第6章 实验活动7 化学反应速率的影响因素-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步讲义(人教版2019)

【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。 【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： Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 反应生成的硫使溶液出现乳白色浑浊，比较浑浊现象出现所需时间的长短，可以判断该反应进行的快慢。在不同浓度和温度条件下分别进行上述反应，并比较其反应快慢，可以看出反应物浓度和温度对该反应速率的影响。 2．过氧化氢分解会产生氧气，在有或无催化剂存在下进行对比实验，通过观察氧气产生的快慢可以看出催化剂对该反应速率的影响。 【实验用品】 烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表。 0．1 mol·L-1 Na2S2O3溶液、0.1 mol·L-1 H2SO4溶液、10% H2O2溶液、1 mol·L-1 FeCl3溶液、MnO2粉末、蒸馏水。 【实验步骤】 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-1 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-1H2SO4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-1 Na2S2O3 溶液的体 积/mL 加入 水的 体积 /mL 加入0.1 mol·L-1 H2SO4溶 液的体积 /mL 出现 浑浊 的快慢　 结论 1 2 0 2 较快 其他条件不变时，反应物浓度越大，反应速率越快 2 1 1 2 较慢 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-1 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-1 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-1 Na2S2O3 溶液的 体积/mL 加入0.1 mol·L-1 H2SO4溶 液的体积 /mL 水浴 温度 /℃ 出现 浑浊 的快 慢　 结论 1 2 2 0 较慢 其他条件不变时，温度越高，反应速率越快 2 2 2 40 较快 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-1 FeCl3溶液。观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。 实验编号 加入10% H2O2溶液 的体积/mL 加入的 催化剂 气泡出现 的快慢　 结论 1 2 无 较慢 其他条件不变时，加入催化剂，反应速率加快 2 2 少量MnO2 粉末 很快 3 2 2滴1 mol·L-1 FeCl3 溶液 较快 【问题和讨论】 1．写出硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的离子方程式，可以从哪些方面来测定硫代硫酸钠与酸反应速率的大小？ 提示：＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O；溶液浑浊出现的快慢或溶液中氢离子浓度的变化(pH的变化)快慢。 2．浓度对化学反应速率的影响实验中，实验2加入1 mL水的原因是什么？ 提示：为了使混合后溶液总体积相同，从而使混合后只有硫代硫酸钠溶液浓度不同，其余因素均相同。 3．在通常情况下，铁与冷水或热水都不发生反应，但红热的铁与水蒸气则可发生反应，生成Fe3O4和H2。试从反应条件的角度思考并解释这一事实。 提示：红热的铁与水蒸气可发生反应生成Fe3O4和H2，是因为反应温度高，且反应物H2O为气态，铁与水蒸气的接触面积大，反应速率大，说明反应条件及反应物状态对化学反应速率有重要影响。 1．某实验小组学习化学反应速率后，联想到H2O2分解制备氧气，设计如下实验方案探究外界条件对反应速率的影响。 编号 温度 反应物 催化剂 甲 25 ℃ 试管中加入3 mL 5% H2O2溶液 1 mL蒸馏水 乙 25 ℃ 试管中加入3 mL 5% H2O2溶液 1 mL 0.1 mol· L-1 FeCl3溶液 丙 40 ℃ 试管中加入3 mL 5% H2O2溶液 1 mL蒸馏水 (1)实验乙中发生反应的化学方程式为___________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)实验甲和实验乙的实验目的是_______________________________________ _____________________________________________________________________。 