2-1 课时2 影响化学反应速率的因素
知能定位
1.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率的影响，认识其一般规律。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
3.知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。
情景切入
在空气中加热铁丝，铁丝只能变得红热，而铁丝在充满氧气的集气瓶中点燃则可以剧烈燃烧，火星四溅。那么，反应物的浓度是怎样影响化学反应速率的呢？
自主研习
影响化学反应速率的因素有内因和外因两个方面，内因指反应物的性质，外因包括
反应物的浓度、温度、压强和催化剂等。
一、浓度对反应速率的影响
1.影响结果
其他条件相同时 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.理论解释
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→有效碰撞几率增加→化学反应速率增大。
反之，减小反应物浓度，化学反应速率减小。
3.有效碰撞理论
（1）有效碰撞：能够发生反应的碰撞。
（2）发生有效碰撞的条件
①发生碰撞的分子具有较高的能量。
②分子在一定方向上发生碰撞。
（3）活化分子和活化能
①活化分子：能量较高，有可能发生有效碰撞的分子。
②活化能：活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。
二、压强对反应速率的影响
1.影响结果
对于有气体参加的反应，在相同温度下，
增大压强（减小容器容积），反应速率增大；
减小压强（增大容器容积），反应速率减小。
2.理论解释
对于有气体参加的反应，在相同温度下，增大压强→气体体积缩小→反应物的浓度增大→反应速率增大；
反之减小压强，反应速率减小。
三、温度对反应速率的影响
1.影响结果
其他条件相同时 升高温度，反应速率增大；
降低温度，反应速率减小。
2.理论解释
其他条件相同时，升高温度，普通分子吸收能量变为活化分子，反应物的活化分子数目增多，发生有效碰撞的次数增多，分子运动加快，化学反应速率增大。
反之，降低温度，化学反应速率减小。
四、催化剂对反应速率的影响
1.影响结果
使用催化剂可改变〗化学反应速率（一般情况下是指加快反应速率）。
2.理论解释
催化剂→改变反应的路径，降低反应所需活化能→提高活化分子百分数→有效碰撞几率提高→反应速率增大。
五、其他因素对反应速率的影响
如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、增大反应物接触面积等，均是行之有效的改变化学反应速率的方法。
课堂师生互动
知识点１ 外界条件对反应速率的影响
一、外界条件对反应速率产生影响的本质
二、压强对化学反应速率影响的几种情况
（1）对于没有气体参与的化学反应，由于改变压强时，反应物浓度变化很小，可忽略不计，因此对化学反应速率无影响。
（2）对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：
①恒温时：压缩体积压强增大浓度增大反应速率增大。
②恒温时，对于恒容密闭容器：
a.充入气体反应物气体反应物浓度增大（压强也增大）反应速率增大。
b.充入不参与反应的气体总压强增大→各物质浓度未改变→反应速率不变。
③恒温恒压时
充入不参与反应的气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。
特别提醒
(1)分析压强改变对化学反应速率的影响时，关键看气体浓度是否有变化：若气体浓度有变化，化学反应速率一定改变；若气体浓度无变化，化学反应速率不改变。同时要注意通常所说的压强增大是指压缩加压。
（2）对于纯液体或固体物质，可认为其浓度为“常数”，它们的量的改变不会影响化学反应速率。
（3）固体反应物颗粒的大小能影响化学反应速率。固体颗粒越小，其表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，有效碰撞次数将增加，所以能加快化学反应速率。
考例１ 同在室温下，同种规格的铝片分别与下列物质混合，化学反应速率最大的是( )
A.0.1 mol·L-1的盐酸15 mL
B.0.2 mol·L-1的盐酸12 mL
C.0.15 mol·L-1的硫酸溶液8 mL
D.18 mol·L-1的浓硫酸15 mL
解析：A、B、C三项有关的化学反应均为2Al+6H+==2Al3++3H2↑，其中C项中c (H+)最大。D项的浓硫酸使铝钝化。
答案：C
考例２ 下列判断正确的是( )
A.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的醋酸分别与2 mol·L-1的NaOH反应的速率相同
B.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的HNO3分别与大小相同的大理石反应的速率相同
