資源簡介

第一節 化學反應速率
第2課時 影響化學反應速率的因素
教學目標
1.知道濃度、壓強、溫度、催化劑等外界條件對化學反應速率的影響規律。
2.掌握控制變量法探究濃度、溫度、催化劑、壓強對化學反應速率的影響，
教學重難點
控制變量法探究濃度、溫度、催化劑、壓強四大因素對化學反應速率的影響
教學過程
【新課導入】
播放與反應速率有關的圖片。通過觀看圖片，思考它們涉及的反應中速率是否相同。生活中，我們常希望食物腐敗的慢一點，文物建筑腐蝕的慢一點，白色垃圾降解的快一點，所以我們有必要探究有哪些因素影響化學反應速率。
【新知講解】
【閱讀理解】閱讀教材p23的內容，總結影響化學反應速率的因素
【講解】相同條件下，不同反應會有不同的速率，例如鈉與水反應比鎂與水反應更快更劇烈，原因是鈉比鎂金屬性強，也就是說，反應速率首先由反應物的組成、結構和性質的等因素決定，也就是由物質的內因決定。
影響化學反應速率的因素
內因：反應物的組成、結構和性質的等因素
【講解】對于同一個化學反應，外界條件不同，化學反應速率也會不同，你還記得外界條件如何影響反應速率嗎？
外因：濃度、壓強、溫度、催化劑、接觸面積、光照等。
濃度：其他條件相同時，增大反應物濃度，化學反應速率增大；降低反應物濃度，化學反應速率減小。
壓強：對于有氣體參加的化學反應，減小容器體積，增大壓強，化學反應速率增大；增大容器體積，減小壓強，化學反應速率減小。
溫度：升高溫度，化學反應速率增大；降低溫度，化學反應速率減小。
催化劑：催化劑可以改變反應速率，一般情況下，加入催化劑，化學反應速率增大。
（5）其他因素：增大反應物接觸面積可以增大反應速率。
【引言】
我們可以通過實驗現象定性比較反應速率快慢，閱讀課本24頁，實驗探究化學反應速率的影響因素。
【介紹】 控制變量法思想
如果有多個因素（變量）對實驗結果存在影響，往往控制其他因素保持不變，而僅對其中的一個因素進行改變，并通過對比實驗來明確該因素是否會產生影響并且如何影響。（定多議一）
【問題探究】
根據反應原理：Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S↓+ SO2 ↑+ H2O 通過什么現象說明反應進行的快慢？
【講解】由于實驗產生的二氧化硫量少，且二氧化硫在水中具有一定的溶解度，在實驗時我們無法準確觀察到二氧化硫氣體產生的現象，所以通過測定出現渾濁的時間來說明反應進行的快慢。
【學生活動】
選擇課本中藥品，設計實驗方案，探究濃度、溫度、催化劑對反應速率的影響。
【教師引導】學生設計好實驗方案后，教師指導講解，形成統一設計方案。
【實驗探究】
實驗探究影響化學反應速率的因素
1.濃度對化學反應速率的影響
【實驗藥品】0.1mol/LNa2S2O3溶液、0.1mol/LH2SO4溶液、0.5mol/LH2SO4溶液
【實驗原理】Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S↓+ SO2 ↑+ H2O
【實驗步驟】取兩支試管，各加入5mL0.1mol/LNa2S2O3溶液，然后向一支試管中加入0.1mol/LH2SO4溶液5mL，振蕩，記錄出現渾濁的時間；向另一支試管中加入0.5mol/LH2SO4溶液，振蕩，記錄出現渾濁的時間。
試劑種類及用量 0.1mol/LNa2S2O3溶液5mL 0.1mol/LH2SO4溶液5mL 0.1mol/LNa2S2O3溶液5mL 0.5mol/LH2SO4溶液5mL
出現渾濁的時間 長 短
結 論 增大硫酸的濃度反應速率增大
溫度對化學反應速率的影響
【實驗藥品】0.1mol/LNa2S2O3溶液、0.1mol/LH2SO4溶液、蒸餾水、熱水
【實驗原理】Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S↓+ SO2 ↑+ H2O
