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影响化学反应速率的因素
第二节 化学反应的速率与限度
6.2.1 化学反应的限度
1.方法引导——变量控制方法
探究化学反应速率的影响因素，关键是控制好变量，其大致步骤：
知识梳理
2.实验探究——外界条件对化学反应速率的影响
(1)温度对化学反应速率影响的探究
实验 操作 实验 现象 ①产生气泡 速率最慢 ②产生气泡 速率较快 ③产生气泡
速率最快
实验 结论 对于反应2H2O2 2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率_____ 加快
思考2：实验室常用约30％左右的硫酸溶液与锌粒反应制取氢气，当反应进行一段时间后，气泡变少（锌粒有剩余），如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来。原因是什么？
反应进行一段时间后，气泡变少的原因是c(H+)减小，反应速率减小；如果添加适当浓度的硫酸溶液，由于溶液中c(H+)增大，所以反应速率增大，气泡重新增多起来。
反应物浓度越大，化学反应速率越大。
(2)浓度对化学反应速率影响的探究
实验 操作
实验 现象 装有12% H2O2溶液的试管中先产生气泡
实验 结论 增大反应物浓度能使H2O2分解速率_____
加快
思考3：实验时，通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应。原因是什么？
固体研细后其表面积极大地增加，大大增加了反应物之间的接触机会，可以提高反应速率，有利于反应的进行。
固体表面积越大，化学反应速率越大。
(3)探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响
实验 操作
实验 现象 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢
实验 结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率_____
越大
(4)催化剂对化学反应速率影响的探究
实验 操作 实验 现象 ①有少量 气泡出现 ②能产生 大量气泡 ③能产生
大量气泡
实验 结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率_____ 加快
2．外因：
在其他条件相同时，改变某一条件：
影响因素 影响结果
浓度 增大反应物的浓度，速率加快；
减小反应物的浓度，速率减慢
温度 升高温度，速率加快；
降低温度，速率减慢
压强 增大气态反应物的压强，速率加快；
减小气态反应物的压强，速率减慢
影响因素 影响结果
催化剂 使用催化剂能极大地加快反应速率
固体反应物 的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢
其他 形成原电池、使用合适的溶剂等也影响化学反应速率
(1)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小(　　)
(2)增大反应物的用量一定能加快化学反应速率(　　)
(3)对于放热反应，升高温度化学反应速率减小(　　)
(4)改变压强，化学反应速率必然改变(　　)
(5)用铁和稀硫酸反应制取氢气时，硫酸浓度大，产生氢气的速率越快(　　)
判断正误
√
×
×
×
×
【易错提醒】（1）由于增大反应物浓度造成的反应速率减慢，此时要考虑常温下铁和铝在浓硫酸和浓硝酸中的钝化。例如，铁和稀硫酸生成氢气的反应，若将稀硫酸换成浓硫酸，发生钝化，反应不进行。
（2）中学阶段一般只讨论其他条件相同时，改变一个条件对化学反应速率的影响。
5、压强对反应速率的影响
结论：增大压强，相当于增大反应物浓度，反应速率加快。
【知识拓展】压强对反应速率的影响
有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。
（1）压缩体积或充入反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。
（2）体积不变，充入不参与反应的气体。虽然总的压强增大，但反应物浓度不发生变化，故化学反应速率不变。
（2）在恒压条件下，发生反应N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？
提示：减小。总压强不变，通入氦气体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减小。
（3）在恒容条件下，发生反应N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），向容器中通入氦气，化学反应速率如何变化？
提示：不变。容器体积不变，通入氦气，反应物的浓度不变，反应速率不变。
一定要注意“真”变和“假”变。
若体系的压强变化而使反应物或生成物的浓度
发生变化即“真”变，否则是“假”变。
如： 密闭容器中进行的反应：2SO2+O2 2SO3
B.恒温、恒压时充入He：
A. 恒温、恒容时充入He：
由于反应物和生成物浓度不变，反应速率不
变。
由于SO2、O2、SO3的物质的量不变，体积V
变大，浓度降低相当于“减压”，反应速率降低；
体系压强增大
假变
真变
三、结论与小结
【小结】
　　请结合上述任务，总结影响化学反应速率的因素以及影响方式。
请结合本节课所学，总结科学研究的一般步骤。
