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(共21张PPT)
化学反应速率的影响因素
实验活动7　
一、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。
二、实验用品
1.试剂: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。
2.仪器:烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表。
三、实验方案设计
1.硫代硫酸钠与硫酸的反应中,设计在硫酸溶液的浓度、体积均相同时,加入等体积、不同浓度的硫代硫酸钠溶液,探究浓度对反应速率的影响;浓度、体积均相同的硫代硫酸钠溶液与硫酸溶液,分别置于不同温度下反应,探究温度对反应速率的影响。
2.探究不同催化剂或不使用催化剂对H2O2分解反应速率的影响。
四、实验方案实施
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 实验 现象 实验结论
① 2 0 2 出现浑浊较快 在其他条件相同时,Na2S2O3的浓度越大,反应速率越大
② 1 1 2 出现浑浊较慢 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 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 水浴条件 出现现象 实验结论
① 2 2 冷水 出现浑浊较慢 在其他条件相同时,升高温度,反应速率增大
② 2 2 热水 出现浑浊较快 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 FeCl3溶液。观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。
催化剂 实验现象 实验结论
加入MnO2 气泡冒出速率增大 MnO2能增大反应速率
加入FeCl3溶液 气泡冒出速率增大 FeCl3能增大反应速率
不加其他试剂 有气泡冒出,较慢 无催化剂反应较慢
五、问题和讨论
1.完成该实验应注意哪些问题
提示:①保证在只有一个变量的条件下进行实验,如探究硫代硫酸钠浓度对反应速率的影响时,保证溶液总体积相同;②所设计的实验现象明显,便于观察,利于得出实验结论。
2.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
3.通过以上实验可得出外界条件改变对化学反应速率有怎样的影响
提示:①相同条件下,增大反应物浓度,能增大反应速率;②相同条件下,升高温度能增大反应速率;③相同条件下,使用催化剂能增大反应速率。
4.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:反应条件影响反应的方向及产物。
『链接高考』
(2021·浙江1月选考)取50 mL过氧化氢水溶液,在少量I-存在下分解:2H2O2 2H2O+O2↑。在一定温度下,测得O2的放出量,转换成H2O2浓度(c)如下表:
t/min 0 20 40 60 80
c/(mol·L-1) 0.80 0.40 0.20 0.10 0.050
下列说法不正确的是( 　)
A.反应20 min时,测得O2体积为224 mL(标准状况)
B.20～40 min,消耗H2O2的平均速率为 0.010 mol·L-1·min-1
C.第30 min时的瞬时速率小于第50 min时的瞬时速率
D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解
C
『实验专练』
1.下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是(　 　)
A.Cu与浓硝酸剧烈反应,与稀硝酸缓慢反应
B.H2和F2在低温时就可发生爆炸,而和I2在加热条件下才能反应
C.H2、O2混合气体在常温、常压下无明显现象,点燃或放电时可剧烈反应
D.H2O2可缓慢分解放出无色气泡,加入FeCl3溶液后无色气泡生成速率会明显增大
B
解析:硝酸的浓度不同,反应速率不同,浓度为外因,故A不符合题意;F的非金属性比I的强,所以H2和F2反应较容易,即反应物本身性质决定反应速率,故B符合题意;点燃或放电为反应条件,是外因,故C不符合题意;加入FeCl3溶液,FeCl3作为催化剂增大反应速率,为外因,故D不符合题意。
2.下列四支试管中,分别盛有等量的锌、酸溶液,其中生成H2的反应速率最大的是(　 　)
C
选项 试管 酸及浓度 温度 锌的状态
A ① 1 mol/L H2SO4溶液 20 ℃ 粉末状
B ② 3 mol/L HNO3溶液 40 ℃ 粉末状
C ③ 2 mol/L H2SO4溶液 40 ℃ 粉末状
D ④ 2 mol/L HCl溶液 40 ℃ 大块状
解析:HNO3具有强氧化性,②中3 mol/L HNO3溶液与Zn反应不生成H2;①③④比较,③试管中所用酸溶液中c(H+)最大、温度最高且锌是粉末状,其他条件相同时,增大反应物的接触面积,反应速率增大,则③中生成H2的反应速率最大。
A.25 ℃时,10～30 min内,R的分解平均速率为0.030 mol·L-1·min-1
B.对比30 ℃和10 ℃曲线,在同一时刻,能说明R的分解速率随温度升高而增大
C.对比30 ℃和25 ℃曲线,在0～50 min内,能说明R的分解平均速率随温度升高而增大
D.对比30 ℃和10 ℃曲线,在50 min时,R的分解率相等
3.为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素,分别用三份不同初始浓度R溶液在不同温度下进行实验,c(R)随时间变化如图所示。下列说法错误的是(　 　)
B
4.为研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,某同学设计了如下一系列的实验:将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的容器中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需的时间。
物质 A B C D E F
4 mol/L H2SO4 溶液/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4 溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
(1)请完成此实验设计,其中V1=　　　　,V6=　　　　。
解析:(1)要研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,H2SO4溶液的用量需是定值,所以V1、V2、V3、V4、V5都是30;通过F组数据可以看出,溶液的总体积是50 mL,要保证H+浓度相同,所有溶液的总体积都应是50 mL,故V6=10。
30
10
(2)该同学最后得出结论:当加入少量饱和CuSO4溶液时,生成氢气
的速率会大大提高,但当加入的饱和CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会减小。请分析氢气生成速率减小的主要原因:


　 。
由于Zn+Cu2+ Zn2++Cu,当加入饱和CuSO4溶液时,生成的Cu附着在锌粒上,形成原电池,会增大反应速率,但超过一定量时,生成的Cu覆盖Zn的表面积增大,Zn与H2SO4的接触面积减小,反应速率减小
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