人教版 (2019)必修 第二册实验活动7 化学反应速率的影响因素学案

这是一份人教版 (2019)必修 第二册实验活动7 化学反应速率的影响因素学案，共4页。
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 ml·L－1 Na2S2O3溶液、0.1 ml·L－1 H2SO4溶液、10% H2O2溶液、1 ml·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.探究浓度对反应速率的影响
取两个50 mL锥形瓶，编为1、2号。向1号锥形瓶中加入10 mL 0.1 ml·L－1 Na2S2O3溶液，向2号锥形瓶中加入5 mL 0.1 ml·L－1 Na2S2O3溶液和5 mL蒸馏水。
另取两支试管，各加入10 mL 0.1 ml·L－1 H2SO4溶液，然后同时将该溶液分别倒入1、2号锥形瓶中，记录反应所需的时间。
记录与结论
2.探究温度对反应速率的影响
取一个50 mL锥形瓶，编为3号，向其中加入10 mL 0.1 ml·L－1 Na2S2O3溶液，向另一支试管中加入10 mL 0.1 ml·L－1 H2SO4溶液，同时放入盛有热水的烧杯中，片刻后将锥形瓶和试管取出，将H2SO4溶液加到Na2S2O3溶液中，记录溶液的温度和反应所需的时间。
记录与结论
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 ml·L－1 FeCl3溶液。观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。
记录与结论
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 S2Oeq \\al(2－,3)＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O
溶液浑浊出现的快慢
2.实验中如何表征浑浊出现的快慢？
提示 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“＋”字，衬在反应容器(锥形瓶)的底部。实验以Na2S2O3溶液与稀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“＋”字完全遮盖时结束。通过比较记录的反应所需时间，来表征浑浊出现的快慢。
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。
提示 反应条件影响反应的方向及产物。
1.结合以下表中信息，回答有关问题。
(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。
(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。
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________。
答案 (1)2H2O2eq \(=====,\s\up7(催化剂))2H2O＋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
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)0～20 s的反应速率v1＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(15 mL,20 s)＝0.75 mL·s－1,100～120 s的反应速率
v2＝eq \f(81.5－69.5 mL,20 s)＝0.6 mL·s－1，速率减小的原因是随反应的不断进行，H2O2溶液的浓度逐渐降低，反应速率减小。实验
编号
加入0.1 ml·
L－1 Na2S2O3
溶液的体积
/mL
加入水
的体积
/mL
加入0.1 ml·
L－1 H2SO4
溶液的体积
/mL
出现浑
浊快慢
结论
1
10
0
10
较快
在其他条件相同时，Na2S2O3的浓度越大反应速率越快
2
5
5
10
较慢
实验
编号
加入0.1 ml·
L－1 Na2S2O3
溶液的体积
/mL
加入0.1 ml·
L－1 H2SO4
溶液的体积
/mL
反应
温度
出现浑浊的快慢
结论
1
10
10
室温
较慢
在其条件相同时，升高温度，反应速率加快
2
10
10
热水
较快
现象
结论
加入MnO2
气泡冒出速率增大
MnO2能加快反应速率
加入FeCl3
气泡冒出速率增大
FeCl3能加快反应速率
不加其他
试剂
有气泡冒出，较慢
无催化剂反应较慢
组
号
反应
温度
/℃
参加反应的物质
Na2S2O3
H2SO4
H2O
V/mL
c/ml·L－1
V/mL
c/ml·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
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 ml·L－1 FeCl3溶液
丙
40 ℃
试管中加入3 mL 5% H2O2溶液
1 mL蒸馏水
时间/s
20
40
60
80
100
120
气体体积/mL
实验乙
15.0
29.5
43.5
56.5
69.5
81.5