《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控化學反應的速率?！緦嶒炘怼?.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?！痉椒ㄖ笇А繛榱吮容^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?！緦嶒灢襟E】1.濃度對化學反應速率的影響取兩支大小相同的試管，分別加入2mL和1mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，向盛有1mLNa2S2O3溶液的試管中加入1mL蒸餾水，搖勻。再同時向上述兩支試管中加入2mL0.1mol·L－1

H2SO4溶液，振蕩。觀察、比較兩支試管中溶液出現(xiàn)渾濁的快慢。實驗編號加入0.1mol·L－1Na2S2O3溶液的體積/mL加入水的體積/mL加入0.1mol·L－1H2SO4溶液的體積/mL出現(xiàn)渾濁的快慢結論1202較快其他條件不變時，反應物濃度越大，反應速率_____2112較慢越快2.溫度對化學反應速率的影響取兩支大小相同的試管，各加入2mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，分別放入盛有冷水和熱水的兩個燒杯中。再同時向上述兩支試管中加入2mL0.1mol·L－1H2SO4溶液，振蕩。觀察、比較兩支試管中溶液出現(xiàn)渾濁的快慢。實驗編號加入0.1mol·L－1Na2S2O3溶液的體積/mL加入0.1mol·L－1H2SO4溶液的體積/mL水浴溫度/℃出現(xiàn)渾濁的快慢結論1220較慢其他條件不變時，溫度越高，反應速率____22240較快越快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粉末和2滴1mol·L－1FeCl3溶液。觀察、比較三支試管中氣泡出現(xiàn)的快慢。實驗編號加入10%H2O2溶液的體積/mL加入的催化劑氣泡出現(xiàn)的快慢結論12無較慢其他條件不變時，加入催化劑，反應速率____22少量MnO2粉末很快322滴1mol·L－1FeCl3溶液較快加快【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??？提示

＋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.濃度對化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.結合以下表中信息，回答有關問題。12跟蹤訓練組號反應溫度/℃參加反應的物質Na2S2O3H2SO4H2OV/mLc/mol·L－1V/mLc/mol·L－1V/mLA1050.150.15B1050.150.110C3050.150.110D3050.250.210(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的各項反應條件。上述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___________________。12A和B、B和CDB出現(xiàn)黃色沉淀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。12編號溫度反應物催化劑甲25℃試管中加入3mL5%H2O2溶液1mL蒸餾水乙25℃試管中加入3mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3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______________________。解析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。(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_________________________。12編號溫度反應物催化劑甲25℃試管中加入3mL5%H2O2溶液1mL蒸餾水乙25℃試管中加入3mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液丙40℃試管中加入3mL5%H2O2溶液1mL蒸餾水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)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6個時間點對注射器內氣體進行讀數(shù)，記錄數(shù)據(jù)如下表。12時間/s20406080100120氣體體積/mL15.029.543.556.569.581.50～20s的反應速率v1＝____mL·s－1，100～120s的反應速率v2＝___mL·s－1。不考慮實驗測量誤差，二者速率存在差異的主要原因是_________________________________________________________。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12時間/s20406080100120氣體體積/mL15.029.543.556.569.581.5【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控化學反應的速率?！緦嶒炂鞑募霸噭?.器材:燒杯、試管、量筒、試管架、膠頭滴管、溫度計、藥匙、秒表。2.試劑:0.1mol·L-1Na2S2O3溶液、0.1mol·L-1H2SO4溶液、10%H2O2溶液、1mol·L-1FeCl3溶液、MnO2粉末、蒸餾水。【實驗過程和結論】1.濃度對化學反應速率的影響取兩支大小相同的試管,分別加入2mL和1mL0.1mol·L-1Na2S2O3溶液,向盛有1mLNa2S2O3溶液的試管中加入1mL蒸餾水,搖勻。再同時向上述兩支試管中加入2mL0.1mol·L-1H2SO4溶液,振蕩。觀察、比較兩支試管中溶液出現(xiàn)渾濁的快慢。實驗編號加入0.1

