實驗活動7化學反應速率的影響因素

實驗目的

1.體驗濃度、溫度和催化劑對化學反應速率的影響。

2.理解改變反應條件可以調(diào)控化學反應的速率。

實驗原理

1.硫代硫酸鈉與硫酸的反應

硫代硫酸鈉與硫酸反應會生成不溶于水的硫：

Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O。

反應生成的硫使溶液出現(xiàn)乳白色渾濁，比較渾濁現(xiàn)象出現(xiàn)所需時間的長短，可以判斷該反應進行的快

慢。在不同濃度和溫度條件下分別進行上述反應，并比較其反應快慢，可以看出反應物濃度和溫度對

該反應速率的影響。

2.過氧化氫分解會產(chǎn)生氧氣，在有或無催化劑存在下進行對比實驗，通過觀察氧氣產(chǎn)生的快慢可以看

出催化劑對該反應速率的影響。

實驗用品

燒杯、試管、量筒、試管架、膠頭滴管、溫度計、藥匙、秒表。

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0.1mol·LNa2S2O3溶液、0.1mol·LH2SO4溶液、10%H2O2溶液、1mol·LFeCl3溶液、MnO2粉末、

蒸餾水。

方法指導

為了比較實驗中溶液出現(xiàn)渾濁的快慢，可以先在一張白紙上用黑色記號筆在合適的位置畫上粗細、深

淺一致的“十”字，襯在反應容器(錐形瓶)的底部。實驗以Na2S2O3和H2SO4兩溶液相混合時開始計時，

到溶液出現(xiàn)的渾濁將錐形瓶底部的“十”字完全遮蓋時結(jié)束(如圖)。通過比較記錄反應所需時間，可

以判斷反應速率的大小。

實驗步驟

1.濃度對化學反應速率的影響

-1

取兩支大小相同的試管，分別加入2mL和1mL0.1mol·LNa2S2O3溶液，向盛有1mLNa2S2O3溶液

-1

的試管中加入1mL蒸餾水，搖勻。再同時向上述兩支試管中加入2mL0.1mol·LH2SO4溶液，振蕩。

觀察、比較兩支試管中溶液出現(xiàn)渾濁的快慢。

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加入0.1mol·LNa2S2O3加入水的加入0.1mol·LH2SO4出現(xiàn)渾濁

實驗編號結(jié)論

溶液的體積/mL體積/mL溶液的體積/mL的快慢

1202較快其他條件不變時，反

應物濃度越大，反應

較慢

2112速率越快

2.溫度對化學反應速率的影響

-1

取兩支大小相同的試管，各加入2mL0.1mol·LNa2S2O3溶液，分別放入盛有冷水和熱水的兩個燒杯

-1

中。再同時向上述兩支試管中加入2mL0.1mol·LH2SO4溶液，振蕩。觀察、比較兩支試管中溶液出

現(xiàn)渾濁的快慢。

-1-1

實驗加入0.1mol·LNa2S2O3加入0.1mol·LH2SO4出現(xiàn)渾濁

水浴溫度/℃結(jié)論

編號溶液的體積/mL溶液的體積/mL的快慢

1220較慢其他條件不變

時，溫度越高，

22240較快

反應速率越快

3.催化劑對化學反應速率的影響

向三支大小相同的試管中各加入2mL10%H2O2溶液，再向其中的兩支試管中分別加入少量MnO2粉

-1

末和2滴1mol·LFeCl3溶液。觀察、比較三支試管中氣泡出現(xiàn)的快慢。

實驗加入10%H2O2溶

加入的催化劑氣泡出現(xiàn)的快慢結(jié)論

編號液的體積/mL

無較慢

12其他條件不變時，

22少量MnO2粉末很快加入催化劑，反應

速率加快

-1

322滴1mol·LFeCl3溶液較快

問題討論

1.寫出硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應的離子方程式，可以從哪些方面來測定硫代硫酸鈉與酸反應速率

的大?。?/p>

+

提示S2+2H===SO2↑+S↓+H2O；溶液渾濁出現(xiàn)的快慢或溶液中氫離子濃度的變化(pH的變化)快慢。

2?

2.濃度對O化3學反應速率的影響實驗中，實驗2加入1mL水的原因是什么？

提示為了使混合后溶液總體積相同，從而使混合后只有硫代硫酸鈉溶液濃度不同，其余因素均相同。

3.在通常情況下，鐵與冷水或熱水都不發(fā)生反應，但紅熱的鐵與水蒸氣則可發(fā)生反應，生成Fe3O4和

H2。試從反應條件的角度思考并解釋這一事實。

提示紅熱的鐵與水蒸氣可發(fā)生反應生成Fe3O4和H2，是因為反應溫度高，反應速率大，且反應物H2O為

氣態(tài)，鐵與水蒸氣的接觸面積大，反應速率大，說明反應條件及反應物狀態(tài)對化學反應速率有重要影響。

1.結(jié)合下表中信息，回答有關(guān)問題。

參加反應的物質(zhì)

組號反應溫度/℃Na2S2O3H2SO4H2O

V/mLc/(mol·L-1)V/mLc/(mol·L-1)V/mL

A1050.150.15

B1050.150.110

C3050.150.110

D3050.250.210

(1)實驗比較法是人們研究各類問題常用的方法，但在比較某一因素對實驗產(chǎn)生的影響時，必須排除其

他因素的變動和干擾，即需要控制好與實驗有關(guān)的各項反應條件。上表中可以比較的組合有。

(2)上述反應速率最快的是，最慢的是。

(3)判斷上述反應速率快慢的實驗現(xiàn)象可以是

。

答案(1)A和B、B和C(2)DB(3)出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象的快慢

解析實驗比較法在比較某一因素對實驗產(chǎn)生的影響時，必須是在其他條件不變的情況下進行，不難看出

A和B、B和C符合。

2.某實驗小組學習化學反應速率后，聯(lián)想到H2O2分解制備氧氣，設計如下實驗方案探究外界條件對反

應速率的影響。

編號溫度反應物催化劑

甲25℃試管中加入3mL5%H2O2溶液1mL蒸餾水

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乙25℃試管中加入3mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·LFeCl3溶液

丙40℃試管中加入3mL5%H2O2溶液1mL蒸餾水

(1)實驗乙中發(fā)生反應的化學方程式為。

(2)實驗甲和實驗乙的實驗目的是。

實驗甲和實驗丙的實驗目的是。

(3)實驗過程中該同學對實驗乙中產(chǎn)生的氣體進行收集，并在2min內(nèi)6個時間點對注射器內(nèi)氣體進行

讀數(shù)，記錄數(shù)據(jù)如下表。

時間/s20406080100120

氣體體積/mL15.029.543.556.569.581.5

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0~20s的反應速率v1=mL·s，100~120s的反應速率v2=mL·s。

不考慮實驗測量誤差，二者速率存在差異的主要原因是。

答案(1)2H2O22H2O+O2↑(2)探究催化劑對反應速率的影響探究溫度對反應速率的影響

(3)0.750.6隨反應的不斷進行，H2O2溶液的濃度逐漸降低，反應速率減小

解析(2)由表可知實驗甲和實驗乙除催化劑不同外其他條件都相同，所以實驗甲和實驗乙是探究催化劑對

反應速率的影響；實驗甲和實驗丙除溫度不同外其他條件均相同，則實驗甲和實驗丙是探究溫度對反應速

率的影響。

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