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第二节 影响化学反应速率的因素[学习目标定位]
1.了解活化能的含义，会用活化能理论解释化学反应速率的影响因素
2.掌握外界条件浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响规律及实质，并会用相应规律解决有关问题
一、有效碰撞理论 浓度、压强对化学反应速率的影响
1.有效碰撞理论1有效碰撞2活化能和活化分子
①活化分子能够发生有效碰撞的分子
②活化能活化分子所多出的那部分能量或普通分子转化成活化分子所需要的能量3反应物、生成物的能量与活化能的关系图特别提醒 反应的活化能越低，活化分子百分数越大，反应速率越快
2.浓度对化学反应速率的影响1按表中实验步骤完成实验，观察实验现象，填写下表原理2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O实验步骤实验现象KMnO4酸性溶液褪色KMnO4酸性溶液褪色褪色时间褪色时间长较
0.1mol·L－1H2C2O4溶液褪色时间短结论H2C2O4溶液浓度越大，KMnO4酸性溶液褪色越快，反应速率也越快；反之H2C2O4溶液浓度越小，反应速率越慢2影响规律其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率增大；减小反应物的浓度，反应速率减小3微观解释反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢
3.压强对化学反应速率的影响1影响规律对于气体来说，在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比如图所示由图可知其他条件不变时，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快2微观解释增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢1对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，因而其物质的量改变时不影响化学反应速率2固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快，块状固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率3当其他条件不变，若压强变化能引起参与反应物质的浓度发生变化时，化学反应速率才能发生变化例1 把下列4种X溶液，分别加入到4个盛有10mL2mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50mL，此时X与盐酸缓缓地进行反应，其中反应速率最大的是 A.20mL3mol·L－1B.20mL2mol·L－1C.10mL4mol·L－1D.10mL2mol·L－1答案 A解析 此题主要考查浓度对化学反应速率的影响，X溶液的浓度大小决定了反应速率的快慢那么是否是C中4mol·L－1的X与盐酸反应速率最快呢？此题很容易错选C选项，实际上应考虑加水稀释后溶液中X的浓度，同一体积的溶液中X的物质的量越大，浓度就越大，A中X的物质的量最大，故速率最大考点 影响化学反应速率的因素题点 浓度对化学反应速率的影响例2 一定温度下，反应N2g＋O2g2NOg在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是 A.缩小体积使压强增大B.恒容，充入N2C.恒容，充入HeD.恒压，充入He答案 C解析 C项，恒容，充入He，由于N
2、O
2、NO的浓度均不变，所以化学反应速率不改变特别提醒 压强是否影响化学反应速率，取决于是否影响反应物的浓度如恒容下充入稀有气体，气体压强增大，但反应物浓度不变，故反应速率不变恒压下充入稀有气体，气体压强不变，但体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小考点 影响化学反应速率的因素题点 压强对化学反应速率的影响
二、温度、催化剂对化学反应速率的影响
1.温度对化学反应速率的影响1实验探究实验原理Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O实验操作实验现象混合后均出现浑浊，但70℃热水一组首先出现浑浊实验结论升高温度，化学反应速率增大2影响规律其他条件不变时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小3微观解释升高温度→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢
2.催化剂对化学反应速率的影响1实验探究Ⅰ原理2H2O22H2O＋O2↑实验操作实现现象
①未加入MnO2时，带余烬的木条无明显变化
②加入MnO2后，锥形瓶内立即产生大量气泡，并且带余烬的木条复燃结论MnO2能加快H2O2的分解实验探究Ⅱ原理2H2O22H2O＋O2↑实验操作产生气泡快慢快慢结论对比
①与
②可知Cu2＋、Fe3＋对H2O2分解都有催化作用，但Fe3＋催化作用较强2影响规律当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大3微观解释使用催化剂→改变了反应的路径如下图，反应的活化能降低→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快例3 硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是 实验反应温度/℃Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/mol·L－1V/mLc/mol·L－1V/mLA
2550.
1100.15B
2550.
250.210C
3550.
