必做实验（5） 化学反应速率的影响因素-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

第一单元 化学反应速率 必做实验（五） 化学反应速率的影响因素 优化探究 大单元四　化学反应原理 　专题10　化学反应速率与化学平衡 实验目的 1. 体验浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。 2. 理解改变反应条件可以调控化学反应的速率。 还原实验过程 实验原理 1. 硫代硫酸钠与硫酸的反应 硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫单质： ⁠ ⁠。 反应生成的硫单质使溶液出现乳白色浑浊，比较 ⁠ ，可以判断该反应进行的快慢。在 ⁠的条 件下分别进行上述反应，并比较其反应进行的快慢，可以看出反应物浓 度和温度对该反应速率的影响。 2. 过氧化氢分解会生成氧气，在 ⁠的情况下进 行对比实验，通过观察生成氧气的快慢可以看出催化剂对该反应速 率的影响。 Na2S2O3＋H2SO4 Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O　 浑浊现象出现所需时 间的长短　 不同浓度和温度　 有或无催化剂存在　 实验用品 所需玻璃仪器有 、 、 、 、 ⁠ ，其他仪器有试管架、药匙、 ⁠。 0.1 mol/L Na2S2O3溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液、10％ H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、MnO2粉末、蒸馏水、热水。 烧杯　 试管　 量筒　 胶头滴管　 温 度计　 秒表　 实验步骤 实验1.浓度对化学反应速率的影响 取两支大小相同的试管，分别加入2 mL和1 mL 0.1 mol/L Na2S2O3溶液， 向盛有1 mL Na2S2O3溶液的试管中加入1 mL蒸馏水，摇匀。再同时向上 述两支试管中加入2 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试 管中溶液出现浑浊的快慢。 实验编号 加入0.1 mol/L Na2S2O3溶液 的体积/mL 加入蒸馏 水的体积 /mL 加入0.1 mol/L H2SO4溶液 的体积/mL 出现浑浊所用的时间 1 2 0 2 t 1 2 1 1 2 t 2 实验2.温度对化学反应速率的影响 取两支大小相同的试管，各加入2 mL 0.1 mol/L Na2S2O3溶液，分别 放入盛有冷水和热水的两个烧杯中。再同时向上述两支试管中加入2 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现 浑浊的快慢。 实验编号 加入0.1 mol/L Na2S2O3溶液 的体积/mL 加入0.1 mol/L H2SO4溶液的 体积/mL 水浴温 度/℃ 出现浑 浊所用 的时间 1 2 2 T 1 t 3 2 2 2 T 2 t 4 实验3.催化剂对化学反应速率的影响 向三支大小相同的试管中各加入2 mL 10％ H2O2溶液，再向其中的两支 试管中分别加入少量MnO2粉末和2滴1 mol/L FeCl3溶液。观察、比较三 支试管中气泡出现的快慢。 1. 对于实验3，仿照实验1、2，依据实验操作过程，设计一份实验空白 表格。 答案： 实验 编号 加入10％ H2O2 溶液的体积/mL 加入催化剂的情况 出现气泡的时间/s 1 2 不加 2 2 少量MnO2粉末 3 2 2滴1 mol/L FeCl3溶液 实验问题讨论 2. 比较上述实验中所测时间的大小关系。 实验1： t 1 (填“＞”“＜”或“＝”，下同) t 2； 实验2：若 T 1＜ T 2，则 t 3 t 4。 3. FeCl3溶液催化H2O2分解的原理为 ⁠ (用离子方程式表示)。 ＜　 ＞　 2Fe3＋＋H2O2 2Fe2＋＋O2↑＋ 2H＋、2Fe2＋＋H2O2＋2H＋ 2Fe3＋＋2H2O 1. H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时，不同条件下H2O2 浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　D　) D A. 图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快 B. 图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快 C. 图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快 D. 图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大 巩固实验练习 由图甲可知，其他条件相同时，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平 缓，说明分解速率越慢，A项错误；由图乙可知，其他条件相同时，OH －的浓度越大，pH越大，即0.1 mol·L－1NaOH对应的pH最大，曲线下降 最快，即H2O2分解速率最快，B项错误； 由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L－1 NaOH的条件下H2O2分解速率最快，0 mol·L－1 NaOH的条件下H2O2分解速率最慢，而1.0 mol·L－1 NaOH的条件下H2O2的分解速率处于中间位置，C项错误；由图丙可知，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2的分解速率有影响，由图丁可知，pH相同时，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，所以图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响较大，D项正确。 2. 