高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第一单元化学反应速率2化学反应速率的测量学案苏教版选修4 .doc

化学反应速率的测量【考点精讲】定量测量锌跟硫酸反应的化学反应速率实验原理：利用产生10 mL H2所需要的时间确定化学反应速率。实验用品：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 mol/L的硫酸、4 mol/L的硫酸。实验装置：实验步骤：（1）取一套装置，加入40 mL 1mol/L的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。（2）取另一套装置，加入40 mL 4mol/L的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。实验现象：锌跟硫酸反应产生气泡，收集10 mL气体。所用的时间比所用的时间短。实验结果：加入试剂反应时间（min）反应速率mol/（Lmin）1mol/L H2SO4长小4mol/L H2SO4短大实验结论：4mol/L的硫酸与锌粒反应的速率比1mol/L的硫酸与锌粒反应的速率快。注意事项：1. 锌粒的颗粒（即表面积）大小基本相同。2. 40mL的硫酸溶液要迅速加入。3. 装置气密性要好，且计时要迅速准确。思考与交流：锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn+2H=Zn2+H2，还可以采用什么方法测量该反应的速率？可用的方法：可利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、稀硫酸浓度的变化、单位时间内产生气体的体积或产生相同体积气体所需要的时间等方法来测量化学反应速率。【典例精析】例题1影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。他们利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸（0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L），设计实验方案来研究影响化学反应速率的因素。A：甲同学研究的实验报告如下表：实验步骤现象结论分别取等体积的2mol/L的硫酸于试管中反应速率：镁铁，铜不反应金属的性质越活泼，反应速率越快（1）甲同学表中实验步骤为。（2）甲同学的实验目的是；要得出正确的实验结论，还需控制的实验条件是。B：乙同学为了更精确的研究浓度对反应速率的影响，利用下图所示装置进行实验（3）乙同学在实验中应该测定的数据是。（4）乙同学完成该实验应选用的实验药品是。该实验中不选用某浓度的硫酸，理由是。思路导航：（1）要比较不同的金属与硫酸反应的快慢时，三种金属的大小、形状应该是相同的，即答案应该是分别投入大小、形状相同的铜、铁、镁。（2）由于三种金属是不同的，所以实验目的是研究金属本身的性质与反应速率的关系。比较不同的金属与硫酸反应的快慢时，除控制硫酸的浓度、固体的表面积相同以外，溶液的温度也应该是相同的。（3）要比较浓度不同的硫酸与同一种金属反应的反应速率的快慢，可以通过测量一定时间内产生气体的体积（或产生一定体积的气体所需的时间）。（4）由于是比较不同浓度的硫酸与金属反应的快慢，所以选择的金属和试剂应该是镁（或铁）和0.5mol/L H2SO4、2mol/L H2SO4。由于常温下，镁与18.4mol/L H2SO4反应产生SO2，可使对比实验的反应原理不同，而18.4mol/L H2SO4可使铁钝化，所以不能选择浓硫酸。答案：（1）分别投入大小、形状相同的铜、铁、镁（2）研究金属本身的性质与反应速率的关系温度相同（3）一定时间内产生气体的体积（或产生一定体积的气体所需的时间）（4）镁（或铁）和0.5mol/L H2SO4、2mol/L H2SO4常温下，镁与18.4mol/L H2SO4反应产生SO2，18.4mol/L H2SO4可使铁钝化，使对比实验的反应原理不同。例题2 碘在科研与生活中有重要的应用。某兴趣小组用0.50molL1KI、0.2淀粉溶液、0.20molL1K2S2O8、0.10molL1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知S2O82+2I=2SO42+I2（慢）、I2 +2S2O32=2I+S4O62（快）（1）向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中（写离子符号）耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S2O32与S2O82初始的物质的量需满足的关系为n（S2O32）n（S2O82）。（2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：实验序号体积/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。思路导航：（1）溶液颜色将由无色变为蓝色，说明溶液中有单质碘生成。所以根据反应S2O82+2I=2SO42+I2（慢）和I2 +2S2O32=2I+S4O62（快）可知，此时S2O32已经消耗完毕。根据方程式可知，恰好完全反应时n（S2O32）n（S2O82）21，所以要能观察到蓝色，则n（S2O32）要不足，即n（S2O32）n（S2O82）21。（2）要探究浓度对反应速率的影响，则溶液的体积必须相同。根据可知，溶液的体积都是20mL，唯一不同的是S2O82的物质的量，所以VX=2.0mL。答案：（1）S2O32、2：1（2）2.0、保持溶液总体积不变，仅改变S2O82的浓度而其他物质的浓度不变【总结提升】1. 测定化学反应速率的基本思路测定化学反应速率的关键是测定某一时间间隔内反应体系中某物质浓度的变化。由于物质的某些物理性质（如压强、体积、吸光度、电导率等）与其物质的量或浓度之间存在函数关系，因此人们常用物理方法准确而快速地测定反应物或生成物浓度的变化来确定化学反应速率。2. 可能用到的基本性质（1）直接可观察的性质，如释放气体的体积。（2）在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。（3）可以依靠科学仪器来测量某些性质，如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等。例题某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：实验原理2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4=K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O实验内容及记录实验编号室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / 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请回答：（1）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是。（2）利用实验1中数据计算，该反应的反应速率为：（KMnO4）=。思路导航：（1）根据反应中改变的条件及褪色时间长短，可以得出的结论是其他条件相同时，增大KMnO4浓度（或反应物浓度），反应速率增大。（2）高锰酸钾溶液的浓度变化量是0.2mol/L3/100.06mol/L，所以其反应速率是0.06mol/L4min1.5102mol/（Lmin）。答案：（1）其他条件相同时，增大KMnO4浓度（或反应物浓度），反应速率增大。（2）1.5102mol/（Lmin）