师:同学们,今天我们学习人教版高中化学必修第二册第六章整理,提升对实验活动 7——化学反应速率影响因素的认识。本节课学习目标为理解浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响,明白改变反应条件可调控化学反应速率。学习重点是理解控制变量,进行对比实验设计,处理实验数据并分析结果。

  我们先确定实验活动研究对象:浓度为 3%的过氧化氢溶液的分解,以及浓度均为 0.1 摩尔每升的硫代硫酸钠溶液和硫酸的反应。这两个反应现象明显,过氧化氢溶液分解产生气泡,硫代硫酸钠溶液与硫酸反应出现浑浊,且反应快慢适中,便于观察、记录、分析与对比。

  此前学习我们了解到影响化学反应速率的因素分为内因与外因。内因主要是反应物化学性质,是主要因素;外因主要有反应物浓度、温度、催化剂。今天主要研究反应物浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响。

  接着确定实验活动内容,通过过氧化氢溶液的分解研究催化剂对反应速率的影响,通过硫代硫酸钠溶液和硫酸反应研究温度和浓度对反应速率的影响。

  本实验活动所需实验用品有烧杯、量筒、试管、恒温槽、胶头滴管、温度计、秒表;试剂有 0.1 摩尔每升硫代硫酸钠溶液、0.1 摩尔每升硫酸溶液、3%的过氧化氢溶液、1 摩尔每升氯化铁溶液、二氧化锰粉末、蒸馏水。

  下面分析实验原理,硫代硫酸钠溶液和硫酸反应是离子反应,产生的单质硫不溶于水,使溶液出现乳白色浑浊,硫代硫酸根离子浓度、反应温度都会影响反应速率,通过比较溶液出现浑浊现象的时间判断反应速率。过氧化氢溶液分解产生的单质氧气不溶于水,在溶液中产生气泡,催化剂能影响其分解速率,通过比较溶液中气泡产生快慢对比反应速率。

  我们先研究第一组实验,设计两个对比实验 1 和实验 2,目的是研究反应温度对硫生成速率的影响。思考一下,实验的自变量、因变量、固定量、观测量分别是什么呢?请规范写出来。

  为达到实验目的,改变两个对比实验的温度,其他实验物理量,如硫代硫酸钠溶液的浓度和体积、硫酸的浓度和体积、试管规格等都保持相同,通过观察溶液产生浑浊所用时间研究反应速率。将设计的实验物理量转化为实验表格对比,实验 1 中硫代硫酸钠溶液和硫酸的浓度都是 0.1 摩尔每升,体积都是 2 毫升,两个对比实验的反应温度分别是 21.2 摄氏度和 82.3 摄氏度。请根据实验目的填写实验 2 对应的实验物理量。

  根据实验目的,实验 2 中硫代硫酸钠溶液和硫酸浓度都是 0.1 摩尔每升,体积都是 2 毫升。接下来我们共同观看这组对比实验。

  温度对化学反应速率的影响:取两个分别盛有冷水和热水的烧杯,插入温度计并记录读数。取两支大小相同的试管,分别加入 2 毫升 0.1 摩尔每升硫代硫酸钠溶液,将它们分别放入盛有冷水和热水的两个烧杯中,再同时加入 2 毫升 0.1 摩尔每升的硫酸溶液,观察现象。

  观察到热水中的试管内先出现浑浊,冷水中的试管内后出现浑浊,说明温度是影响化学反应速率的因素,升高温度能加快化学反应速率。

  同学们,通过刚才的对比实验观察,我们发现实验 1 反应温度是 21.2 摄氏度,反应时间为 72.3 秒;实验 2 反应温度是 82.3 摄氏度,反应时间是 8.2 秒。我们把实验 1 和实验 2 的实验数据描绘成分析图,以反应时间为横坐标,以单质硫的质量为纵坐标进行分析。两个实验产生硫的质量相同,硫代硫酸钠溶液的浓度乘以其体积,就是其物质的量,也等于硫的物质的量,计算出硫的质量都是 6.4 毫克。但两个对比实验反应时间相差较大,在热水中反应时间短,在冷水中反应时间长,说明温度对反应速率影响较大。

  我们再分析第二组实验,硫代硫酸钠的反应浓度对单质硫产生速率的影响。同样设计两个对比实验 3 和实验 4,实验目的是研究硫酸根离子浓度对硫生成速率的影响,采用的硫酸根钠离子试剂浓度是 0.1 摩尔每升。在对比实验中,通过改变硫代硫酸钠溶液的用量来改变其反应浓度。那么需要设置哪些相同的实验物理量呢?实验中需要观察什么物理量呢?请思考。

  反应温度、硫酸的浓度、硫酸溶液的体积都保持相同,通过观察溶液中出现乳白色浑浊所需时间来研究反应速率。将设计的实验物理量转化为实验表格对比,两个实验采用的硫代硫酸钠试剂浓度都是 0.1 摩尔每升,实验 3 硫代硫酸钠溶液用量是 2 毫升,实验 4 用量是 1 毫升,实验 3 量取 2 毫升 0.1 摩尔每升硫酸,请完成实验 4 对应的实验物理量,并计算出两个对比实验试剂混合后硫代硫酸钠的反应浓度分别是多少。

  根据实验目的,确定实验 4 量取 0.1 摩尔每升的硫酸 2 毫升,同时补加 1 毫升水,保证两个对比实验试剂混合后溶液总体积相同。实验 3 试剂混合后溶液总体积近似为硫代硫酸钠溶液 2 毫升加硫酸 2 毫升等于 4 毫升;实验 4 试剂混合后溶液总体积近似为硫代硫酸钠溶液 1 毫升加硫酸 2 毫升,加水 1 毫升等于 4 毫升,这样保证了硫酸的反应浓度相同,而硫代硫酸钠的反应浓度不同。通过计算,实验 3 硫代硫酸钠的反应浓度是 0.05 摩尔每升,实验 4 硫代硫酸钠的反应浓度是 0.025 摩尔每升。接下来共同观看这组对比实验。

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《化学 必修2 第6章 实验活动7:化学反应速率的影响因素 逐字稿-4,220字 第5版》.docx
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