高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第一單元 化學(xué)反應(yīng)速率 2 化學(xué)反應(yīng)速率的測量學(xué)案 蘇教版選修4.doc

化學(xué)反應(yīng)速率的測量【考點精講】定量測量鋅跟硫酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率實驗原理：利用產(chǎn)生10 mL H2所需要的時間確定化學(xué)反應(yīng)速率。實驗用品：錐形瓶、雙孔塞、分液漏斗、直角導(dǎo)氣管、50 mL注射器、鐵架臺、秒表、鋅粒、1 mol/L的硫酸、4 mol/L的硫酸。實驗裝置：實驗步驟：（1）取一套裝置，加入40 mL 1mol/L的硫酸，測量收集10 mL H2所用的時間。（2）取另一套裝置，加入40 mL 4mol/L的硫酸，測量收集10 mL H2所用的時間。實驗現(xiàn)象：鋅跟硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，收集10 mL氣體。所用的時間比所用的時間短。實驗結(jié)果：加入試劑反應(yīng)時間（min）反應(yīng)速率mol/（Lmin）1mol/L H2SO4長小4mol/L H2SO4短大實驗結(jié)論：4mol/L的硫酸與鋅粒反應(yīng)的速率比1mol/L的硫酸與鋅粒反應(yīng)的速率快。注意事項：1. 鋅粒的顆粒（即表面積）大小基本相同。2. 40mL的硫酸溶液要迅速加入。3. 裝置氣密性要好，且計時要迅速準確。思考與交流：鋅跟硫酸反應(yīng)的離子方程式為Zn+2H=Zn2+H2，還可以采用什么方法測量該反應(yīng)的速率？可用的方法：可利用相同質(zhì)量的鋅完全溶解所用時間的不同、稀硫酸濃度的變化、單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積或產(chǎn)生相同體積氣體所需要的時間等方法來測量化學(xué)反應(yīng)速率。【典例精析】例題1影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多，某課外興趣小組用實驗的方法進行探究。他們利用Cu、Fe、Mg和不同濃度的硫酸（0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L），設(shè)計實驗方案來研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。A：甲同學(xué)研究的實驗報告如下表：實驗步驟現(xiàn)象結(jié)論分別取等體積的2mol/L的硫酸于試管中反應(yīng)速率：鎂>鐵，銅不反應(yīng)金屬的性質(zhì)越活潑，反應(yīng)速率越快（1）甲同學(xué)表中實驗步驟為。（2）甲同學(xué)的實驗?zāi)康氖牵灰贸稣_的實驗結(jié)論，還需控制的實驗條件是。B：乙同學(xué)為了更精確的研究濃度對反應(yīng)速率的影響，利用下圖所示裝置進行實驗（3）乙同學(xué)在實驗中應(yīng)該測定的數(shù)據(jù)是。（4）乙同學(xué)完成該實驗應(yīng)選用的實驗藥品是。該實驗中不選用某濃度的硫酸，理由是。思路導(dǎo)航：（1）要比較不同的金屬與硫酸反應(yīng)的快慢時，三種金屬的大小、形狀應(yīng)該是相同的，即答案應(yīng)該是分別投入大小、形狀相同的銅、鐵、鎂。（2）由于三種金屬是不同的，所以實驗?zāi)康氖茄芯拷饘俦旧淼男再|(zhì)與反應(yīng)速率的關(guān)系。比較不同的金屬與硫酸反應(yīng)的快慢時，除控制硫酸的濃度、固體的表面積相同以外，溶液的溫度也應(yīng)該是相同的。（3）要比較濃度不同的硫酸與同一種金屬反應(yīng)的反應(yīng)速率的快慢，可以通過測量一定時間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積（或產(chǎn)生一定體積的氣體所需的時間）。（4）由于是比較不同濃度的硫酸與金屬反應(yīng)的快慢，所以選擇的金屬和試劑應(yīng)該是鎂（或鐵）和0.5mol/L H2SO4、2mol/L H2SO4。由于常溫下，鎂與18.4mol/L H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生SO2，可使對比實驗的反應(yīng)原理不同，而18.4mol/L H2SO4可使鐵鈍化，所以不能選擇濃硫酸。答案：（1）分別投入大小、形狀相同的銅、鐵、鎂（2）研究金屬本身的性質(zhì)與反應(yīng)速率的關(guān)系溫度相同（3）一定時間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積（或產(chǎn)生一定體積的氣體所需的時間）（4）鎂（或鐵）和0.5mol/L H2SO4、2mol/L H2SO4常溫下，鎂與18.4mol/L H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生SO2，18.4mol/L H2SO4可使鐵鈍化，使對比實驗的反應(yīng)原理不同。