1100.15D
3550.
250.210答案 D解析 当有多个外界条件时，要对比找出其相同条件和不同条件，然后比较判断影响化学反应速率的因素很多，本题从浓度和温度两个因素考查，结合选项知混合液体积都为20mL，根据浓度越大、温度越高，反应速率越快，可以推知D选项正确考点 影响化学反应速率的因素题点 控制变量方法的应用例4 亚氯酸盐如NaClO2可用作漂白剂，在常温下不见光时可保存一年，但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O分解时，刚加入硫酸，反应缓慢，随后突然反应释放出大量ClO2，这是因为 A.酸使亚氯酸的氧化性增强B.溶液中的H＋起催化作用C.溶液中的Cl－起催化作用D.逸出的ClO2使反应生成物的浓度降低答案 C解析 由题目信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后突然反应加快，这说明分解生成的产物中某种物质起了催化剂的作用且该物质反应前不存在，故正确答案为C考点 影响化学反应速率的因素题点 催化剂对化学反应速率的影响特别提醒 1催化剂有正、负之分，一般情况下的催化剂是指正催化剂2催化剂有选择性，不同的化学反应的催化剂不相同，催化剂具有一定的活化温度3催化剂对可逆反应的正、逆反应的速率影响相同外界条件对反应速率的影响条件变化微观因素变化化学反应速率变化分子总数活化分子百分数活化分子数目单位体积内活化分子数目有效碰撞浓度增大增加不变增加增加增加加快压强增大不变不变不变增加增加加快温度升高不变增加增加增加增加加快催化剂使用不变增加增加增加增加加快
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多B.有气体参加的化学反应，若增大压强即缩小反应容器的容积，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大C.升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是减小了反应物分子中活化分子的百分数D.催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而成千上万倍地增大反应速率考点 活化分子、活化能与有效碰撞题点 化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系答案 D解析 浓度和压强的变化是改变单位体积内分子的总数，活化分子的百分数不变，而单位体积内活化分子的数目与单位体积内分子总数成正比，也发生变化；温度、催化剂改变活化分子的百分数，单位体积内分子总数不变
2.已知反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列措施中可使生成CO2的速率加快的是不考虑CaCO3与HCl接触面积改变的影响 A.加大CaCO3的量B.加大盐酸的浓度C.加大盐酸的量D.减少CaCl2的浓度考点 影响化学反应速率的因素题点 浓度对化学反应速率的影响答案 B解析 加大反应物的量不影响化学反应速率，改变浓度才影响化学反应速率，由于给定的反应是不可逆反应，因此，该化学反应的速率和生成物的浓度无关
3.下列方法对2SO2g＋O2g2SO3g的反应速率没有影响的是 A.加入SO3B.容积不变，充入N2C.压强不变，充入N2D.降低温度考点 影响化学反应速率的因素题点 化学反应速率影响因素的综合应用答案 B解析 容积不变，充入N2后没有引起反应体系中各物质浓度的变化，故反应速率不变
4.20℃时，将
0.10mol·L－1Na2S2O3溶液10mL和
0.10mol·L－1H2SO4溶液10mL混合，2min后溶液中明显出现浑浊已知温度每升高10℃，化学反应速率增大到原来的2倍，那么50℃时，同样的反应要明显出现浑浊，所需的时间是 A.40sB.15sC.48sD.20s考点 影响化学反应速率的因素题点 温度对化学反应速率的影响答案 B解析 设原来的反应速率为v，温度从20℃升高到50℃，共升高了3个10℃，所以50℃时的反应速率为23v，反应速率越大，则反应出现浑浊所需的时间越短所以50℃时，此反应出现浑浊所需的时间为2min×＝
0.25min＝15s
5.向含有H2SO4的H2O2溶液中滴加一定量的KMnO4溶液，反应开始时，溶液中cMn2＋将随时间的变化而变化某学生在做实验前认为，cMn2＋与时间的关系如图
①所示，做完实验后，得到的结果为图