mol·L-1Na2S2O3溶液的體積/mL加入水的體積/mL加入0.1

mol·L-1H2SO4溶液的體積/

mL出現(xiàn)渾濁的快慢①202快②112慢得出結論增大反應物的濃度,化學反應速率加快,反之減慢2.溫度對化學反應速率的影響取兩支大小相同的試管,各加入2mL0.1mol·L-1Na2S2O3溶液,分別放入盛有冷水和熱水的兩個燒杯中。再同時向上述兩支試管中加入2mL0.1mol·L-1H2SO4溶液,振蕩。觀察、比較兩支試管中溶液出現(xiàn)渾濁的快慢。實驗編號加入0.1

mol·L-1Na2S2O3溶液的體積/mL加入0.1

mol·L-1H2SO4溶液的體積/mL水浴溫度/℃出現(xiàn)渾濁的快慢①2210慢②2250快得出結論升高溫度,化學反應速率加快,反之減慢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粉末和2滴1mol·L-1FeCl3溶液,觀察、比較三支試管中氣泡出現(xiàn)的快慢。實驗過程在三支大小相同的試管中各裝入2mL10%的H2O2溶液,再向其中2支試管中分別加入少量MnO2粉末和2滴1mol·L-1FeCl3溶液反應條件加入MnO2粉末加入FeCl3溶液不加其他試劑實驗現(xiàn)象產(chǎn)生大量氣泡產(chǎn)生大量氣泡產(chǎn)生少量氣泡反應速率大小快快慢得出結論使用催化劑,化學反應速率加快【問題討論】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,是因為反應溫度高、接觸面積大,反應速率快。【拓展實驗】某化學實驗小組用酸性KMnO4溶液和草酸(H2C2O4)溶液反應,研究外界條件對反應速率的影響,實驗操作及現(xiàn)象如下:編號實驗操作實驗現(xiàn)象Ⅰ向一支試管中先加入1mL0.01mol·L-1KMnO4溶液,再加入1滴3mol·L-1硫酸和9滴蒸餾水,最后加入1mL0.1mol·L-1草酸溶液前10min內溶液紫色無明顯變化,之后顏色逐漸變淺,30min后幾乎變?yōu)闊o色Ⅱ向另一支試管中先加入1mL0.01mol·L-1KMnO4溶液,再加入10滴3mol·L-1硫酸,最后加入1mL0.1mol·L-1草酸溶液80s內溶液紫色無明顯變化,之后顏色迅速變淺,約150s后幾乎變?yōu)闊o色(1)草酸是弱酸,與酸性KMnO4溶液反應的離子方程式為

。

(2)由實驗Ⅰ、Ⅱ可得出的結論是

。

(3)關于實驗Ⅱ中80s后溶液顏色迅速變淺的原因,該小組提出了猜想:該反應中生成的Mn2+對反應有催化作用。利用提供的試劑設計實驗Ⅲ,驗證猜想。提供的試劑:0.01mol·L-1酸性KMnO4溶液,0.1mol·L-1草酸溶液,3mol·L-1硫酸,MnSO4溶液,MnSO4固體,蒸餾水。①補全實驗Ⅲ的操作:向試管中先加入1mL0.01mol·L-1KMnO4溶液,

,最后加入1mL0.1mol·L-1草酸溶液。

②若猜想成立,應觀察到的實驗現(xiàn)象是

。

(4)該小組擬采用如圖所示的實驗方案繼續(xù)探究外界條件對反應速率的影響。①他們擬研究的影響因素是

。

②若通過溶液顏色的變化判斷反應速率的大小,你認為他們的實驗方案

(填“合理”或“不合理”),理由是

。

答案

(1)5H2C2O4+2+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O(2)其他條件相同時,H+(或硫酸)濃度越大,反應速率越快(3)①再加入10滴3mol·L-1硫酸,然后加入少量MnSO4固體②加入草酸溶液后,溶液紫色迅速變淺(或溶液顏色開始變淺的時間小于80s,或其他合理答案)(4)①KMnO4溶液的濃度②不合理KMnO4溶液濃度不同,溶液起始顏色深淺不同,無法通過比較褪色時間長短判