例題2 碘在科研與生活中有重要的應(yīng)用。某興趣小組用0.50molL1KI、0.2淀粉溶液、0.20molL1K2S2O8、0.10molL1 Na2S2O3等試劑，探究反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。已知S2O82+2I=2SO42+I2（慢）、I2 +2S2O32=2I+S4O62（快）（1）向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，當(dāng)溶液中（寫離子符號）耗盡后，溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色，為確保能觀察到藍色，S2O32與S2O82初始的物質(zhì)的量需滿足的關(guān)系為n（S2O32）n（S2O82）。（2）為探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，設(shè)計的實驗方案如下表：實驗序號體積/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0VX4.04.02.0表中VX=mL，理由是。思路導(dǎo)航：（1）溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色，說明溶液中有單質(zhì)碘生成。所以根據(jù)反應(yīng)S2O82+2I=2SO42+I2（慢）和I2 +2S2O32=2I+S4O62（快）可知，此時S2O32已經(jīng)消耗完畢。根據(jù)方程式可知，恰好完全反應(yīng)時n（S2O32）n（S2O82）21，所以要能觀察到藍色，則n（S2O32）要不足，即n（S2O32）n（S2O82）21。（2）要探究濃度對反應(yīng)速率的影響，則溶液的體積必須相同。根據(jù)可知，溶液的體積都是20mL，唯一不同的是S2O82的物質(zhì)的量，所以VX=2.0mL。答案：（1）S2O32、2：1（2）2.0、保持溶液總體積不變，僅改變S2O82的濃度而其他物質(zhì)的濃度不變【總結(jié)提升】1. 測定化學(xué)反應(yīng)速率的基本思路測定化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)鍵是測定某一時間間隔內(nèi)反應(yīng)體系中某物質(zhì)濃度的變化。由于物質(zhì)的某些物理性質(zhì)（如壓強、體積、吸光度、電導(dǎo)率等）與其物質(zhì)的量或濃度之間存在函數(shù)關(guān)系，因此人們常用物理方法準確而快速地測定反應(yīng)物或生成物濃度的變化來確定化學(xué)反應(yīng)速率。2. 可能用到的基本性質(zhì)（1）直接可觀察的性質(zhì)，如釋放氣體的體積。（2）在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或產(chǎn)物本身有比較明顯的顏色時，常常利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率。（3）可以依靠科學(xué)儀器來測量某些性質(zhì)，如顏色的深淺、光的吸收和發(fā)射、導(dǎo)電能力等。例題某化學(xué)小組為了研究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進行了如下實驗：實驗原理2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4=K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O實驗內(nèi)容及記錄實驗編號室溫下，試管中所加試劑及其用量 / mL室溫下溶液顏色褪至無色所需時間 / min0.6 mol/LH2C2O4溶液H2O0.2mol/L KMnO4溶液3 mol/L稀硫酸13.02.03.02.04.023.03.02.02.05.233.04.01.02.06.4請回答：（1）根據(jù)上表中的實驗數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是。（2）利用實驗1中數(shù)據(jù)計算，該反應(yīng)的反應(yīng)速率為：（KMnO4）=。思路導(dǎo)航：（1）根據(jù)反應(yīng)中改變的條件及褪色時間長短，可以得出的結(jié)論是其他條件相同時，增大KMnO4濃度（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大。（2）高錳酸鉀溶液的濃度變化量是0.2mol/L3/100.06mol/L，所以其反應(yīng)速率是0.06mol/L4min1.5102mol/（Lmin）。答案：（1）其他條件相同時，增大KMnO4濃度（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大。（2）1.5102mol/（Lmin）