②所示已知H2O2与KMnO4溶液反应的化学方程式为5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋5O2↑请回答下列问题1Oa段的意义2ab段的意义及ab段很陡的原因3bc段的意义考点 影响化学反应速率的因素题点 影响化学反应速率的图像题答案 1Oa段说明反应非常慢，溶液中cMn2＋随时间变化很小2ab段说明反应非常快，cMn2＋迅速增大，表明Mn2＋达到一定浓度时，对上述反应起到了催化作用3bc段说明反应趋于完全，溶液中cMn2＋趋于不变解析 ab段斜率最大，说明化学反应速率最大，其原因应为cMn2＋增大并充当该反应的催化剂[对点训练]题组一 活化分子 有效碰撞
1.下列说法不正确的是 A.具有较高能量的反应物分子称为活化分子B.升高温度增大了活化分子百分数C.催化剂能够改变化学反应途径D.对于有气体参与的反应，增大压强能提高活化分子的浓度考点 有效碰撞理论题点 活化分子、活化能与有效碰撞答案 A解析 能够发生有效碰撞的分子称为活化分子
2.2016·宜春高二测试在气体参与的反应中，能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是
①增大反应物的浓度
②升高温度
③增大压强
④加入催化剂A.
①②B.
②③C.
②④D.
③④考点 有效碰撞理论题点 活化分子、活化能与有效碰撞答案 C解析 根据活化分子的概念及影响条件知，
①、
③能增大活化分子的浓度单位体积内的活化分子数，加快化学反应速率，但不影响活化分子百分数；而
②中分子能量增加，使活化分子百分数增大，活化分子数也同时增加；
④中催化剂降低了活化能，同样使活化分子百分数增大，活化分子数也同时增加题组二 浓度、压强对化学反应速率的影响
3.100mL6mol·L－1硫酸跟过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不能影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的
①醋酸钠固体
②水
③硫酸钾固体
④硝酸钾固体A.
④B.
①②C.
①②③D.
①②③④考点 影响化学反应速率的因素题点 浓度对化学反应速率的影响答案 B解析
①加入醋酸钠固体，醋酸钠和硫酸反应生成醋酸，氢离子浓度降低，反应速率减缓，硫酸电离出的氢离子物质的量等于醋酸最终电离出的氢离子的物质的量，生成氢气总量不变，符合要求；
②加入水，氢离子浓度降低，反应速率减缓；但氢离子物质的量不变，生成氢气总量不变，符合要求；
③加入硫酸钾固体，氢离子浓度不变，化学反应速率不变，不符合要求；
④加入硝酸钾固体，反应生成氮氧化物而不是氢气，不符合要求
4.将等物质的量的HI气体分别置于两个容积相等的针筒中，一个保持体积不变，另一个压缩为原来的，其他条件不变，则HI的分解速率 A.前者快B.后者快C.相等D.无法判断考点 影响化学反应速率的因素题点 压强对化学反应速率的影响答案 B
5.在恒温、恒容的密闭容器中进行反应Ag＋BgCg，若反应物A的浓度从2mol·L－1降到
0.8mol·L－1需20s，那么反应物A的浓度由
0.8mol·L－1降到
0.2mol·L－1所需的反应时间 A.等于10sB.大于10sC.小于10sD.无法判断考点 影响化学反应速率的因素题点 浓度对化学反应速率的影响答案 B解析 本题易错之处是误以为化学反应过程是一个物质浓度匀速变化的过程而错选A项由反应物A的浓度从2mol·L－1降到
0.8mol·L－1需20s可知A的反应速率为
0.06mol·L－1·s－1，假设速率不变，则A的浓度由
0.8mol·L－1降到
0.2mol·L－1所需的反应时间为10s但在其他条件不变时，随着反应的进行，反应物的浓度逐渐降低，化学反应速率逐渐减慢，因此所需的反应时间应大于10s题组三 温度、催化剂对化学反应速率的影响
6.2017·北京西城区高二测试在相同条件下，做H2O2分解对比实验时，其中
①加入MnO2催化，
②不加MnO2催化下图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是 考点 影响化学反应速率的因素题点 影响化学反应速率的图像题答案 A解析 由图像知，横坐标为时间，纵坐标为VO2，只要H2O2的量相同，两种情况下最终产生O2的体积相同，
①中加入MnO2作催化剂，加快了H2O2的分解速率，在相同时间内产生O2的体积比
②大，反应结束时所用时间短，故选A
7.设Cs＋CO2g2COg ΔH＞0的反应速率为v1，N2g＋3H2g2NH3g ΔH＜0的反应速率为v2，对于这两个反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为 A.同时增大B.同时减小C.v1增大，v2减小D.v1减小，v2增大考点 影响化学反应速率的因素题点 温度对化学反应速率的影响答案 A解析 升高温度时，不论吸热反应还是放热反应，反应速率都增大题组四 外界条件对化学反应速率的综合影响
8.决定化学反应速率的内因是
①温度
②压强
③催化剂
④浓度
⑤反应物本身的性质A.
