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化学反应速率的影响因素
第六章 实验活动7
化学
1.通过分析同一反应在不同条件下的不同实验现象,能初步认识化学反应速率的影响因素,能描述浓度、温度、催化剂、接触面积等对化学反应速率的影响结果。
2.通过用控制变量法来设计验证化学反应速率的影响因素的实验,建立用控制变量法来设计实验的思路和方法,认识实验方法的选择及反应条件的控制在实验探究中的重要性,能够掌握实验的关键,能完成探究温度、浓度和催化剂对化学反应速率的影响的实验设计。
3.通过小组实验,加深对知识的理解,提高实验探究能力、处理实验数据和分析实验结果的能力。
学习目标
重点:
影响化学反应速率的外界因素。
难点:
认识实验方法的选择及反应条件的控制在实验探究中的重要性。
学习重难点
化学反应速率
知识回顾
1. 对于反应A2+3B2 2AB3,以下表示的反应速率中,速率最大的是( )
A.v(A2)=0.4 mol L-1 min-1 B. v(B2)=0.8 mol L-1 min-1
C.v(AB3)=0.6 mol L-1 min-1 D.v(A2)=0.01mol L-1 s-1
2.以氨和氧气为原料,在催化剂的作用下经过一系列反应能生成硝酸和水,其中第一步反应为4NH3+5O2===4NO+6H2O,若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(H2O)(单位均为 mol L-1 min-1)表示,则正确的关系是( )
A.v(NH3)=v(O2) B. v(O2)=v(H2O)
C. v(NH3)=v(H2O) D. v(O2)=v(NO)
D
D
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一、 影响化学反应速率的因素
通过以下示例,分析是哪些因素影响了化学反应速率。
1.Na 、Mg分别与水反应时,钠与水反应更为剧烈
2.带火星的木条能在纯氧中复燃
3.新鲜水果和食物保存在冰箱里能存放得更久
4.实验室用H2O2制氧气时,使用二氧化锰作催化剂反应更快
5.木材劈得小一些烧得更快
实验现象会根据条件的改变发生变化,今天我们一起来设计实验,见证奇迹的发生。
物质本身的性质
浓度
温度
催化剂
接触面积
课堂探究
【问题1.1】你可以借助什么反应现象来判断化学反应的快慢
【问题1.2】一个实验的结果会受到多种因素的影响,为了使实验结论更加具有说服力,最好采用控制变量的方法。什么是控制变量
一、影响化学反应速率的因素
可以通过观察气泡产生的快慢、沉淀产生的快慢、颜色变化的快慢等来判断化学反应的快慢。
控制变量:在研究某一项条件对化学反应速率的影响时,其他影响化学反应速率的条件必须完全相同。
课堂探究
二、运用控制变量法来设计实验
【情境】
1.硫代硫酸钠(Na2S2O3)是无色晶体或白色粉末,能风化和潮解,纯品可作照相定影剂、去氯剂和分析试剂,还用于皮革、纺织等工业。硫代硫酸钠的五水合物(Na2S2O3·5H2O)俗称大苏打或海波。硫代硫酸钠(Na2S2O3)在酸性条件下可以发生反应S2O32-+2H+===SO2↑+S↓+H2O,生成不溶于水的硫单质。
2.H2O2分解产生氧气。
确定研究对象,选择符合实验要求的化学反应,要现象明显,有沉淀或者气体生成。
【问题2.1】用控制变量法来设计实验,验证化学反应速率的影响因素,第一步做什么?
课堂探究
二、运用控制变量法来设计实验
S2O32-+2H+===SO2↑+S↓+H2O
2H2O2===O2↑+2H2O
【问题2.2】在研究硫代硫酸钠(Na2S2O3)在酸性条件下的化学反应速率和H2O2分解反应速率的影响因素时,研究对象的自变量和因变量分别是什么?