【實驗步驟】取兩支試管，各加入5mL0.1mol/LNa2S2O3溶液；另取兩支試管各加入5mL
0.1mol/LH2SO4溶液；將四支試管分成兩組（各有一支盛有Na2S2O3溶液和H2SO4 的試管），一組放入蒸餾水中，另一組放入熱水中，經過一段時間后，分別混合并攪拌。記錄出現渾濁的時間。
試劑種類及用量 0.1mol/LNa2S2O3溶液5mL 0.1mol/LH2SO4溶液5mL 0.1mol/LNa2S2O3溶液5mL 0.1mol/LH2SO4溶液5mL
試驗溫度 蒸餾水 熱水
出現渾濁的時間 長 短
結 論 溫度升高，反應速率增大
【講解】實驗測得，溫度每升高10℃，化學反應速率通常增大到原來的2-4倍，同時，我們還應了解到，此規律對于吸放熱反應均適用。一般地說，溫度對化學反應速率的影響比濃度、壓強對化學反應速率的影響要大，也更易于控制，是實驗室最常用的增大化學反應速率的方法。
催化劑對反應速率的影響
【實驗藥品】5%H2O2溶液、1mol/LFeCl3 溶液、蒸餾水
【實驗原理】2H2O2 = 2H2↑+ O2↑
【實驗步驟】在兩只試管中各加入2mL5%H2O2溶液，再向兩只支試管中分別滴入1mol/LFeCl3 溶液和蒸餾水各1mL，搖勻，比較H2O2的分解速率。
加入試劑 5%H2O2溶液、蒸餾水 5%H2O2溶液、1mol/LFeCl3 溶液
產生氣泡快慢 慢 快
結 論 H2O2分解反應中，FeCl3做催化劑，加快了反應速率
【講解】能加快化學反應速率的叫正催化劑；能減慢化學反應速率的叫負催化劑 ，在實際應用中，如不特別說明，凡是說催化劑都是指正催化劑。約80%-85%的化工生產過程要使用催化劑。使用催化劑的目的是加快反應速率，提高生產效率。催化劑參加化學反應，但反應前后的質量和化學性質是不變的。催化劑具有高度的選擇性和專一性。我們常提到的酶就是一種非常好的催化劑。
【過渡】通過以上實驗我們定性了解了改變濃度、溫度、催化劑等外界條件，可以改變化學反應速率，下面我們定量研究一下濃度對化學反應速率的影響。閱讀課本，完成實驗探究Ⅱ。
【實驗探究Ⅱ】通過實驗測定并比較化學反應的速率
【實驗藥品】鋅粒、1 mol/L的硫酸、4mol/L的硫酸
【實驗裝置】
【實驗步驟】：① 組裝實驗裝置，在錐形瓶中放入2g鋅粒，通過分液漏斗加入40 mL 1mol/L的硫酸溶液，測量并記錄收集10 mL H2所用的時間。
② 另組一套裝置，加入40 mL 4mol/L的硫酸，測量并記錄收集10 mL H2所用的時間。
實驗結果：
加入試劑 所用時間 min 反應速率 mol/(L·min) 結論
1mol/L　H2SO4
4mol/L　H2SO4
實驗結論：4mol/L的硫酸與鋅反應比1mol/L的硫酸與鋅反應快。
【總結】
影響化學反應速率的因素 影響結果
內因 性質 反應物的化學性質越活潑，化學反應速率越快；反之則越慢
外因 催化劑 使用催化劑，化學反應速率加快
溫度 升高溫度，化學反應速率加快；反之減慢
反應物的濃度 增大反應物的濃度，化學反應加快；反之減慢
氣態反應物壓強 增大氣態反應物的壓強，化學反應速率加快；反之減慢
固體反應物表面積 增大固體反應物的表面積，化學反應速率加快；反之減慢
其他 光波，電磁波，超聲波，溶劑等
【課堂練習】
某學生做濃度對化學反應速率影響的實驗時，將3支試管編號為①、②、③，并按下表中物質的量進行實驗，記錄下的時間數據是16 s、28 s、33 s，請將3個數據填入下表的適當位置，并寫出實驗結論。
試管編號 加3%Na2S2O3 加H2O 加H2SO4(1∶5) 出現渾濁時間
① 3 mL 3 mL 5滴 a s
② 4 mL 2 mL 5滴 b s
③ 5 mL 1 mL 5滴 c s
(1)將對應①、②、③的時間分別寫出：
a__33___，b__28___，c__16___
(2)實驗結論：__增大反應物濃度，化學反應速率加快___。