C.Mg和Fe与0.1 mol·L-1的盐酸反应速率相同
D.大理石块与大理石粉分别与0.1 mol·L-1的盐酸反应的速率相同
解析：影响化学反应的速率有内因与外因之分，内因指的是反应物本身的结构性质。例如，在完全相同的外界条件下，Mg、Fe由于自身金属活泼性的不同，反应速率v (Fe) >v (Mg)。外因主要指的是温度、浓度、压强、催化剂、反应物颗粒的大小、紫外线辐射等因素。A中0.1 mol·L-1的盐酸与0.1 mol·L-1的醋酸中自由移动的c (H+)是不相同的；D中大理石粉改变了与盐酸的接触面积，所以改变了反应速率。
答案：B
变式探究1 下列说法正确的是( )
A.活化分子碰撞即发生化学反应
B.升高温度会加快反应速率，原因是增加了活化分子的碰撞次数
C.某一反应的活化分子的百分数是个定值
D.活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞
答案：D
解析：升温会使分子的能量增加，增大了反应物中活化分子百分数，从而使有效碰撞次数增多，只有在一定条件下，活化分子在反应物中所占百分数才是定值。
变式探究2 有效碰撞是指( )
A.反应物分子间的碰撞
B.反应物活化分子间的碰撞
C.能发生化学反应的碰撞
D.反应物活化分子间有合适取向的碰撞
答案：CD
解析：反应物分子间发生碰撞是发生化学反应的前提，但不具有一定能量的反应物分子间的碰撞，不足以断裂化学键，故A不一定为有效碰撞；反应物中活化分子间的碰撞也不一定发生化学反应，如果分子不是沿着合适的取向相碰撞，也不能使旧键断裂，故B不一定是有效碰撞。
变式探究3 （2009·宁夏、辽宁，10）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H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
答案：D
解析：出现浑浊的快慢主要由温度和浓度决定，分析表中数据知D反应最快，本题要注意正确运用影响化学反应速率的因素。
课后强化作业
基础夯实
1.下列措施中肯定能使化学反应速率增大的是( )
A.增大反应物的量 B.增大压强
C.升温 D.使用催化剂
答案：C
解析：无论何种反应，升高温度都能加快化学反应速率。
2.反应A（固）+2B（气）2C（气）在一密闭容器中进行，当改变下列条件之一时，一定能增大反应速率的是( )
A.增加A物质的量 B.降低温度
C.压缩反应容器体积 D.消耗掉部分B物质
答案：C
解析：上述反应中，A是固体，不存在浓度，所以增加A不能改变反应速率；反应式中未标明放热或吸热，但是降低温度时，无论放热还是吸热反应，其速率都会减少；压缩容器体积，相当于增大了气体物质的浓度，正、逆反应速率都会增大；消耗掉部分B物质时，B物质浓度减小，正反应速率减小，逆反应速率也随之减小。
3.CaCO3与稀盐酸反应（放热反应）生成CO2的量与反应时间的关系如下图所示，下列结论不正确的是( )
A.反应开始2 min内平均反应速率最大
B.反应速率先增大后又减小
C.反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大
D.反应在第2 min到第4 min间生成CO2的平均反应速率为 v (CO2)=0.1 mol·min-1
答案：A
解析：首先要看明白图像，图中的曲线表明，二氧化碳的产生速率先快后慢，在第一个2分钟内产生了0.1 mol的CO2，第二个2分钟内产生了0.2 mol CO2，第三个2分钟内产生了0.05 mol CO2，反应速率先增大后减小；先增大是由于反应放热，使溶液温度升高，导致反应速率增大，4分钟后速率下降则是由于浓度降低所引起的，通过计算A错误，应该是2~4分钟的平均速率最大。
4.在10℃某化学反应速率为0.1 mol·L-1·s-1，若温度每升高10℃，反应速率增加为原来的2倍，为了把反应速率提高到1.6 mol·L-1·s-1，则反应所需要的温度为( )
A.60℃ B.50℃
C.40℃ D.30℃
答案：B
解析：0.1×2=1.6 mol·L-1·s-1
解得t=50℃。
5.量的盐酸跟过量的铁粉反应时，为了减缓反应速率，且不影响生成氢气的总量，可向盐酸中加入适量的( )
A.aOH(固体) B.H2O
C.NH4Cl（固体） D.H2SO4
答案：B
解析：加入水使盐酸的浓度降低，但H+的物质的量没变。
6.下列各组实验中，反应最快的是( )
组号
温度
Na2S2O3
H2SO4
H2O
体积
浓度
体积
浓度
体积
A
0℃
10mL
0.1mol·L-1
10mL
0.1mol·L-1
0mL
B
10℃
5mL
0.1mol·L-1
5mL
0.1mol·L-1
10mL
C
30℃
5mL
0.1mol·L-1
5mL
0.1,mol·L-1
10mL
D
30℃
5mL
0.2mol·L-1
5mL
0.2mol·L-1
10mL
答案：D