实验甲和实验丙的实验目的是___________________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)实验过程中，该同学对实验乙中产生的气体进行收集，并在2 min内6个时间点对注射器内气体进行读数，记录数据如表。 时间/s 20 40 60 80 100 120 气体体积/mL 15.0 29.5 43.5 56.5 69.5 81.5 0～20 s的反应速率v1＝________mL·s-1，100～120 s的反应速率v2＝______mL·s-1。 不考虑实验测量误差，二者速率存在差异的主要原因是______________________。 [解析]　(2)由表可知实验甲和实验乙除催化剂不同外其他条件都相同，所以实验甲和实验乙是探究催化剂对反应速率的影响；实验甲和实验丙除温度不同外其他条件均相同，则实验甲和实验丙是探究温度对反应速率的影响。 (3)0～20 s的反应速率v1＝＝＝0.75 mL·s-1，100～120 s的反应速率v2＝＝0.6 mL·s-1，速率减小的原因是随着反应的不断进行，H2O2溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小。 [答案]　(1)2H2O22H2O＋O2↑　(2)探究催化剂对反应速率的影响　探究温度对反应速率的影响　(3)0.75　0.6　随着反应的不断进行，H2O2溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小 2．已知锌与稀盐酸反应放热，某学生为了探究反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气。所用稀盐酸浓度有1.00 mol·L-1、2.00 mol·L-1两种浓度，每次实验稀盐酸的用量为25.00 mL，锌有细颗粒与粗颗粒两种规格，用量为6.50 g。实验温度为298 K、308 K。 (1)完成以下实验设计(填写表格中空白项)，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号： 编号 T/K 锌规格 盐酸浓度/mol·L-1 实验目的 ① 298 粗颗粒 2.00 (Ⅰ)实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响； (Ⅱ)实验①和________探究温度对该反应速率的影响； (Ⅲ)实验①和________探究锌规格(粗、细)对该反应速率的影响。 ② 298 粗颗粒 1.00 ③ 308 粗颗粒 2.00 ④ 298 细颗粒 2.00 (2)实验①记录如下(换算成标准状况)： 时间(s) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 氢气体 积(mL) 16.8 39.2 67.2 224 420 492.8 520.8 543.2 554.4 560 ①计算在30 s～40 s范围内盐酸的平均反应速率v(HCl)＝____________(忽略溶液体积变化)。 ②反应速率最大的时间段(如0 s～10 s)为________，可能原因是______________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在盐酸溶液中分别加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，在不影响产生H2气体总量的情况下，你认为他上述做法中可行的是________(填相应字母)。 A．NaNO3溶液　　 B．NaCl溶液 C．CuSO4溶液 D．Na2CO3 [解析]　(1)探究外界条件对反应速率的影响，注意变量控制法的使用。实验①和②温度一样，锌颗粒大小一样，盐酸浓度不一样，所以实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响；实验①和③其他条件相同，温度不同，所以是探究温度对该反应速率的影响；实验①和④其他条件相同，锌颗粒大小不同，所以是探究锌规格(粗、细)对该反应速率的影响。(2)①30 s～40 s氢气体积的变化量是156.8 mL，则物质的量变化是0.007 mol，则反应的盐酸的物质的量是0.014 mol，浓度变化量是0.56 mol·L-1，v(HCl)＝＝＝ 0.056 mol·L-1·s-1；②通过表格分析，同样时间段，40～50 s氢气的体积变化最大，则40～50 s时是反应速率最大的时间段，此时反应物浓度不是最大，所以最大的可能原因是金属与酸反应放热，温度升高，速率变大；(3)加入NaNO3溶液，引入硝酸根离子，形成氧化性很强的硝酸，硝酸与金属锌反应不能生成氢气，A项不符题意；加入NaCl溶液，相当于稀释盐酸，使反应速率减慢，不影响氢气总量的生成，B项符合题意；加入CuSO4溶液，使锌与硫酸铜反应生成少量铜单质，形成铜锌原电池，可加快反应的进行，C项不符合题意；加入Na2CO3，稀盐酸与Na2CO3反应，消耗氢离子，影响最终氢气的生成，D项不符合题意。 [答案]　(1)③　④　(2)① 0.056 mol·L-1·s-1　②40～50 s　反应放热，温度高，反应速率快　(3)B 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$