第六章 化学反应与能量 实验活动7 化学反应速率的影响因素（学案）人教版高中化学必修2

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第六章 化学反应与能量
实验活动7　化学反应速率的影响因素
[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 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。
[实验步骤]
1．浓度对反应速率的影响
实验编号 加入0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液的体积/mL 加入水的体积/mL 加入0.1 mol·L－1H2SO4溶液的体积/mL 出现浑浊的快慢
1 2 0 2 快
2 1 1 2 慢
2.温度对化学反应速率的影响
实验编号 加入0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液的体积/mL 加入0.1 mol·L－1H2SO4溶液的体积/mL 水浴温度/℃ 出现浑浊的快慢
1 2 2 冷水 慢
2 2 2 热水 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－1FeCl3溶液。观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。
可观察到，加入催化剂的试管中比未加催化剂的试管中气泡出现得快(填“快”或“慢”，下同)；加入少量MnO2粉末的试管中比加入2滴1 mol·L－1FeCl3溶液的试管中气泡出现得快。
[问题和讨论]
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：红热的铁和水蒸气具有较高的温度，温度越高，化学反应速率越快，反应越容易发生。
[实验结论]
1．其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，化学反应速率减小。
2．其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。
3．催化剂可以改变化学反应速率。
[巩固练习]
1．在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是(　　)
A．a＝6.00
B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变
C．b<318.2
D．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
D　[A项，分析题表中数据可知，在同一温度下，反应的瞬时速率与浓度在数值上成正比，当T＝328.2 K时，v＝15c，故a＝15×0.400＝6.00，正确。B项，分析题表中数据可知升高温度，水解速率增大，增大浓度，水解速率也增大，若同时增大(减小)反应物的浓度和降低(升高)反应的温度，则对反应速率的影响因素相互抵消，反应速率可能不变，正确。C项，在物质的浓度不变时，升高温度，水解速率增大，降低温度，水解速率减小，由于在物质的浓度为0.600 mol·L－1时，温度由318.2 K变为b，反应速率减小，则b＜318.2，正确。D项，不同温度时，反应速率不相同，则蔗糖浓度减少一半所需的时间不同，错误。]
2．探究温度和浓度对反应速率的影响
实验原理及方案：在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生反应生成碘，反应原理是2IO＋5SO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O，生成的碘可用淀粉溶液检验，根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
实验序号 0.01 mol·L－1KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL 0.01 mol·L－1Na2SO3溶液的体积/mL 水的体积/mL 实验温度/℃ 出现蓝色的时间/s
① 5 5 V1 0
② 5 5 40 25
③ 5 V2 35 25
则V1＝________mL、V2＝________mL。
[解析]　①和②温度不同，应该是探究温度对反应速率的影响，因此浓度需相同，即溶液的总体积相同，则V1＋5＋5＝5＋5＋40，得V1＝40；②和③温度相同，应该是探究浓度对反应速率的影响，表中KIO3酸性溶液的体积相同，可知亚硫酸钠的浓度应不同，溶液的总体积相同，5＋V2＋35＝5＋5＋40，得V2＝10。
[答案]　40　10
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