工业生产和日常生活中，调控化学反应速率的意义是什么？以实例说明。
探究结论
提出问题
合理假设
科学探究
控制变量
得出结论
内因 外因
影响方式
反应物浓度
反应温度
催化剂
接触面积
浓度越大
速率越快
温度越高
速率越快
通常加快速率
接触面积越大
速率越快
气体压强
压强越大(压缩体积)
速率越快
物质本身的性质
【思维建模】分析影响化学反应速率因素的一般步骤
【迁移·应用】
1．（2019·邯郸高一检测）下列条件一定能使化学反应速率增大的是（　　）
①增加反应物的物质的量 　 ②升高温度　
③缩小反应容器的体积　 ④加入生成物
A．只有②　 B．②③
C．①② D．全部
A
【方法规律】 分析判断反应速率大小时应遵循的思路
四、课堂练习
2、下列措施中，不能增大化学反应速率的是（ ）
A. Zn与稀硫酸反应制取H2时，加入蒸馏水
B. Al在O2中燃烧生成Al2O3，用铝粉代替铝片
C. CaCO3与稀盐酸反应生成CO2时，适当升高温度
D. KClO3分解制取O2时，添加少量MnO2
A
1、日常生活或化工生产中的下列做法，与调控反应速率无关的是（ ）
A. 在铁制品表面刷油漆 B. 向门窗合页里注油
C. 食品包装上注明储存在阴凉处 D. 合成氨工业中采用高温高压条件
B
3、在锌与足量稀硫酸反应制氢气的实验中，能够加快反应速率，但不影响
产生氢气总体积的方法是（ ）
A. 向溶液中加入适量硫酸铜溶液 B. 向反应装置中通入氮气增大压强
C. 向溶液中加入几滴浓硫酸 D. 向溶液中加入少量生石灰
D
5、 对于反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，如下表所示，保持其他条件不变，
只改变一个反应条件时，生成SO3的反应速率会如何变化？
改变条件 升高温度 降低温度 增大氧气浓度 使用催化剂 减少容器容积 恒容下充入Ne
速率变化
增大
减小
增大
增大
增大
不变
4、 下列实验操作能达到实验目的的是（ ）
实验目的 实验操作
A 探究Fe3+、Cu2+对H2O2分解速率的影响 向2mL 10% H2O2溶液中分别滴入5滴1mol/L FeCl3溶液、CuSO4溶液
B 探究反应物浓度对反应速率的影响 向两支盛有同体积、同浓度Na2SO3溶液的试管中分别滴入等量、不同浓度的H2O2溶液
C 探究反应物浓度对反应速率的影响 向两支试管中均加入等量等浓度Na2S2O3溶液和等量不同浓度H2SO4溶液，观察沉淀出现的时间
D 探究温度对反应速率的影响 向两支试管中均加入等量等浓度HCl溶液和等量CaCO3，再将其分别放入冷、热水浴中
C
1、可逆反应：
在同一条件下既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
同一条件下
表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“ ”。
一、化学反应限度
N2+3H2 2NH3
催化剂
高温高压
2SO2+O2 2SO3
催化剂
高温
Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
放电
充电
2H2O
H2↑+O2 ↑
电解
点燃
√
×
√
×
14CO2、14C、14CO
2、14CO2 + C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有 。
1、以下几个反应是否是可逆反应？为什么？
1. 反应刚开始时， v正 、v逆 为何值？
2. 随着反应的进行，反应物和生成物的浓度如何改变？速率如何变化？
3. v正 递减、v逆 递增将导致二者之间出现什么的结果？
4. 在v正 = v逆 后，v正会继续减小吗？
5. v逆 会继续增大吗？反应物和生成物的浓度呢？
在一固定容积的密闭容器里，加 2 mol SO2和 1 mol O2 (合适催化剂)，能发生什么反应？是否能生成2 mol SO3？
2SO2+O2 2SO3
催化剂
△
2.化学平衡状态的建立
一、化学反应限度
(1)开始
反应速率
v(正)
v(逆)
t1
时间（t）
0
c(SO2) 、c(O2)最大，
c(SO3)＝0
2SO2 + O2 2SO3
v(正)最大，v(逆)=0
反应速率
v(正)
v(逆)
t1
时间（t）
0
v(正)
v(逆)
反应速率
t1
时间（t）
0
(3)平衡
(2)变化
v(正)减小，v(逆)增大
v(逆)≠0，v(正)＞v(逆)
v(正)=v(逆) ≠0
c(SO2) 、c(O2 )减小,
c(SO3)增大
2SO2 + O2 2SO3
c(SO2) 、c(O2 )不变,
c(SO3)不变
2SO2+O2 2SO3
催化剂
△
反应物浓度最大，生成物浓度为0
反应物浓度不变，生成物浓度不变
反应物浓度减小，生成物浓度增大
正反应速率
逆反应速率
v正= v正(化学平衡状态）
时间
反应速率
3.化学平衡状态
(1)化学平衡状态的概念
在一定条件下，一个可逆反应进行到一定程度时，正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物浓度和生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。
t1
(1) 0-t1 ： v(正)____v(逆)
(2) t1以后：v(正)____v(逆)
＞
=
一、化学反应限度
动：动态平衡
等：v(正)= v(逆) ≠0
定：平衡时，各组分的浓度保持不变。
变：条件改变，原平衡破坏，建立新平衡。
逆：研究对象是可逆反应