探究影响2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4 K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑ ＋8H2O反应速率的因素，有关实验数据如表所示(忽略混合时溶液体积 的变化)： 实验编号 1 2 3 4 温度/℃ 25 80 25 25 催化剂用量/g 0.5 0.5 0.5 0 酸性KMnO4溶液 体积/L 4 4 4 4 浓度/(mol·L－1) 0.1 0.1 0.01 0.01 H2C2O4溶液 体积/L 8 8 8 8 浓度/(mol·L－1) 0.2 0.2 0.2 0.2 酸性KMnO4溶液褪色平均时间/min 12.7 a 6.7 b 下列说法不正确的是(　B　) A. a ＜12.7， b ＞6.7 B. 用KMnO4表示该反应速率， v (实验3)＞ v (实验1) C. 用H2C2O4表示该反应速率， v (实验1)约为6.6×10－3 mol·L－1·min－1 D. 可通过比较收集相同体积的CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢 B 实验2温度高，反应速率快，则 a ＜12.7，实验4没有用催化剂，反应速 率慢，则 b ＞6.7，A正确；实验3中用的酸性KMnO4溶液浓度低，则反 应速率慢，所以 v (实验3)＜ v (实验1)，B错误；由于KMnO4完全消耗， 而H2C2O4有剩余，应由 v (KMnO4)计算 v (H2C2O4)，用H2C2O4表示该反 应速率， v (实验1)约为 × mol·L－1·min－1≈6.6×10－3 mol·L－1·min－1，C正确；反应速率的快慢可以用单位时间内反应物或生 成物浓度的变化量来判断，也可通过比较收集相同体积的CO2所消耗的 时间来判断，D正确。 3. 某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的 Cr2 转化为Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾 [Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素 对该反应速率的影响，探究如下： (1)在25 ℃时，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同， 调节不同的初始pH和一定浓度的草酸溶液用量，做对比实验，完成以下 实验设计表。 实验 编号 初始pH 废水样品 体积/mL 草酸溶液 体积/mL 蒸馏水 体积/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 ⁠ ⁠ 测得实验①和②溶液中的Cr2 浓度随时间变化关系如图所示。 20　 20(合理即可)　 (1)由“调节不同的初始pH和一定浓度的草酸溶液用量，做对比实验” 可知，实验①②是为了对比pH的不同对反应速率的影响，实验②③是为 了对比草酸浓度的不同对反应速率的影响，所以在实验③中草酸溶液和 蒸馏水的总体积为40 mL即可(但不能与实验②的用量相同)。 (2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)。 (2)H2C2O4中C的化合价为＋3价，被含Cr2 的酸性溶液氧化后只能升 高为＋4价，故产物为CO2。 CO2　 (3)实验①和②的结果表明 ⁠；实验 ①中0～ t 1时间段反应速率 v (Cr3＋)＝ mol·L－1·min－1(用 代数式表示)。 (3)图像中曲线的斜率越大，说明反应速率越快，所以由实验①②的条件 对照可知，pH越小反应速率越快。Cr2 氧化H2C2O4后，本身被还原 为Cr3＋，由质量守恒定律得关系式：Cr2 ～2Cr3＋，故 v (Cr3＋)＝2 v (Cr2 )＝ mol·L－1·min－1。 溶液的pH对该反应的速率有影响　 　 (4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下 假设，请你完成假设二和假设三。 假设一：Fe2＋起催化作用； 假设二： ⁠； 假设三： ⁠； …… (4)加入铁明矾后的混合液中含Fe2＋、Al3＋、S ，所以假设二、假设 三分别为Al3＋起催化作用、S 起催化作用。 Al3＋起催化作用 S 起催化作用 (5)请你设计实验验证上述假设一，完成表中内容。 [除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、 K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2 的浓度可用仪器 测定] 实验方案 (不要求写具体操作过程) 预期实验结果和结论 用等物质的量的 K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实 验①中的铁明矾，控制其他反 应条件与实验①相同，进行对 比实验 反应进行相同时间后，若溶液中 c (Cr2 )大于实验①中的 c (Cr2 )，则 假设一成立；若两溶液中的 c (Cr2 )相同，则假设一不成立 (本题为开放性题目，其他答案合理均可) 用等物质的量的 K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实 验①中的铁明矾，控制其他反 应条件与实验①相同，进行对 比实验 反应进行相同时间后，若溶液中 c (Cr2 )大于实验①中的 c (Cr2 )，则 假设一成立；若两溶液中的 c (Cr2 ) 相同，则假设一不成立 (5)用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾，控 制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验。在此条件下，溶液中只 相差Fe2＋，若反应进行相同时间后，溶液中 c (Cr2 )大于实验①中的 c (Cr2 )，则假设一成立；若两溶液中的 c (Cr2 )相同，则假设一不 成立。 $$