人教版 (2019)必修 第二冊(cè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)7 化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素學(xué)案

這是一份人教版 (2019)必修 第二冊(cè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)7 化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素學(xué)案，共4頁(yè)。
1.體驗(yàn)濃度、溫度和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
2.理解改變反應(yīng)條件可以調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的速率。
實(shí)驗(yàn)原理
1.硫代硫酸鈉與硫酸的反應(yīng)
硫代硫酸鈉與硫酸反應(yīng)會(huì)生成不溶于水的硫：
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
反應(yīng)生成的硫使溶液出現(xiàn)乳白色渾濁，比較渾濁現(xiàn)象出現(xiàn)所需時(shí)間的長(zhǎng)短，可以判斷該反應(yīng)進(jìn)行的快慢。在不同濃度和溫度條件下分別進(jìn)行上述反應(yīng)，并比較其反應(yīng)快慢，可以看出反應(yīng)物濃度和溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響。
2.過(guò)氧化氫分解會(huì)產(chǎn)生氧氣，在有或無(wú)催化劑存在下進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)觀察氧氣產(chǎn)生的快慢可以看出催化劑對(duì)該反應(yīng)速率的影響。
實(shí)驗(yàn)用品
燒杯、試管、量筒、試管架、膠頭滴管、溫度計(jì)、藥匙、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、蒸餾水。
方法指導(dǎo)
為了比較實(shí)驗(yàn)中溶液出現(xiàn)渾濁的快慢，可以先在一張白紙上用黑色記號(hào)筆在合適的位置畫(huà)上粗細(xì)、深淺一致的“十”字，襯在反應(yīng)容器(錐形瓶)的底部。實(shí)驗(yàn)以Na2S2O3和H2SO4兩溶液相混合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到溶液出現(xiàn)的渾濁將錐形瓶底部的“十”字完全遮蓋時(shí)結(jié)束(如圖)。通過(guò)比較記錄反應(yīng)所需時(shí)間，可以判斷反應(yīng)速率的大小。
實(shí)驗(yàn)步驟
1.探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響
取兩個(gè)50 mL錐形瓶，編為1、2號(hào)。向1號(hào)錐形瓶中加入10 mL 0.1 ml·L－1 Na2S2O3溶液，向2號(hào)錐形瓶中加入5 mL 0.1 ml·L－1 Na2S2O3溶液和5 mL蒸餾水。
另取兩支試管，各加入10 mL 0.1 ml·L－1 H2SO4溶液，然后同時(shí)將該溶液分別倒入1、2號(hào)錐形瓶中，記錄反應(yīng)所需的時(shí)間。
記錄與結(jié)論
2.探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響
取一個(gè)50 mL錐形瓶，編為3號(hào)，向其中加入10 mL 0.1 ml·L－1 Na2S2O3溶液，向另一支試管中加入10 mL 0.1 ml·L－1 H2SO4溶液，同時(shí)放入盛有熱水的燒杯中，片刻后將錐形瓶和試管取出，將H2SO4溶液加到Na2S2O3溶液中，記錄溶液的溫度和反應(yīng)所需的時(shí)間。
記錄與結(jié)論
3.催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
向三支大小相同的試管中各加入2 mL 10% H2O2溶液，再向其中的兩支試管中分別加入少量MnO2粉末和2滴1 ml·L－1 FeCl3溶液。觀察、比較三支試管中氣泡出現(xiàn)的快慢。
記錄與結(jié)論
問(wèn)題討論
1.寫(xiě)出硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式，可以從哪些方面來(lái)測(cè)定硫代硫酸鈉與酸反應(yīng)速率的大小？
提示 S2Oeq \\al(2－,3)＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O
溶液渾濁出現(xiàn)的快慢
2.實(shí)驗(yàn)中如何表征渾濁出現(xiàn)的快慢？
提示 為了比較實(shí)驗(yàn)中溶液出現(xiàn)渾濁的快慢，可以先在一張白紙上用黑色記號(hào)筆在合適的位置畫(huà)上粗細(xì)、深淺一致的“＋”字，襯在反應(yīng)容器(錐形瓶)的底部。實(shí)驗(yàn)以Na2S2O3溶液與稀H2SO4兩溶液相混合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到溶液出現(xiàn)的渾濁將錐形瓶底部的“＋”字完全遮蓋時(shí)結(jié)束。通過(guò)比較記錄的反應(yīng)所需時(shí)間，來(lái)表征渾濁出現(xiàn)的快慢。
3.在通常情況下，鐵與冷水或熱水都不發(fā)生反應(yīng)，但紅熱的鐵與水蒸氣則可發(fā)生反應(yīng)，生成Fe3O4和H2。試從反應(yīng)條件的角度思考并解釋這一事實(shí)。
提示 反應(yīng)條件影響反應(yīng)的方向及產(chǎn)物。
1.結(jié)合以下表中信息，回答有關(guān)問(wèn)題。
(1)實(shí)驗(yàn)比較法是人們研究各類問(wèn)題常用的方法，但在比較某一因素對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響時(shí)，必須排除其他因素的變動(dòng)和干擾，即需要控制好與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的各項(xiàng)反應(yīng)條件。上述表中可以比較的組合有___________________________________________________________________。