自变量是浓度和温度,因变量是化学反应速率
自变量是催化剂,因变量是化学反应速率
课堂探究
二、运用控制变量法来设计实验
【任务情景】设计实验
实验仪器与试剂: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。
课堂探究
二、运用控制变量法来设计实验
【问题2.3】以硫代硫酸钠(Na2S2O3)在酸性条件下的反应为研究对象,探究温度对化学反应速率的影响。设计实验,完成下列表格,确保对照实验的反应条件中只有温度发生变化。
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 硫酸溶液的体积/mL 水浴方式 ___________
(观测指标)
1
2
2
2
2
2
热水
冷水
出现浑浊的快慢
慢
快
课堂探究
二、运用控制变量法来设计实验
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硫酸溶液的体积/mL ____________(观测指标)
1 2 2
2 1
2
1
0
出现浑浊的快慢
【问题2.4】以硫代硫酸钠(Na2S2O3)在酸性条件下的反应为研究对象,探究温度对化学反应速率的影响。设计实验,完成下列表格,确保对照实验的反应条件中只有浓度发生变化。
慢
快
课堂探究
二、运用控制变量法来设计实验
实验 编号 10% H2O2溶液的体积/mL MnO2粉末 1mol·L-1 FeCl3溶液 __________________(观测指标)
1 2
2 2
3 2
出现气泡的快慢
对照实验
【问题2.5】以 H2O2分解反应为研究对象,探究催化剂对化学反应速率的影响。设计实验,完成下列表格,确保对照实验的反应条件中只有催化剂发生变化。
少量
2滴
慢
快
快
课堂探究
归纳总结
控制变量法实验设计的思路和方法
1. 确定研究对象,如选定符合实验要求的化学反应。
2. 确定自变量和因变量。
3. 设计实验操作,改变单一自变量。
4. 确定因变量的观测指标。
课堂探究
三、实验探究
【知识支持】测定浓度对速率的影响时,要先将Na2S2O3溶液和蒸馏水混匀再加H2SO4溶液,振荡,观察现象;测定温度对速率的影响时,要先向2支试管中各加入 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 H2SO4溶液,振荡,观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢;测定催化剂对速率的影响时,向三支大小相同的试管中先各加入等体积、等浓度的 H2O2溶液,再向其中的两支试管中分别加入少量的MnO2粉末和2滴 1 mol·L-1FeCl3溶液,观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。
课堂探究
三、实验探究
1.注意试剂添加顺序,试剂添加过程操作要规范,注意安全。
2.小组合作,记录员记录好实验现象。
3.实验结束后,整理好实验仪器,分析实验数据,得出实验结论。
[小组实验]
请小组派出代表,分享你们通过实验得出的结论。
其他条件相同时,浓度大的先变浑浊,说明反应速率更大;其他条件相同时,温度高的先变浑浊,说明反应速率更大;其他条件相同时,加入催化剂可以明显加大反应速率。
课堂探究
四、实验拓展
数字化实验:利用传感器探究浓度对反应速率的影响的实验方法。
器材:浊度传感器、数据采集器、计算机。
优点:①装置的微型化设计,节约试剂,产生污染较少,符合环保理念。
②数据获得自动化,精确、误差小。
课堂练习
【练习1】
1.下列关于化学反应速率的说法,正确的是______________(填序号)。
①用铁片和稀盐酸反应制取氢气时,再滴加适量的浓盐酸可以增大反应速率
②增加反应物的用量,不一定会增大化学反应速率
③决定化学反应速率的主要因素是反应物的浓度
④已知工业合成氨的反应正反应方向放热,所以升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
⑤对于有气态物质参加的反应,增大容器压强,不一定能增大化学反应速率
⑥用锌与稀硫酸反应制H2时,滴加几滴硫酸铜溶液一定能增大反应速率
⑦光是影响某些化学反应速率的外界条件之一
①②⑤⑥⑦
课堂练习
【练习2】
请利用所学知识回答问题:消防队员救火时,开门都很小心,因为门一打开就有可能发生爆炸。请解释其中的原因。
开门时会增大氧气浓度,增大化学反应速率。
课堂小结
1.内因是决定化学反应速率的重要因素。
2.其他条件不变,增大反应物的浓度、提高反应的温度、加入适当催化剂均可增大化学反应速率。
布置作业
预习下节学案。
完成本节素养专练。
谢谢大家