(2)化学平衡状态的特征
(研究对象)
(外部特征)
(本质原因)
3.化学平衡状态
判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。
一、化学反应限度
1、对于可逆反应M＋N Q 达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A. M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B. M、N全部变成了Q
C. 反应物和生成物的浓度都保持不变
D. 反应已经停止
C
2、在一定温度下，可逆反应A(g)+3B (g) 2C(g) 达到平衡状态的标志是（ ）
A
A. C的生成速率和C的分解速率相等.
B. 单位时间内生成1molA同时生成了3molB.
C. A、B、C浓度一样
D. A、B、C的分子个数之比为1：3：2
(1)等速标志：
v(正) = v(逆) ≠ 0（化学平衡的本质）
方法1：一正一逆，符合比例
以N2+3H2 2NH3为例
v正(H2) v正(NH3)
3 2
=
v正(N2)
1
=
任意时刻成立
v逆(H2) v逆(NH3)
3 2
=
v逆(N2)
1
=
任意时刻成立
=
=
=
平衡时刻成立
同种物质： v正 = v逆 消耗速率 = 生成速率
不同物质：一正一逆，速率之比 = 计量数之比
4、化学平衡状态的判断
一、化学反应限度
(2)浓度不变标志：
①反应体系中各物质的浓度不随时间的改变而改变。
②各组成成分的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、气体的体积及体积分数、物质的量浓度、分子数、反应物的转化率、产物的产率保持不变时为平衡状态。
（注意不是相等，也不是成一定的比例）
③反应体系中的总物质的量、总体积、总压强、平均摩尔质量、混合气体的密度、颜色等保持不变时，要根据具体情况判断是否为平衡状态。
温度：绝热的恒容反应体系中温度保持不变，说明已达平衡
颜色：针对有颜色变化的反应，若颜色保持不变，可认为已达平衡
方法2：变量不变，平衡出现
4、化学平衡状态的判断
一、化学反应限度
直 接 标 志
速率
v(正）=v(逆）
浓度不再改变
4、化学平衡状态的判断
方法1：一正一逆，符合比例
方法2：变量不变，平衡出现
一、化学反应限度
1、以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态
(1) 若有1molN2消耗，则有1molN2生成。
(2) 若有1molN2消耗，则有3molH2生成。
(3) 若有1molN2消耗，则有2molNH3生成。
(4) 若有1molN≡N键断裂，则有6molN﹣H键断裂。
(5) 若有1molN≡N键断裂，则有6molN﹣H键生成。
(6) 若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变。
(7) 反应体系中平均相对分子质量一定。
(8) 若体系的体积一定，气体的密度一定。
(9) 若体系的体积一定，气体的压强一定。
是
否
是
是
是
是
否
是
否
在一恒容密闭容器中，发生反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是：
①各物质的物质的量浓度不再改变
②SO2 、O2、SO3的浓度之比为2:1:2
③ SO2的转化率不再改变
④ SO3的体积分数不再改变
⑤混合物的总质量不再改变
⑥混合气体的密度不再改变
⑦混合物的颜色不再改变
⑧混合物的平均摩尔质量不再改变
⑨绝热容器中反应体系的温度不再改变
⑩恒温容器中混合气体的压强一定
①③④⑧⑨⑩
公式：
公式：
其他特别的反应类型：
A(g)+B(s) C(g)
其他有颜色变化的反应：
I2(g)+H2(g) 2HI(g)
(紫色)
公式：
公式：PV=nRT
间 接 标志
压强不变
若m+n≠p+q
平衡
若m+n=p+q
不一定
平均相对分子质量不变
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
平衡
不一定
密度不变
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
不一定
不一定
颜色不变
平衡
4、化学平衡状态的判断
以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例
一、化学反应限度
归纳总结
化学平衡状态的判断依据
1.化学平衡状态：
是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。
2.对化学反应限度的理解:
N2(g) + 3H2 (g) = 2NH3(g)
起：
变：
平：
1 3 0
0.8
0.2
0.6
2.4
0.4
0.4
一、化学反应的限度
①同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。
②化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。
科学史话
1．控制反应条件的目的：
促进有利的化学反应（提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率）
抑制有害的化学反应（降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生）