(2)上述反應(yīng)速率最快的是________，最慢的是______。
(3)判斷上述反應(yīng)速率快慢的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以是______________________________________。
答案 (1)A和B、B和C
(2)D B
(3)出現(xiàn)黃色沉淀的快慢
解析 實(shí)驗(yàn)比較法在比較某一因素對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響時(shí)，必須是在其他條件不變的情況下進(jìn)行，不難看出A和B、B和C符合。
2.某實(shí)驗(yàn)小組學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率后，聯(lián)想到H2O2分解制備氧氣，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案探究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響。
(1)實(shí)驗(yàn)乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________。
(2)實(shí)驗(yàn)甲和實(shí)驗(yàn)乙的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀_____________________________________________。
實(shí)驗(yàn)甲和實(shí)驗(yàn)丙的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀_______________________________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中該同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)乙中產(chǎn)生的氣體進(jìn)行收集，并在2 min內(nèi)6個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)注射器內(nèi)氣體進(jìn)行讀數(shù)，記錄數(shù)據(jù)如下表。
0～20 s的反應(yīng)速率v1＝________ mL·s－1,100～120 s的反應(yīng)速率v2＝________mL·s－1。
不考慮實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差，二者速率存在差異的主要原因是________。
答案 (1)2H2O2eq \(=====,\s\up7(催化劑))2H2O＋O2↑ (2)探究催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響 探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 (3)0.75 0.6 隨反應(yīng)的不斷進(jìn)行，H2O2溶液的濃度逐漸降低，反應(yīng)速率減小
解析 (2)由表可知實(shí)驗(yàn)甲和實(shí)驗(yàn)乙除催化劑不同外其他條件都相同，所以實(shí)驗(yàn)甲和實(shí)驗(yàn)乙是探究催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)甲和實(shí)驗(yàn)丙除溫度不同外其他條件均相同，則實(shí)驗(yàn)甲和實(shí)驗(yàn)丙是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響。
(3)0～20 s的反應(yīng)速率v1＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(15 mL,20 s)＝0.75 mL·s－1,100～120 s的反應(yīng)速率
v2＝eq \f(?81.5－69.5? mL,20 s)＝0.6 mL·s－1，速率減小的原因是隨反應(yīng)的不斷進(jìn)行，H2O2溶液的濃度逐漸降低，反應(yīng)速率減小。實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
加入0.1 ml·
L－1 Na2S2O3
溶液的體積
/mL
加入水
的體積
/mL
加入0.1 ml·
L－1 H2SO4
溶液的體積
/mL
出現(xiàn)渾
濁快慢
結(jié)論
1
10
0
10
較快
在其他條件相同時(shí)，Na2S2O3的濃度越大反應(yīng)速率越快
2
5
5
10
較慢
實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
加入0.1 ml·
L－1 Na2S2O3
溶液的體積
/mL
加入0.1 ml·
L－1 H2SO4
溶液的體積
/mL
反應(yīng)
溫度
出現(xiàn)渾濁的快慢
結(jié)論
1
10
10
室溫
較慢
在其條件相同時(shí)，升高溫度，反應(yīng)速率加快
2
10
10
熱水
較快
現(xiàn)象
結(jié)論
加入MnO2
氣泡冒出速率增大
MnO2能加快反應(yīng)速率
加入FeCl3
氣泡冒出速率增大
FeCl3能加快反應(yīng)速率
不加其他
試劑
有氣泡冒出，較慢
無(wú)催化劑反應(yīng)較慢
組
號(hào)
反應(yīng)
溫度
/℃
參加反應(yīng)的物質(zhì)
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
編號(hào)
溫度
反應(yīng)物
催化劑
甲
25 ℃
試管中加入3 mL 5% H2O2溶液
1 mL蒸餾水
乙
25 ℃
試管中加入3 mL 5% H2O2溶液
1 mL 0.1 ml·L－1 FeCl3溶液
丙
40 ℃
試管中加入3 mL 5% H2O2溶液
1 mL蒸餾水
時(shí)間/s
20
40
60
80
100
120
氣體體積/mL
實(shí)驗(yàn)乙
15.0
29.5
43.5
56.5
69.5
81.5