①②③④⑤B.
⑤C.
①④D.
①②③④考点 影响化学反应速率的因素题点 化学反应速率影响因素的综合应用答案 B解析 决定化学反应速率大小的内因是反应物本身的性质，温度、压强、催化剂和浓度均为影响化学反应速率的外因，B正确
9.2017·成都七中高二段考已知反应2NOg＋Br2g2NOBrg ΔH＝－akJ·mol－1a＞0，其反应机理如下
①NOg＋Br2gNOBr2g 快
②NOg＋NOBr2g2NOBrg 慢下列有关该反应的说法正确的是 A.该反应的速率主要取决于
①的快慢B.NOBr2是该反应的催化剂C.正反应的活化能比逆反应的活化能小akJ·mol－1D.增大Br2g浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率考点 影响化学反应速率的因素题点 化学反应速率影响因素的综合应用答案 C解析 反应速率主要取决于慢的一步，所以该反应的速率主要取决于
②的快慢，故A错误；NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，故B错误；由于该反应为放热反应，说明反应物总能量高于生成物总能量，所以正反应的活化能比逆反应的活化能小akJ·mol－1，故C正确；增大Br2g浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内的活化分子数目增多了，所以能加快反应速率，故D错误
10.在实验Ⅰ和实验Ⅱ中，用定量、定浓度的盐酸与足量的石灰石反应，并在一定的时间内测量反应所放出的CO2的体积实验Ⅰ用的是块状的石灰石，实验Ⅱ用的是粉末状石灰石下图中哪个图像能正确反映两种实验的结果 考点 影响化学反应速率的因素题点 化学反应速率影响因素的综合应用答案 B解析 固体物质参加反应，增大接触面积，才能提高反应速率，粉末状的固体比块状的固体的表面积大，反应Ⅱ比反应Ⅰ的速率快；盐酸的物质的量相同，则产生的CO2的体积应相等，因此A、C错；从D中可以看出Ⅰ的反应速率大于Ⅱ，故D错
11.KClO3和KHSO3可发生下列反应ClO＋HSO―→SO＋Cl－＋H＋未配平，已知酸性越强，该反应的反应速率越快如图为反应速率vClO随时间t的变化曲线下列有关说法不正确的是 A.KClO3和KHSO3发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3B.反应开始阶段速率逐渐增大可能是cH＋逐渐增高导致的C.反应后期速率逐渐减小的主要原因是cClO、cHSO降低D.纵坐标为vHSO时的v－t曲线与原图曲线完全吻合考点 影响化学反应速率的因素题点 化学反应速率影响因素的综合应用答案 D解析 反应的离子方程式为ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋，A项正确；“酸性越强，该反应的反应速率越快”，随反应的进行，cH＋逐渐增大，反应速率加快，B项正确；随着反应物浓度的逐渐降低，反应速率逐渐降低，C项正确；vClO∶vHSO＝1∶3，二者曲线不吻合，D项错误
12.H2O2分解速率受多种因素影响实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示下列说法正确的是 A.图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快B.图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快C.图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快D.图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大考点 影响化学反应速率的因素题点 化学反应速率影响因素的综合应用答案 D解析 图甲表示H2O2的浓度越大分解速率越快，A错误；图乙表示NaOH溶液浓度越大即pH越大，分解速率越快，B错误；图丙中
0.1mol·L－1NaOH溶液中H2O2分解速率大于
1.0mol·L－1NaOH溶液，C错误；图丙表示Mn2＋相同pH不同图像变化，图丁表示Mn2＋不同pH相同图像变化，对比可知碱性溶液中Mn2＋对H2O2分解速率影响大，D正确[综合强化]