解析：首先分析浓度，四组溶液混合后的总体积均为20 mL，其中A、D两组分别含有1×10-3mol Na2S2O3和1×10-3 mol H2SO4，浓度相同。B、C两组分别含0.5×10-3 mol Na2S2O3，5×10-4 mol H2SO4。显然A、D的浓度大于B、C两组，又因为D的温度高于A，故D组反应快。
7.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大
B.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），可增加活化分子的百分数，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增加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，从而成千成万倍地增大反应速率
答案：CD
解析：浓度和压强的变化是改变单位体积内分子总数，活化分子的百分数不变，而是单位体积内活化分子的数目发生变化；温度、催化剂是改变活化分子的百分数，单位体积内分子总数不变。故应选C、D。
8.10 mL 1 mol·L-1的盐酸与一小块大理石的化学反应为CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O，下列措施能使化学反应速率提高的是( )
A.加入一定量的CaCl2
B.加入5 mL 1.5 mol·L-1的盐酸
C.加入15 mL 0.5 mol·L-1的盐酸
D.加入5 mL H2O
答案：B
解析：CaCO3与盐酸反应的实质是CaCO3+2H+==Ca2++CO2↑+H2O，在B、C、D三项中，使c (H+)增大的只有B。CaCl2是反应的生成物，其浓度的增大不能增大反应速率。
能力提升
1.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.增加碳的量
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使容器体积增大
答案：AC
解析：A选项中碳为固态反应物，增加固体的量对反应速率无影响；B选项将容器的体积缩小一半，压强增大，反应速率加快；C选项中充入N2使体系压强增大，但容器的容积未变，参加反应的各种气体浓度未变，反应速率不变，D项，压强不变，充入N2容器体积增大，参加反应的各种气体浓度减小，反应速率减小。
2.盐酸与K2CO3反应时，能使反应的最初速率明显加快的是( )
A.将盐酸的用量增加一倍
B.盐酸的浓度增加一倍，用量减半
C.温度升高30℃
D.增加K2CO3粉末的量
答案：BC
解析：本题主要考查浓度、温度对化学反应速率的影响。升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。增大反应物的浓度，反应速率加快；降低反应物的浓度，反应速率减慢。A中将盐酸的用量增加一倍，浓度不变，不影响反应速率。
3.用纯净的CaCO3与稀HCl反应制CO2，实验过程记录如图所示。根据分析、判断，正确的是( )
A.OE段表示反应速率最快
B.EF段表示反应速率最快，收集的CO2最多
C.FG段表示收集的CO2最多
D.OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增快
答案：B
解析：CaCO3与稀盐酸反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O，图像的横坐标是时间，纵坐标是二氧化碳的体积。很显然可以用单位时间内放出CO2的体积表示其反应速率，表现在图像上就是曲线的斜率，斜率越大，反应速率越快，放出CO2越多。
4.下列说法正确的是( )
A.增大压强，可以使活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大
B.升高温度，可以使活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大
C.一般使用催化剂可以降低反应的活化能，增大活化分子百分数，增大化学反应速率
D.加入反应物，使活化分子百分数增大，化学反应速率增大
答案：BC
解析：A项：增大压强，活化分子百分数不会增大，只会增大单位体积内的活化分子数，不正确；D项：加入反应物，活化分子百分数不一定增大，化学反应速率也不一定增大。
5.（2011·广州高二检测）下列情况下，反应速率相同的是( )
A.等体积0.1 mol/L HCl溶液和0.05 mol/L H2SO4溶液分别与0.2 mol/L NaOH溶液反应
B.等质量锌粒与锌粉分别与等量1 mol/L HCl反应
C.等体积等浓度的HCl溶液和HNO3溶液分别与等质量的Na2CO3粉末反应
D.等体积0.2 mol/L HCl和0.1 mol/L H2SO4与等量等表面积等品质的石灰石反应
答案：C
解析：影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂及其他条件。
