活动课时4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。
0.1mol·L－1Na2S2O3溶液、0.1mol·L－1H2SO4溶液、10%H2O2溶液、1mol·L－1FeCl3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2mL和1mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，向盛有1mLNa2S2O3溶液的试管中加入1mL蒸馏水，摇匀。再同时向上述两支试管中加入2mL0.1mol·L－1H2SO4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
②
加入0.1mol·L－1
Na2S2O3溶液的体积/mL
2
1
加入水的体积/mL
0
1
加入0.1mol·L－1
H2SO4溶液的体积/mL
2
2
出现浑浊的快慢
较快
较慢
结论
其他条件不变时，反应物浓度越大，反应速率越快
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2mL0.1mol·L－1Na2S2O3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2mL0.1mol·L－1H2SO4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
①
②
加入0.1mol·L－1
Na2S2O3溶液的体积/mL
2
2
加入0.1mol·L－1
H2SO4溶液的体积/mL
2
2
水浴温度/℃
0
40
出现浑浊的快慢
较慢
较快
结论
其他条件不变时，温度越高，反应速率越快
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2mL10%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1mol·L－1FeCl3溶液。观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。
实验编号
①
②
③
加入10%H2O2
溶液的体积/mL
2
2
2
加入的催化剂
无
少量MnO2
粉末
2滴1mol·L－1
FeCl3溶液
气泡出现的快慢
较慢
很快
较快
结论
其他条件不变时，加入合适催化剂，反应速率加快
[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S2Oeq\o\al(2－,3)＋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.浓度对化学反应速率的影响实验中，实验2加入1mL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。
[例](2022·杭州师大附中高一期中)少量铁粉与100mL0.01mol·L－1的稀盐酸反应，反应速率太慢，为了加快此反应速率而不改变H2的量，可以使用如下方法中的()
①将铁粉换为铁块
②加入NaNO3固体
③将0.01mol·L－1的稀盐酸换成98%的硫酸溶液
④加入NaCl溶液
⑤滴入几滴硫酸铜溶液
⑥升高温度(不考虑盐酸挥发)
⑦改用100mL0.1mol·L－1盐酸
A.③⑤ B.①③
C.⑥⑦ D.⑤⑥
答案C
解析根据速率的影响因素温度、浓