13.将一块质量为
5.0g的铝片投入盛有500mL
0.5mol·L－1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用下图所示的曲线来表示，回答下列问题1曲线O→a段不产生氢气的原因是，有关反应的化学方程式为2曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是3曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是4曲线c点以后产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是考点 影响化学反应速率的因素题点 化学反应速率影响因素的综合应用答案 1铝片表面有Al2O3，硫酸首先与表面的Al2O3反应 Al2O3＋3H2SO4===Al2SO43＋3H2O2氧化膜未完全反应掉，铝与硫酸接触的表面积较小3反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率4随着反应的进行，硫酸溶液的浓度下降解析 铝片与硫酸反应的过程为铝片表面氧化膜溶解―→铝片溶解―→接触面积增大、温度上升―→浓度减小、温度降低―→反应停止，由此可以分析出图中各段曲线所表示的速率变化的原因
14.“碘钟”实验中，3I－＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I遇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
①②③④⑤cI－/mol·L－
10.
0400.
0800.
0800.
1600.120cS2O/mol·L－
10.
0400.
0400.
0800.
0200.040t/s
88.
044.
022.
044.0t1回答下列问题1该实验的目的是2显色时间t1为3通过分析比较上述数据，得到的结论是考点 影响化学反应速率的因素题点 浓度对化学反应速率的影响答案 1研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响 2或
29.33化学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 由数据表容易发现
②④组所用时间相同，
③组所用时间为它们的一半，
①组所用时间为它们的2倍进一步分析
②④两组中cI－与cS2O的乘积相等，
③组中乘积为
②④组的2倍，
①组乘积为其一半因此可得结论当cI－·cS2O相等时，显色时间相等，反应速率相等，显色时间与反应速率成反比，即t与cI－·cS2O成反比＝，得t1＝≈
29.
315.2017·惠州高二质检某探究小组通过测定H2O2分解过程中生成氧气的量来研究影响H2O2分解反应速率的因素，已知实验温度为315K和273K，每次实验使用3mL30%H2O2溶液1请完成以下实验设计表编号实验目的温度/K催化剂MnO2的质量/gⅠ为以下实验作参照Ⅱ探究对该反应速率的影响2730Ⅲ探究催化剂对该反应速率的影响31532实验后整理数据，得出H2O2的浓度随时间变化的关系如下图所示
①曲线c表示实验填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”中H2O2的浓度变化
②由该实验得出的结论是
③根据题中信息，写出一种保存H2O2溶液的方法考点 影响化学反应速率的因素题点 控制变量方法的应用答案 1315 0 温度 2
①Ⅱ
②升高温度和加入催化剂均能加快H2O2的分解速率
③在273K下密闭保存解析 1分析Ⅱ、Ⅲ可知二者的温度和催化剂的质量不同，由控制变量法可知Ⅰ、Ⅱ为探究温度对H2O2分解速率的影响，Ⅰ、Ⅲ为探究催化剂对H2O2分解速率的影响，故Ⅰ中的温度为315K，催化剂质量为02根据影响化学反应速率的因素可知，升高温度和加入MnO2作催化剂都可以加快H2O2的分解速率，催化剂的影响大于温度的影响，故c为Ⅱ中H2O2的浓度变化，a为Ⅰ中H2O2的浓度变化，b为Ⅲ中H2O2的浓度变化。
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