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- 2021-07-08 发布
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考点38 影响化学反应速率的因素
知识条目
必考要求
加试要求
1.影响化学反应速率的因素,控制反应条件在生产和科学研究中的作用
a
b
2.活化分子、活化能、有效碰撞的概念
a
3.碰撞理论
b
4.实验数据的记录与处理
c
1.影响化学反应速率的因素
(1)内因(主要因素)
反应物本身的性质。
(2)外因(其他条件不变,只改变一个条件)
2.理论解释——有效碰撞理论
(1)有效碰撞:反应物分子间能发生化学反应的碰撞。发生碰撞的分子具有较高的能量,分子在一定的方向上发生碰撞。
(2)活化分子:化学反应中,能量较高、有可能发生有效碰撞的分子
(3)活化能:活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差(用Ea表示,其单位为kJ·mol -1)。活化能越大,反应越难进行。
图中:E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,反应热ΔH为E1-E2,使用催化剂时的正反应活化能为E3。
(4)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
3.控制变量法探究影响化学反应速率的因素
在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变,再进行实验。因此,常用控制变量思想解决该类问题。
(1)常见考查形式
①以表格的形式给出多组实验数据,让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。
②给出影响化学反应速率的几种因素,让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。
(2)解题策略
【例1】 对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol·L-1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。
时间
水样
0
5
10
15
20
25
Ⅰ(pH=2)
0.40
0.28
0.19
0.13
0.10
0.09
Ⅱ(pH=4)
0.40
0.31
0.24
0.20
0.18
0.16
Ⅲ(pH=4)
0.20
0.15
0.12
0.09
0.07
0.05
Ⅳ(pH=4,含Cu2+)
0.20
0.09
0.05
0.03
0.01
0
下列说法不正确的是( )
A.在0~20 min内,Ⅰ中M的分解速率为0.015 mol·L-1·min-1
B.水样酸性越强,M的分解速率越快
C.在0~20 min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大
D.由于Cu2+存在,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快
【解析】 A项,分解速率=M浓度的变化量/时间=(起点浓度-某时刻浓度)/时间,在0~20 min内,Ⅰ中M的分解速率为(0.4-0.1)/20=0.015 mol·L-1·min-1,正确;B项,Ⅰ和Ⅱ比较可以得出水样酸性越强,M的分解速率越快,正确;C项,分解百分率=M浓度的变化量/起点浓度,0~20 min内Ⅱ分解百分率=0.22/0.4=0.11/0.2,Ⅲ分解百分率=0.13/0.2,后者大,正确;D项,Ⅳ和Ⅰ除了Ⅳ含Cu2+这一不同点外,两者pH也不相同,根据控制变量实验法可知该选项错误。
【答案】 D
【提炼】 本题考查根据表格获取信息,计算、比较、分析反应速率和分解百分率。以“图表”的方式考查“控制变量法”,结合图表先确定一个变量,考虑在其他几个量不变的情况下,此变量对实验的影响,进而得出结论。
【例2】 有研究表明,生成NaClO3的反应分两步进行:
Ⅰ.2ClO-===ClO+Cl-
Ⅱ.ClO+ClO-===ClO+Cl-
常温下,反应Ⅱ能快速进行,但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3,试用碰撞理论解释其原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】 常温下,反应Ⅱ能快速进行,但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3,从而可以推测出生成NaClO3由反应Ⅰ决定,反应Ⅰ不能快速进行,说明反应Ⅰ的反应活化能高,则活化分子的百分数低,不利于ClO-向ClO转化,从而影响了NaClO3的生成。
【答案】 反应Ⅰ的活化能高,活化分子百分数低,不利于ClO-向ClO转化
【提炼】 本题考查碰撞理论。活化分子数目=分子总数×
活化分子百分数,当增大浓度或增大压强时能增大单位体积内分子总数,活化分子百分数不变,从而增大活化分子数目,单位时间内,单位体积内有效碰撞次数越多,反应速率加快;而升高温度是单位体积内分子总数不变,活化分子百分数增大从而增大活化分子数目;使用催化剂能降低活化能,使单位体积内活化分子百分数增加,分子总数不变从而增大活化分子数目。
【例3】 一定温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行,回答下列措施对化学反应速率的影响。(填“增大”“减小”或“不变”)
(1)缩小体积使压强增大:________;
(2)恒容充入N2:________;
(3)恒容充入He:________;
(4)恒压充入He:________。
【解析】 (1)缩小体积使压强增大,物质浓度增大,单位体积内活化分子数目增大,则反应速率增大;(2)恒容充入N2,N2浓度增大,单位体积内活化分子数目增大,则反应速率增大;(3)恒容充入He,容器体积不变,参与反应的气体物质浓度不变,则反应速率不变;(4)恒压充入He,容器体积增大,参与反应的气体物质浓度减小,则反应速率减小。
【答案】 (1)增大 (2)增大 (3)不变 (4)减小
【提炼】 气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响:
(1)恒温恒容:充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变)→反应速率不变。
(2)恒温恒压:充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减慢。
压强是通过改变浓度而影响反应速率。
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