阅读课本P47-48，了解化学反应条件的控制的目的和方法
2．方法：
3．工业合成氨条件的控制：
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
通过改变条件改变反应的速率和可逆反应进行的程度
二、化学反应条件的控制
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
催化剂
高温、高压
N2 + 3H2 2NH3
合成氨的生产压强越大，氨的产率越高；在温度较低时，氨的产率较高，但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高。工业上通常选择在400~500℃下进行，而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10~30MPa。
压强：10~30MPa
温度：400~500℃
催化剂：铁触媒
催化剂也在400~500℃时催化效率高
二、化学反应条件的控制
思考与讨论：为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？
①燃料与空气接触；
②温度达到燃料的着火点。
(2)燃料充分燃烧的条件
①要有足够的空气或氧气(助燃剂)；
②燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。
(3)燃料充分燃烧的意义
①使有限的能量发挥最大的作用，节约能源；
②降低污染程度。
二、化学反应条件的控制
二、化学反应条件的控制
1.以下关于合成氨工业中条件控制的叙述正确的是 ( )
A. 选择在400~500℃下进行生产的目的是为了减小反应速率
B. 高压下反应速率太慢，所以未选择很高的压强
C. 关于生产条件的控制，只需要考虑反应的限度
D. 加入催化剂的目的是为了加快反应速率
2.化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果改变条件提高化学反应的限度，下列说法错误的是( )
A. 能够节约原料和能源 B. 能够提高产品的产量
C. 能够提高经济效益 D. 能够提高化学反应速率
D
D
课堂小结
一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。下列哪些情况能说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到了平衡状态。
①生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2
②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2
③2v正(H2)＝3v正(NH3)
④1个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂
⑤H2的百分含量保持不变
⑥NH3的体积分数保持不变
⑦压强保持不变
√
√
√
×
×
×
√
1、可逆反应2NO2(红棕色) 　　2NO(无色)＋O2(无色)在密闭容器中反应，达到化学平衡状态的是（ ）
A.单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NO2
B.单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NO
C.c(NO2):c(NO):c(CO2)= 2: 2: 1
D.混合气体的颜色不再改变
F.混合气体的密度不再改变
E.混合气体的平均相对分子质量不再改变
H.混合气体个组分的 体积分数不再改变
ADEH
H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
2.下列关于化学反应限度的说法中正确的是（ ）
A.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的最大限度
B.当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零
C.平衡状态时，各物质的浓度保持相等
D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
A
C
3.在体积不变的密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列叙述表示该反应处于化学平衡状态的是( )
A.N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B.混合气体的密度不随时间变化
C.当有1 mol N≡N键断裂时，有6 mol N—H键断裂
D.单位时间内生成2a mol NH3，同时消耗a mol N2
4.化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是( )
A.能够节约原料和能源 B.能够提高产品的产量
C.能够提高经济效益 D.能够提高化学反应速率
D
5.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是_________(填序号)。
①提高燃料的着火点　②降低燃料的着火点
③将固体燃料粉碎　④将液体燃料雾化处理
⑤将煤进行气化处理　⑥通入适当过量的空气
③④⑤⑥

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