1、实验活动实验活动 7 7 化学反应速率的影响因素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： Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O 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
2、化剂对该反应速率的影响。 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 Na 2S2O3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
3、 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 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 号 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 Na 2S2O3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 H 2SO
4、4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 FeCl 3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/
5、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 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？ 提示 S2O2 32H =SO 2SH2O；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，其余因 素均相同。 3在
6、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。 1结合以下表中信息，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
7、 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。上述表中可以比 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_ _。 答案 (1)A 和 B、B 和 C (2)D B (3)出现黄色沉淀的快慢 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某实验小组学习化学反应速率后，联想到
8、 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 FeCl 3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 2
9、0 40 60 80 100 120 气体体积/mL 15.0 29.5 43.5 56.5 69.5 81.5 020 s 的反应速率 v1_ mL s 1，100120 s 的反应速率 v 2_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_ _。 答案 (1)2H2O2= 催化剂 2H2OO2 (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 解析 (2)由表可知实验甲和实验乙除催化剂不同外其他条件都相同，所以实验甲和实验乙是 探究催化剂对反应速率的影响；实验甲和实验丙除温度不同外其他条件均相同，则实验甲和 实验丙是探究温度对反应速率的影响。 (3)020 s 的反应速率 v1v t 15.0 mL 20 s 0.75 mL s 1，100120 s 的反应速率 v 2 81.569.5 mL 20 s 0.6 mL s 1，速率减小的原因是随反应的不断进行，H 2O2溶液的浓度逐渐 降低，反应速率减小。
