(共15张PPT)
实验活动7 化学反应速率的影响因素
第六章 化学反应与能量
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-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_____
2 1 1 2 较慢
越快
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_____
2 2 2 40 较快
越快
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_____
2 2 少量MnO2粉末 很快
3 2 2滴1 mol·L-1
FeCl3溶液 较快
加快
交流研讨
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：S2O＋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，其他因素均相同。
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，反应速率大，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。
归纳总结
“变量控制法”在探究多个条件对化学反应速率影响中的应用
探究化学反应速率的影响因素，关键是控制好变量。例如，探究不同温度对化学反应速率的影响时，应控制浓度和其他影响因素相同；比较不同浓度对化学反应速率的影响时，则应控制温度和其他影响因素相同。步骤如下：
应用体验
1．下列各组反应(表中物质均为反应物)在反应刚开始时，放出H2的速率最大的是
选项 金属(粉末状)
及其物质的量/mol 酸的浓度及体积 反应
温度/℃
A Mg 0.1 3 mol·L-1硫酸 10 mL 30
B Mg 0.1 3 mol·L-1盐酸 10 mL 30
C Fe 0.1 18 mol·L-1硫酸 10 mL 30
D Mg 0.1 6 mol·L-1硝酸 10 mL 30
√
A．H2SO4为二元酸，3 mol·L-1的硫酸中H＋浓度为6 mol·L-1；B．HCl为一元酸，3 mol·L-1的盐酸中H＋浓度为3 mol·L-1；C．18 mol·L-1硫酸是浓硫酸，常温下铁与浓硫酸发生钝化反应，反应的速率较慢；D．Mg与硝酸反应不生成氢气；则A项反应物浓度最大，反应速率最快，故选A。
2．如图所示实验操作能实现的实验目的是
A．探究浓度对化学反应速率的影响
B．探究温度对化学反应速率的影响
C．探究压强对化学反应速率的影响
D．探究接触面积对化学反应速率的影响
√
该实验中硫酸的浓度、体积均相同，硫代硫酸钠溶液的体积也相同，只有硫代硫酸钠溶液的浓度不同，所以该实验目的是探究硫代硫酸钠的浓度对化学反应速率的影响；故选A。
3．为了研究外界条件对H2O2分解反应速率的影响，某同学在相应条件下进行实验，实验记录如下表：
下列说法中，不正确的是
A．通过实验①②，可研究温度对反应速率的影响
B．所用时间：t1＞t3
C．通过实验①④，可研究催化剂对反应速率的影响
D．反应速率：③＜④
√
实验序号 反应物 温度 催化剂 收集V mL气体所用时间
① 5 mL 5%H2O2溶液 25 ℃ 2滴1 mol/L FeCl3 t1
② 5 mL 5% H2O2溶液 45 ℃ 2滴1 mol/L FeCl3 t2
③ 5 mL 10%H2O2溶液 25 ℃ 2滴1 mol/L FeCl3 t3
④ 5 mL 5%H2O2溶液 25 ℃ 不使用 t4
A．实验①②中除温度外其他条件均相同，可研究温度对反应速率的影响，A正确；B．实验①③中除过氧化氢浓度不同外其他条件均相同，浓度大的反应速率快，故收集相同体积的气体实验③用的时间短，故t1>t3，B正确；C．实验①④中，①采用了催化剂，其他条件均相同，可研究催化剂对反应速率的影响，C正确；D．实验③④中有过氧化氢浓度和催化剂两个变量，故不能比较反应速率，D错误；故选D。
实验序号 反应物 温度 催化剂 收集V mL气体所用时间
① 5 mL 5%H2O2溶液 25 ℃ 2滴1 mol/L FeCl3 t1
② 5 mL 5% H2O2溶液 45 ℃ 2滴1 mol/L FeCl3 t2
③ 5 mL 10%H2O2溶液 25 ℃ 2滴1 mol/L FeCl3 t3
④ 5 mL 5%H2O2溶液 25 ℃ 不使用 t4实验活动7 化学反应速率的影响因素
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。
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。
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-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
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：S2O＋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，其他因素均相同。
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，反应速率大，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。
“变量控制法”在探究多个条件对化学反应速率影响中的应用
探究化学反应速率的影响因素，关键是控制好变量。例如，探究不同温度对化学反应速率的影响时，应控制浓度和其他影响因素相同；比较不同浓度对化学反应速率的影响时，则应控制温度和其他影响因素相同。步骤如下：
1．下列各组反应（表中物质均为反应物）在反应刚开始时，放出H2的速率最大的是( )
选项 金属（粉末状）及其物质的量/mol 酸的浓度及体积 反应温度/℃
A Mg 0.1 3 mol·L-1硫酸 10 mL 30
B Mg 0.1 3 mol·L-1盐酸 10 mL 30
C Fe 0.1 18 mol·L-1硫酸 10 mL 30
D Mg 0.1 6 mol·L-1硝酸 10 mL 30
答案：A
解析：A．H2SO4为二元酸，3 mol·L-1的硫酸中H＋浓度为6 mol·L-1；B．HCl为一元酸，3 mol·L-1的盐酸中H＋浓度为3 mol·L-1；C．18 mol·L-1硫酸是浓硫酸，常温下铁与浓硫酸发生钝化反应，反应的速率较慢；D．Mg与硝酸反应不生成氢气；则A项反应物浓度最大，反应速率最快，故选A。
2．如图所示实验操作能实现的实验目的是( )
A．探究浓度对化学反应速率的影响
B．探究温度对化学反应速率的影响
C．探究压强对化学反应速率的影响
D．探究接触面积对化学反应速率的影响
答案：A
解析：该实验中硫酸的浓度、体积均相同，硫代硫酸钠溶液的体积也相同，只有硫代硫酸钠溶液的浓度不同，所以该实验目的是探究硫代硫酸钠的浓度对化学反应速率的影响；故选A。
3．为了研究外界条件对H2O2分解反应速率的影响，某同学在相应条件下进行实验，实验记录如下表：
实验 序号 反应物 温度 催化剂 收集V mL气 体所用时间
① 5 mL 5% H2O2溶液 25 ℃ 2滴1 mol/L FeCl3 t1
② 5 mL 5% H2O2溶液 45 ℃ 2滴1 mol/L FeCl3 t2
③ 5 mL 10% H2O2溶液 25 ℃ 2滴1 mol/L FeCl3 t3
④ 5 mL 5% H2O2溶液 25 ℃ 不使用 t4
下列说法中，不正确的是( )
A．通过实验①②，可研究温度对反应速率的影响
B．所用时间：t1＞t3
C．通过实验①④，可研究催化剂对反应速率的影响
D．反应速率：③＜④
答案：D
解析：A．实验①②中除温度外其他条件均相同，可研究温度对反应速率的影响，A正确；B．实验①③中除过氧化氢浓度不同外其他条件均相同，浓度大的反应速率快，故收集相同体积的气体实验③用的时间短，故t1>t3，B正确；C．实验①④中，①采用了催化剂，其他条件均相同，可研究催化剂对反应速率的影响，C正确；D．实验③④中有过氧化氢浓度和催化剂两个变量，故不能比较反应速率，D错误；故选D。