(3)寫出反應的化學方程式：__Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O___。
解析：①、②、③組所用H2SO4的濃度、體積相同，所加Na2S2O3與H2O的體積比分別為1∶ 1、2∶ 1、5∶ 1，故參加反應的Na2S2O3的濃度由大到小的順序為③>②>①，反應速率③>②>①，出現渾濁的時間③<②<①，這說明反應物濃度越大，化學反應速率越快。
【課堂小結】
【課堂檢測】
1.下列做法利用了濃度對化學反應速率的影響的是(　D　)
A．將食物保存在電冰箱里
B．做粉塵爆炸實驗時選用很細的面粉
C．向過氧化氫溶液中加入MnO2
D．鐵與稀鹽酸反應太慢時加入較濃的鹽酸
【解析】A項，將食物保存在電冰箱里是溫度對反應速率的影響，錯誤；B項，做粉塵爆炸實驗時選用很細的面粉是接觸面積對反應速率的影響，錯誤；C項，向過氧化氫溶液中加入MnO2是催化劑對反應速率的影響，錯誤；D項，鐵與稀鹽酸反應太慢時加入較濃的鹽酸改變了鹽酸的濃度，反應速率發生了改變，正確。
2.下列事實能說明影響化學反應速率的決定性因素是反應物本身性質的是(　A　)
A．Cu能與濃硝酸反應，而不與濃鹽酸反應
B．Cu與濃硝酸反應比與稀硝酸反應快
C．N2與O2在常溫、常壓下不反應，放電時可反應
D．Cu與濃硫酸反應，而不與稀硫酸反應
【解析】要想說明反應物本身的性質是影響化學反應速率的決定性因素，則該實驗事實的區別應在反應物本身，而不是外界因素(如濃度、壓強、溫度、催化劑等)。B、D項為反應物濃度不同所致，C項為反應條件不同所致，只有A項是因濃硝酸與濃鹽酸本身性質不同所致。
3．把鎂條直接投入到盛有鹽酸的敞口容器里，產生H2速率如圖所示。下列因素中對產生H2速率有影響的是(　C　)
①鹽酸的濃度　②鎂條的表面積　③溶液的溫度 　④Cl－的濃度
A．①④　 B．③④　
C．①②③ D．②③
【解析】鎂條與鹽酸反應過程中鹽酸濃度逐漸減小，同時放出一定的熱量。
4．向四個體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應時，按反應速率由大到小排列順序正確的是(　C　)
甲：在500℃時，SO2和O2各10 mol 反應
乙：在500℃時，用V2O5作催化劑，10 mol SO2和5 mol O2起反應
丙：在450℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應
丁：在500℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁
C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲
【解析】影響化學反應速率的各因素，對反應速率影響程度大小的一般規律為：催化劑>溫度>濃度，即有催化劑V2O5，溫度高的化學反應速率快，所以反應速率由大到小順序排列為乙、甲、丁、丙，故C項正確。
5．把0.01 mol MnO2粉末加入50 mL過氧化氫的溶液里(ρ＝1.1 g·L－1)，在標準狀況下，放出氣體的體積V和時間t的關系曲線如下圖所示。
(1)A、B、C、D各點反應速率快慢的順序是__D>C>B>A___。
(2)過氧化氫溶液的初始物質的量濃度為__0.108__mol/L___。
(3)根據曲線形狀解釋反應速率的變化情況是__隨著c(H2O2)減小，反應速率減小___。
【解析】(1)開始時，反應物濃度大，反應速率快，故四點中，D點最快，A點最慢。
(2)2H2O22H2O＋O2↑
2 mol　　　　　 22.4 L
n(H2O2)　　 　 0.06 L
n(H2O2)＝0.005 4 mol，c (H2O2)＝＝0.108 mol/L。
(3)曲線的斜率逐漸減小，說明隨濃度的下降，反應速率逐漸減小。
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