A.中反应实质是H++OH-==H2O，开始时c (H+)相同，不知道NaOH溶液的体积是否相同，故混合后c (H+)、c (OH-)不一定相同，反应速率不一定相同，A错。
B.中反应实质是Zn+2H+==Zn2++H2↑，由于Zn的接触面积不同，反应速率不同，B错。C.中CO2-3+2H+==H2O+CO2↑, c (H+)相同，Na2CO3接触面积相同，故反应速率相同，C
正确。
D.中，CaCO3与H2SO4开始时反应，过一会儿反应会终止，反应速率不同，D错。
6.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( )
答案：A
解析：由图像知，横坐标为时间，纵坐标为V (O2)，只要H2O2的量相同，两种情况下最终产生O2的体积相同，只是(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.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排列顺序正确的是( )
甲 500℃,10 mol SO2和5 mol O2的反应
乙 500℃，用V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2的反应
丙 450℃，8 mol SO2和5 mol O2的反应
丁 500℃，8 mol SO2和5 mol O2的反应
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：比较同一个化学反应在不同条件下的反应速率大小时，影响程度大小的一般规律为：催化剂>温度>浓度，温度相同时，反应物浓度越大，反应速率越大。
8.用如图所示的实验装置进行实验X及Y时，每隔半分钟分别测定放出气体的体积。下列选项中正确表示实验X及Y的结果的是( )
实验
所用的酸
X
25mL 0.2mol/L
Y
50mL 0.1mol/L
解析：由镁和盐酸反应的化学方程式可知，两者反应时镁均过量，因此两者产生等量的氢气，否定了选项C和D。根据浓度越大，化学反应速率越快的事实可知实验X产生氢气的速率快，体现在图像上即曲线的斜率大，结合以上两点可知选项A符合题意。
9.在一密闭容器中充入1 mol I2和1 mol H2，压强为P (Pa),并在一定温度下使其发生反应：H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH<0。
（1）保持容器容积不变，向其中充入1 mol H2，反应速率 （填“增大”、“减小”或“不变”，下同），理由是 。
（2）保护容器容积不变，向其中充入1 mol CO2(不参加反应)，反应速率 ，理由是 。
（3）保持容器内气体的压强不变，向其中充入1 mol CO2，反应速率 ，理由是 。
答案：（1）增大 增大反应物浓度，反应速率增大
（2）不变 反应物的浓度不变，反应速率不变
（3）减小 容器的体积变大，反应物浓度减小，反应速率减小
解析：（1）V不变，充入H2，增大反应物的浓度，使反应速率增大。
（2）V不变，充入“惰性气体”CO2，并没有改变H2、I2的浓度，故反应速率不变。
（3）P不变，充入“惰性气体”CO2，使容器体积增大，H2、I2的浓度降低，反应速率减小。
10.在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？
（1）集气瓶中H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸。 。（2）工业上常将固体燃料粉碎进行燃烧。 。
（3）KI晶体和HgCl2晶体混合无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色HgI2沉淀。 。
（4）熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体。 。（5）同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁条，产生气体有快有慢。 。（6）同样大小的石灰石分别在0.1 mol·L-1的盐酸和1 mol·L-1的盐酸中，反应速率不同。
。
（7）夏天的食品易霉变，冬天就不易发生该现象。 。
答案：（1）光照 （2）接触面积 （3）溶剂 （4）催化剂 （5）反应物的性质 （6）浓度 （7）温度
11.将镁带投入盛放在敞口容器的盐酸里，产生H2的速率与时间的关系如下图所示。在下列因素中：①盐酸的浓度 ②镁带的表面积 ③溶液的浓度 ④氢气的压强 ⑤Cl-的浓度
（1）影响反应速率的因素是： 。
（2）解释图中AB段形成的原因： 。
（3）解释图中t1时刻后速率变小的原因 。
答案：（1）①②③ （2）反应开始后，盐酸的浓度和镁带的表面积不断减少，但由于反应是放热的，温度升高起主要作用，因此速率增大 （3）t1时刻后， c (H+)的减少变为主要因素，所以速率减小
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