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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－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。
方法指导
为了比较实验中溶液出现浑浊的快慢，可以先在一张白纸上用黑色记号笔在合适的位置画上粗细、深浅一致的“十”字，衬在反应容器(锥形瓶)的底部。实验以Na2S2O3和H2SO4两溶液相混合时开始计时，到溶液出现的浑浊将锥形瓶底部的“十”字完全遮盖时结束(如图)。通过比较记录反应所需时间，可以判断反应速率的大小。
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
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
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
问题讨论
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？
　
　
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？
　
　
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。
　
　
1．结合下表中信息，回答有关问题。
组号 反应温度/℃ 参加反应的物质
Na2S2O3 H2SO4 H2O
V/mL c/(mol·L－1) V/mL c/(mol·L－1) V/mL
A 10 5 0.1 5 0.1 5
B 10 5 0.1 5 0.1 10
C 30 5 0.1 5 0.1 10
D 30 5 0.2 5 0.2 10
(1)实验比较法是人们研究各类问题常用的方法，但在比较某一因素对实验产生的影响时，必须排除其他因素的变动和干扰，即需要控制好与实验有关的各项反应条件。上表中可以比较的组合有________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)上述反应速率最快的是____________，最慢的是__________。
(3)判断上述反应速率快慢的实验现象可以是_________________________________________
_______________________________________________________________________________。
2．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，记录数据如下表。
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_________________________________
_______________________________________________________________________________。
实验活动7　化学反应速率的影响因素
实验步骤
1．越快
2．越快
3．加快
问题讨论
1．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．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．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。
跟踪训练
1．(1)A和B、B和C　
(2)D　B　
(3)出现浑浊现象的快慢
解析　实验比较法在比较某一因素对实验产生的影响时，必须是在其他条件不变的情况下进行，不难看出A和B、B和C符合。
2．(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　随反应的不断进行，H2O2溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小

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