活化能)都未发生变化，所以活化分子的百分数并未改变。改变条件使化学反应速率增大，主要靠增加活化分子的百分数或增加单位体积内活化分子的总数，从而增加有效碰撞次数，C项正确；对于本来不能发生的化学反应，即使改变条件，化学反应也不能发生。

2．在相同条件下，等质量(金属颗粒大小相当)的下列金属与足量1 mol·L－1的盐酸反应时，速率最快的是( )

A．镁 B．铝 C．钠 D．铁 答案 C

解析 内因是决定化学反应速率的主要因素，四个选项中钠最活泼，与相同浓度的酸反应时速率最快。

3．常温下，分别将四块形状相同、质量均为7 g的铁片同时放入下列四种溶液中，产生气体速率最快的是( )

A．150 mL 2 mol·L－1盐酸 B．500 mL2mol·L－1硫酸 C．50 mL 3 mol·L－1盐酸 D．50 mL 18.4 mol·L－1硫酸 答案 B

解析 18.4 mol·L－1的硫酸为浓硫酸，常温下，遇铁发生钝化；2 mol·L－1的硫酸中c(H＋)＝4 mol·L－1，浓度最大，反应最快。

4．一定条件下，对于反应：CaCO3(块状)＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，为加快反应速率，下列方法可行的有( )

①增加盐酸的浓度 ②增加同浓度盐酸的用量 ③加水 ④增加CaCO3(块状)的用量 ⑤将块状CaCO3改为粉末状CaCO3

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A．1项 B．2项 C．3项 D．4项

答案 B

解析 增大反应物浓度，可使化学反应速率加快，而②中增加盐酸用量不等于增加盐酸浓度；对于固体反应物而言，无浓度概念，要想使反应加快，可通过改变表面积来实现，与用量无关，粉末状固体物质比块状固体物质反应速率快，①⑤项符合题意。

5．将等物质的量的HI气体分别置于两个容积相等的针筒中，一个保持体

1

积不变，另一个压缩为原来的，其它条件不变，则HI的分解速率( )

2

A．前者快 B．后者快 C．相等 D．无法判断

答案 B

解析 对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快。 6．一定温度下，100 mL 6 mol·L－1的硫酸与过量锌粉反应，为了减缓反应速率，但又不影响生成氢气的总质量，可向反应物中加入适量的( )

A．碳酸钠固体 B．少量锌粉 C．硫酸钾溶液 D．盐酸溶液

答案 C

解析 锌与硫酸溶液反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，要减缓反应速率又不影响生成氢气的量，就是要降低H＋的浓度而不改变H＋的物质的量。加入碳酸钠固体消耗了H＋；加入盐酸溶液增加了H＋；加入硫酸钾溶液既不改变H＋的物质的量，又稀释了硫酸溶液，其效果与加入水相同；加少量锌不影响反应速率也不改变H2产生的量。

7．反应3Fe(s)＋4H2O(g)

高温

Fe3O4(s)＋4H2(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．Fe的量

B．将容器的容积缩小一半

C．保持容积不变，充入水蒸气使体系压强增大 D．压强不变，充入N2使容器容积增大 答案 A

解析 增加固体Fe的量不能改变其浓度，对反应速率不产生影响；将容器的容积缩小一半时，反应体系中的H2O(g)、H2的浓度将增大，反应速率加快；当向容器中充入反应物H2O(g)，保持反应容器的容积不变时，H2O(g)的浓度增大，反应速率加快；保持压强不变，充入N2，只能扩大容积，这时H2O(g)、H2的浓度减小，反应速率减慢。

练方法技巧

条件改变后化学反应速率的比较

8．对反应A＋B===AB来说，常温下按以下情况进行反应： ①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol ②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol ③0.1 mol·L－1的A、B溶液各10 mL ④0.5 mol·L－1的A、B溶液各50 mL 四者反应速率的大小关系是( )

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A．②>①>④>③ B．④>③>②>① C．①>②>④>③ D．①>②>③>④ 答案 A

解析 ①中c(A)＝c(B)＝

＝0.5 mol·L1

－

②中c(A)＝c(B)＝

＝1 mol·L1

－

③中c(A)＝c(B)＝

＝0.05 mol·L1

－

④中c(A)＝c(B)＝

＝0.25 mol·L1

－

在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越快，则反应速率由大到

小的顺序为②>①>④>③。

反应速率随时间变化而变化的分析技巧

9．在恒温恒容的容器中发生N2O4(g)2NO2(g)，若反应物的浓度由0.1 mol·L降到0.06 mol·L需20 s，那么由0.06 mol·L－1降到0.036 mol·L－1，所需反应时间为( )

A．10 s B．12 s C．大于12 s D．小于12 s

答案 C

＝0.002 mol·L1·s

－

－

－

－

－

－1－1

解析 前20 s内的化学反应速率v(N2O4)＝

1,

20 s后，c(N2O4)减小，反应速率减小，即v(N2O4)<0.002 mol·L1·s1，若还按0.002 mol·L1·sΔc

计算，则Δt＝＝v?N2O4?

＝12 s，故应大于12 s。

－1

练综合拓展

10．在N2＋3H22NH3反应中，当其它条件不变时，仅改变如下一个条件，该反应的速率将如何改变？(用“加快”、“减慢”、“不变”填空)

(1)增大容器的体积________；

(2)保持容积不变充入N2________； (3)保持容积不变充入He________；

(4)保持容积压强不变充入He________。 答案 (1)减慢 (2)加快 (3)不变 (4)减慢

解析 (1)其它条件不变时，增大容器体积相当于减小了反应物浓度，反应速率减慢。

(2)充入N2，增大了反应物浓度，反应速率加快。

(3)容积不变，充入与反应无关的稀有气体He，虽然总压强增大了，但由于容积不变，反应物浓度没变，故反应速率没变。

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(4)当保持压强不变充入He时，实际上相当于容器中反应物浓度减小，反应速率减慢。

11．反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应速率v可表示为v＝Kcm(H2)cn(Cl2)，式中K为常数，m、n的值可用下表中数据确定。 c(H2)/(mol·L－1) c(Cl2)/mol·L－1 v/(mol·L－1·s－1) 1.0 1.0 1.0K 2.0 1.0 2.0K 2.0 4.0 32.0K (1)由此可推得，m、n的值正确的是( ) A．m＝1、n＝1/2 B．m＝1/2、n＝1 C．m＝2、n＝1 D．m＝1、n＝2

(2)H2浓度对反应速率的影响________Cl2浓度对反应速率的影响(填“小于”、“大于”或“等于”)。

答案 (1)D (2)小于

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(4)当保持压强不变充入He时，实际上相当于容器中反应物浓度减小，反应速率减慢。

11．反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应速率v可表示为v＝Kcm(H2)cn(Cl2)，式中K为常数，m、n的值可用下表中数据确定。 c(H2)/(mol·L－1) c(Cl2)/mol·L－1 v/(mol·L－1·s－1) 1.0 1.0 1.0K 2.0 1.0 2.0K 2.0 4.0 32.0K (1)由此可推得，m、n的值正确的是( ) A．m＝1、n＝1/2 B．m＝1/2、n＝1 C．m＝2、n＝1 D．m＝1、n＝2

(2)H2浓度对反应速率的影响________Cl2浓度对反应速率的影响(填“小于”、“大于”或“等于”)。

答案 (1)D (2)小于

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